湖北省光谷第二高級中學(xué)高三物理 專題2 力學(xué)重要實驗的創(chuàng)新與設(shè)計定稿（通用）

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1、專題2 力學(xué)重要實驗的創(chuàng)新設(shè)計 專題 概述 ◇◆考情分析 力學(xué)的九個主要實驗可分為三類：1.紙帶類；2.平拋類；3.單擺類；4.碰撞類。這四類實驗在高考中均有所涉及，其中紙帶類實驗是考查的熱點，每年高考都會出現(xiàn)，比如08年全國Ⅰ卷考查驗證機械能守恒定律實驗，08年高考寧夏卷考查運用紙帶分析和探究滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，08年高考天津卷考查用單擺測定重力加速度實驗，08年高考重慶卷考查單擺類與紙帶類的綜合實驗，08年高考江蘇卷考查驗證機械能守恒定律實驗。從近幾年高考的力學(xué)實驗試題逐步轉(zhuǎn)向多個力學(xué)實驗混合的考查與設(shè)計性實驗的考查。比如使用紙帶研究探究彈簧彈力與彈簧伸長的關(guān)系、研究

2、勻變速直線運動、驗證機械能守恒定律的綜合實驗考查多個實驗的操作步驟、誤差分析和基本原理。 ◇◆復(fù)習(xí)指導(dǎo) 對力學(xué)實驗的復(fù)習(xí)，首先要重視實驗的目的、原理、儀器、讀數(shù)、操作步驟、數(shù)據(jù)處理和誤差分析；其次要注意實驗原理與實驗儀器的遷移能力的培養(yǎng)。針對理科綜合試卷物理部分的力學(xué)實驗試題逐步加大向設(shè)計性實驗的能力考查，要抓好每個實驗的基本操作方法，特別是在操作中的每一個注意事項，同時知其然還要知其所以然。誤差分析是設(shè)計性的實驗考查的重點內(nèi)容，面對一個新的設(shè)計性的實驗，要注意將實驗中所有細微之處帶來的誤差在平時實驗操作中落實?？傊鉀Q好力學(xué)實驗的關(guān)鍵在于親自做實驗，并將同一個實驗的器材設(shè)計出多種測量目的

3、的方案，或?qū)⑼粋€實驗?zāi)康挠貌煌M合的器材進行實驗，訓(xùn)練設(shè)計實驗的能力。 典例調(diào)研 考點一 紙帶類實驗的創(chuàng)新設(shè)計 【調(diào)研1】（2020年高考重慶卷）某實驗小組擬用如題圖1所示裝置研究滑塊的運動.實驗器材有滑塊、鉤碼、紙帶、米尺、帶滑輪的木板，以及由漏斗和細線組成的單擺等.實驗中，滑塊在鉤碼作用下拖動紙帶做勻加速直線運動，同時單擺垂直于紙帶運動方向擺動，漏斗漏出的有色液體在紙帶帶下留下的痕跡記錄了漏斗在不同時刻的位置. （1）在題圖2中，從 紙帶可看出滑塊的加速度和速度方向一致。 （2）用該方法測量滑塊加速度的誤差主要來源有： 、

4、 （寫出2個即可）。 【解析】（1）單擺擺動過程中，每經(jīng)過半個周期單擺經(jīng)過中心線一次，滑塊向左加速運動，則紙帶上的中心線（虛線）上的交點向右越來越稀疏，B紙帶中痕跡與中心線（虛線）的交點類似于勻加速運動紙帶，要測量滑塊的加速度，需要測出單擺的周期和痕跡與中心線（虛線）的兩個交點之間的距離。要使速度和加速度方向相同，則只有B，因為B中相等時間內(nèi)紙帶運動的距離越來越大。 （2）測量單擺周期誤差主要來源于擺長測量、由于有色液體流出導(dǎo)致漏斗重心變化；液體痕跡偏粗導(dǎo)致痕跡與中心線（虛線）的兩個交點之間的距離測量出現(xiàn)誤差；漏斗漏出液體到紙帶上，導(dǎo)致紙帶受到的主力發(fā)生變化等都可能產(chǎn)生誤

