2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案.doc
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第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 [規(guī)律方法] 紙帶的三大應(yīng)用 (1)由紙帶確定時(shí)間 (2)求瞬時(shí)速度 如圖所示,打n點(diǎn)時(shí)的速度vn=。 (3)用“逐差法”求加速度 如圖所示,有連續(xù)的偶數