5、差。因此用該方法測量加速度的誤差主要來源有：擺長的測量，漏斗重心的變化，液體痕跡偏粗、阻力變化等。 【答案】（1）B；（2）擺長測量、漏斗重心變化、液體痕跡偏粗、阻力變化等。 【技巧點拔】本題將研究勻變速直線運動的紙帶與單擺的簡諧運動有機巧妙結(jié)合，考查力學(xué)兩個實驗。綜合應(yīng)用單擺簡諧運動、勻變速直線運動的規(guī)律解題。本題的關(guān)鍵是：①痕跡與中心線（虛線）的交點與使用打點計時器研究勻變速直線運動時的紙帶上的點跡關(guān)聯(lián)起來；②單擺的固定周期與打點計時器的打點周期相關(guān)聯(lián)。 【鏈接高考】本題考查了兩個實驗的遷移。從近幾年高考的力學(xué)實驗看，逐步趨向多個實驗的原理的遷移、儀器的使用綜合、誤差分析的定性分析與

6、計算。09年高考命題中會有更多的紙帶類創(chuàng)新試題出現(xiàn)。 【調(diào)研2】某同學(xué)利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如下，當(dāng)有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.所用的西甌XDS-007光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門。某同學(xué)測得各段黑色磁帶通過光電門的時間△ti與圖中所示的高度差△hi，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)進行了處理，結(jié)果如下表所示。（取g＝9.8m/s2，注：表格中M為直尺質(zhì)量） 透明直尺 2 1 3 4 5 △h1

7、 △h2 △h3 △h4 黑磁帶 計算機 i （10-3s） vi （m·s-1） △E ki= △hi （m） Mg△hi 1 1.21 3.13 2 1.15 3.31 0.58M 0.06 0.58M 3 1.00 3.78 2.24M 0.23 2.25M 4 0.95 4.00 3.10M 0.32 3.14M 5 0.90 0.41 （1）從表格中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用求出的，請你簡要分析該同學(xué)這樣做的理由是：

8、 ． （2）請將表格中數(shù)據(jù)填寫完整． （3）通過實驗得出的結(jié)論是： ． （4）根據(jù)該實驗請你判斷下列k－△h圖象中正確的是（ ） A O O O O △h △h △h △h B C D △Ek △Ek △Ek △Ek 【解析】（1）黑色磁帶的寬度d＝3.8×10－3m是非常小的尺度，黑色磁帶通過光電門的時間極短，瞬時速度是在極短的時間內(nèi)所發(fā)生的極短位移與時間的比值。 （2）根據(jù)瞬時速度公式，v5 = = m/s = 4.22m/s，根據(jù)公式△E k5=

9、=Mv52－ Mv12 = 4.00M，由重力勢能變化公式Mg△hi = 9.8×0.41M = 4.018M≈4.02M。 （3）從實驗數(shù)據(jù)中動能變化量△E ki與重力勢能的變化量Mg△hi比較來看，在誤差的允許范圍內(nèi)，重力勢能的將少量等于動能的增量。 （4）根據(jù)機械能守恒定律△Ek = Mg△hi可知，k與△h成正比，故k—△h圖象為過原點的一條直線。 【答案】（1）瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度；（2）4.22 ；4.00M或4.01M；4.01M或4.02M；（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增量；（4）C 【高考鏈接】本題的特點：采用了光電門傳感

10、器來代替打點計時器獲取瞬時速度，將研究紙帶上點跡的速度的處理變得更加簡單；通過列表格來記錄數(shù)據(jù)，并從表格中獲取相關(guān)信息；利用圖象來處理數(shù)據(jù)和誤差分析。圖象處理數(shù)據(jù)的方法是減小誤差的一種最好的方式，近幾年高考中頻繁地出現(xiàn)圖象處理數(shù)據(jù)的實驗試題，特別在力學(xué)實驗中的研究勻變速直線運動、研究平拋物體的運動、驗證機械能守恒定律、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、用單擺測定重力加速度等實驗，均在高考中考查過圖象處理數(shù)據(jù)的方法。 考點二 平拋類實驗的創(chuàng)新設(shè)計 【調(diào)研3】如圖a是研究小球在斜面上平拋運動的實驗裝置，每次將小球從弧型軌道同一位置靜止釋放，并逐漸改變斜面與水平地面之間的夾角θ，獲得不同的射程x，

11、最后作出了如圖b所示的x-tan θ圖象，則： 0 0.5 tanθ x/m x θ θ v0 0 tanθ x 0.1 第8題 圖a 圖b 圖c （1）由圖b可知，小球在斜面頂端水平拋出時的初速度v0= 。實驗中發(fā)現(xiàn)θ超過60°后，小球?qū)⒉粫袈湓谛泵嫔?，則斜面的長度為 m。（取g = 10m/s2） （2）若最后得到的圖象如圖c所示，則可能的原因是（寫出一個） 【

12、解析】（1）根據(jù)平拋運動的水平勻速直線運動以及豎直方向的自由落體運動公式得到拋物線軌跡方程：y = x2，即xtanθ = x2，即x= tanθ ，代入x=0.1m以及tanθ = 0.5，解得v0 = 1m/s。當(dāng)實驗中發(fā)現(xiàn)θ超過60°后，小球不會掉落在斜面上，同樣根據(jù)拋物線軌跡方程y = x2，即Lsinθ = (Lcosθ)2，代入θ=60°，解得L = 0.7m。 （2）根據(jù)圖象所對應(yīng)的函數(shù)方程x= tanθ ，再從c圖像可看出斜率在增大，即初速度增大，可能原因是小球釋放高度增大或釋放時小球因手的作用具有一個初速度。 【答案】（1）1m/s；0.7m；（2）釋放位置變高。（或釋放

13、時用手給了小球一個初速度） 【方法歸納】①平拋運動的軌跡實際上是拋物線，根據(jù)平拋運動規(guī)律可得到拋體運動的軌跡方程y = x2，其中y為豎直位移，x為水平位移。初速度越大拋物線開口越大，即水平位移或射程越大；②研究平拋物體的運動很重要的思想是曲線問題直線化，即將曲線運動分解為我們熟知的水平勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，通過運動學(xué)物理量中的矢量加速度a、速度v和位移s的合成與分解來處理曲線與直線之間的關(guān)系。③本題運用了圖象的方式來分析誤差，要抓住函數(shù)與圖象的聯(lián)系，運用數(shù)學(xué)知識處理物理誤差問題，通過實驗原理建立數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，分析圖線的斜率是大部分實驗常用的突破口。 考點三 單擺類實

14、驗的創(chuàng)新設(shè)計 【調(diào)研4】某同學(xué)利用如圖所示的裝置測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。實驗步驟如下： A．按裝置圖安裝好實驗裝置； B．用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d； C．用米尺測量懸線的長度l； D．讓小球在豎直平面內(nèi)小角度擺動。當(dāng)小球經(jīng)過最低點時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每經(jīng)過最低點一次，依次計數(shù)1、2、3……。當(dāng)數(shù)到20時，停止計時，測得時間為t； E．多次改變懸線長度，對應(yīng)每個懸線長度，都重復(fù)實驗步驟C、D； F．計算出每個懸線長度對應(yīng)的t 2； G．以t 2 為縱坐標(biāo)、l為橫坐標(biāo)，作出t 2 - l圖線。 結(jié)合上述實驗，完成下列任務(wù)： 0 1 2 3 cm 0

15、10 5 2 3 cm 0 10 5 （1）用游標(biāo)為10分度（測量值可準(zhǔn)確到0.1mm）的卡尺測量小球的直徑。某次測量的示數(shù)如圖所示，讀出小球直徑d的值為 cm。 t 2/s2 l/m （2）該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出t 2 – l圖線如圖所示。根據(jù)圖線擬合得到方程t 2 = 404.0 l + 3.5。由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 = m/s2。（取π 2 = 9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字） （3）從理論上分析圖線沒有過坐標(biāo)原點的原因，下列分析正確的是 （ ） A．不應(yīng)在小球經(jīng)過最低點時開始計

16、時，應(yīng)該在小球運動到最高點開始計時； B．開始計時后，不應(yīng)記錄小球經(jīng)過最低點的次數(shù)，而應(yīng)記錄小球做全振動的次數(shù)； C．不應(yīng)作t 2 – l圖線，而應(yīng)作t – l圖線； D．不應(yīng)作t 2 – l圖線，而應(yīng)作t 2 –（l+d）圖線。 【解析】（1）游標(biāo)卡尺的主尺刻度讀取15mm，游標(biāo)尺刻度是第2格對齊，故讀數(shù)為15mm + 0.1mm×2 = 15.2mm = 1.52cm； （2）根據(jù)單擺周期公式T = 2π = 2×，可得t2 = l + d，與根據(jù)圖線擬合的方程t 2 = 404.0 l + 3.5，進行對比可知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 = 9.76m/s2； （3）根據(jù)T = 2π

17、 = 2×，可得t2 = （l + d），若以t 2 為縱軸，（l+d）為橫軸作t 2 –（l+d）圖線，則圖線過原點。 【答案】（1）1.52；（2）9.76；（3）D 【誤點警示】單擺類實驗的難度往往在誤差分析。涉及到誤差分析的考查方式主要考查形式為：重力加速度的測量值與真實值比較是偏大還是偏小，而影響測量值的準(zhǔn)確度的因素主要有①擺長的測量誤認(rèn)為就是擺線的長度或者是擺線長度和擺球直徑之和；②計時時誤將單擺的周期當(dāng)成連續(xù)相鄰的兩次通過最低點的時間；③計數(shù)時將第一次經(jīng)過最低點計數(shù)為1而導(dǎo)致周期計算出錯；④做實驗操作時因人為因素導(dǎo)致擺動過程擺球做圓錐擺運動；⑤擺線的懸點為固定而導(dǎo)致擺長時長時

18、短；⑥實驗操作時將小球拉起的角度過大導(dǎo)致小球的運動不符合簡諧運動的單擺研究。 考點四 碰撞類實驗的創(chuàng)新設(shè)計 【調(diào)研5】用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上，球心離地面高度為H；質(zhì)量為mA的鋼球A用細線拴好懸掛于O點，當(dāng)細線被拉直時O點到球心的距離為L，且細線與豎直線之間夾角α ；球A由靜止釋放，擺到最低點時恰與球B發(fā)生正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針C推移到與豎直夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪有一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D，用來記錄球B的落點。 （1）用圖中所示各個物理量的符號表示碰撞前后兩球A、B的動量（設(shè)兩球A、B碰前的動量分別為PA、PB；碰后

19、動量分別為PA′ 、PB′ )，則PA= ；PA′ = ；PB= ； PB′ = 。 （2）請你提供兩條提高實驗精度的建議： 。 【解析】（1）碰前A球的動能可依據(jù)碰球A的機械能守恒定律：Ek = mAgL(1－cosα)，則碰前A球的動量PA = mA ，同理碰后Ek′ = mAgL(1－cosβ)，動量PA′ = mA 。碰前小球B的動量為零，碰后根據(jù)平拋運動規(guī)律，水平方向S = vBt ，H = gt2，解得碰后B球動量PB′ =mBS 。

20、 （2）本實驗中涉及到小球A與輕質(zhì)指示針碰撞后，推動指示針到一定角度，這需要小球A質(zhì)量相對較大并且指示針的質(zhì)量盡量小，為了減小空氣阻力影響輕質(zhì)指示針的尺度要盡量細；小球B被碰后的水平位移不能太小，要求小球A的質(zhì)量要今年大于B球質(zhì)量，但必須保證兩球直徑相同；實驗中小球A釋放的高度越大，實驗現(xiàn)象越明顯，測量誤差越小，要求α角取值不要太小；為了減小實驗誤差，采用多次讓球A從同一位置擺下，求B球落點的平均位置。 【答案】（1）mA；mA；0；mBS；（2）①讓球A多次從同一位置擺下，求B球落點的平均位置；②α角取值不要太小；③兩球A、B質(zhì)量不要太??；④球A質(zhì)量要盡量比球B質(zhì)量大，但兩球直徑必須相同

21、；⑤輕質(zhì)指示針的尺度要盡量細、質(zhì)量盡量小。（任答兩條） 【發(fā)散類比】碰撞類的實驗主要體現(xiàn)在碰撞過程中的動量守恒，但對碰撞中的能量損失也要理解，比如為什么碰球比被碰球的質(zhì)量要大才能保證碰球不會反彈；比如兩個小球的直徑為什么必須相同且小球要放置在水平位置才能對心碰撞并平拋出去，這都蘊含著能量觀點。驗證動量守恒定律中的原理與思想主要體現(xiàn)在速度的測量的等效替代方法上，為了代替測量碰后的瞬時速度，教材中本實驗是通過同高度的平拋運動的水平射程與平拋的初速度成正比來取代速度比值的測量，這樣通過容易測量的長度來取代無法測量的瞬時速度。本實驗的創(chuàng)新之處在于將速度的測量用角度的測量代替，同時也考查了機械能守恒定

22、律。 創(chuàng)新預(yù)測 1．打點計時器 圖甲 如圖所示，小車放在斜面上，車前端拴有不可伸長的細線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連。起初小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離。啟動打點計時器，釋放重物，小車在重物的牽引下由靜止開始沿斜面向上運動，重物落地后，小車會繼續(xù)向上運動一段距離。打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，圖乙中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如箭頭所示。 2.72 2.82 2.92 2.98 2.82 2.62 2.08 1.90 1.73 1.48 1.32

23、1.12 a cm b c 圖乙 cm （1）打a段紙帶時，小車的加速度為2.5m/s2。請根據(jù)加速度的情況，判斷小車運動的最大速度可能出現(xiàn)在b段紙帶中長度為_________cm的一段。 （2）盡可能利用c段紙帶所提供的數(shù)據(jù)，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為_______m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） y x O a b c d e 2．在“利用打點計時器測定勻加速直線運動加速度”的實驗中，某同學(xué)在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出）。從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（

24、分別叫a、b、c、d、e段），將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xoy坐標(biāo)系中，如圖所示，由此可以得到一條表示v—t關(guān)系的圖線，從而可求出加速度。 A B C D E F F （1）請你在xoy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示v—t關(guān)系的圖線，并指出哪個軸相當(dāng)于v軸？ （2）這種實驗數(shù)據(jù)處理的方法可稱為“等效替代法”。在以下的物理研究中，采用這種類似方法的是 A．通過實驗和推理得出牛頓第一定律 B．在“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，用小球落地點的水平距離來代替速度 C．在研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先保持電阻不變，研究電流與電壓的關(guān)系 D．在描述電場或磁場

25、時，引入電場線或磁感線 （3）從第一個計數(shù)點開始計時，要想求出0.15s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？ （4）若測得a段紙帶的長度為2.0cm，e段紙帶的長度為10.0cm，則加速度為__________m/s2。 3．利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設(shè)計方案如圖（a）所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離OO’＝h（h＞L）。 O O′ A P B C M N (a) v0 s2/m2 cosθ O 0.5 1.0 1.0 2.0 (b)

26、（1）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，O’C＝s，則小球做平拋運動的初速度為v0=__________。 （2）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角θ ，小球落點與O’點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標(biāo)、cosθ為橫坐標(biāo)，得到如圖（b）所示圖像。則當(dāng)θ＝60°時，s為 ________m；若懸線長L＝1.0m，懸點到木板間的距離OO’為________m。 4．在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如圖所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木

27、板豎直立于槽口附近處．使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠離槽口平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向遠離槽口平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C．若測得木板每次移動距離x=10.00cm，A、B間距離y1=4.78cm，B、C間距離y2=14.58cm．（g取9.80m/s2） （1）根據(jù)以上直接測量的物理量得小球初速度為 v0 =_________（用題中所給字母表示）。 （2）小球初速度的測量值為_____________m/s。 （保留兩位有效數(shù)字）

28、5．h v2 0 某同學(xué)在應(yīng)用打點計時器做驗證機械能守恒定律實驗中，獲取一根紙帶如圖，但測量發(fā)現(xiàn)0、1兩點距離遠大于2mm，且0、1和1、2間有點漏打或沒有顯示出來，而其他所有打點都是清晰完整的，現(xiàn)在該同學(xué)用刻度尺分別量出2、3、4、5、6、7六個點到0點的長度hi（i=2、3、4……7），再分別計算得到3、4、5、6四個點的速度vi和vi2（i= 3．4．5．6），已知打點計時器打點周期為T。 （1）該同學(xué)求6號點速度的計算式是：v6= （2）然后該同學(xué)將計算得到的四組（hi ，vi2 ）數(shù)據(jù)在v2—h坐標(biāo)系中找到對應(yīng)的坐標(biāo)點，將四個點連接起來得到

29、如圖所示的直線，請你回答：接下來他是如何判斷重錘下落過程機械能守恒的？（說明理由） 答： 【創(chuàng)新預(yù)測答案】 1．（1）2.98 從b段紙帶數(shù)據(jù)看，相等時間內(nèi)位移分別為2.72cm、2.82cm、2.92cm，如果繼續(xù)按照勻加速直線運動規(guī)律，可推倒出第四個數(shù)據(jù)應(yīng)該為3.02cm，但紙帶上顯示為2.98cm，說明在2.98cm這一個時間內(nèi)開始減速運動，即小車在從加速到減速的臨界時刻速度為最大值，就在b段紙帶中長度為2.98cm的一段。 （2）5.0 在c紙帶中讀取連續(xù)相等的時間內(nèi)位移分

30、別為S1 = 2.08cm，S2= 1.90cm，S3= 1.73cm，S4 = 1.48cm，S5 = 1.32cm，S6 = 1.12cm，由原理公式：S1－S4=3a1T2，S2－S5=3a2T2，S3－S6=3a3T2，再取加速度的平均值a = = = 4.97m/s2，保留兩位有效數(shù)字得加速度為a = 5.0m/s2 。 2．（1）v－t圖線如圖所示，y軸相當(dāng)于v軸。 根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，在相等的時間內(nèi)位移之差為一個恒量，即△S = aT 2，可知每段紙帶比相鄰的前面的短的紙帶的長度與加速度成正比，則v—t圖象的斜率表達加速度，可各個紙帶的左邊頂點的連線（或與之平行的直線）

31、可等效為v—t圖象。 y x 0 a b c d e y x 0 a b c d e 或 （2）B 通過實驗和推理得出牛頓第一定律，是理想化實驗；在“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，用小球落地點的水平距離來代替速度，是因為在相同的平拋高度的前提下，水平射程與平拋初速度成正比，故可以將速度的比值等效為水平位移的比值；在研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先保持電阻不變，研究電流與電壓的關(guān)系，是控制變量法；在描述電場或磁場時，引入電場線或磁感線，是假象的并非真實存在的。 （3）b 每段紙帶對應(yīng)的時間為0.1s，0.15s時刻是第2段紙帶的中間時刻，即測量b紙帶的長度

32、，再除以0.1s即可得到b紙帶對應(yīng)的平均速度，在勻變速直線運動中某段時間的中間時刻的瞬時速度等于該段的平均速度。 （4）2.0 由勻變速直線運動規(guī)律，Se－Sa = 4aT2 ，a = ，代入數(shù)據(jù)解得a = 2.0m/s2 。 3．（1）s 根據(jù)平拋運動規(guī)律，水平方向位移s = v0t，豎直位移h－L = gt2，解得v0=s 。 （2）1.0；1.5 從(b)圖可查出在θ＝60°時，s2=1.0，故s=1.0m；懸線與豎直方向的夾角θ時，小球從靜止開始釋放，運動到B點的過程中，由動能定理：mgL(h－L)= mv02，從B點平拋，s = v0t，h－L = gt2，聯(lián)立解得s2

33、= 4(h－L)L－4(h－L)Lcosθ，根據(jù)(b)圖可知圖象的斜率為2.0，即s2—cosθ圖象的斜率4(h－L)L=2.0，代入L = 1.0m，解得懸點到木板間的距離h = 1.5m 。 4．（1）（或：，或：，或：） 水平方向小球做勻速直線運動，在相同水平距離x所用時間相同，豎直方向上連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之差為y2－y1 = gt2，且x = v0t，解得v0 = x ，也可以列出y1 = gt2，x = v0t，得v0 = x；同理還可以列出y1 + y2 = gt2，2x = v0t，得v0 = x；選BC段可列式得到答案 。 （2）1.00 ± 0.02 代入數(shù)據(jù)到（1）問中表達式解得小球初速度的測量值為1.00。 5．（1）【答案】 【解析】根據(jù)勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的平均值等于該時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，6號點正好在5號點和7號點時間內(nèi)的中間時刻，故6號點速度為v6= 。 （2） 【答案】根據(jù)機械能守恒定律，從0點到任意i點有mvi2 = mv02 + mghi，得到： vi2 = v02 + 2ghi，則vi2—hi的圖象是一條直線，斜率為2g，所以只要在直線上取相對較遠兩點，計算出斜率，與2g比較，在實驗誤差范圍內(nèi)相等即可驗證重錘下落過程中機械能守恒。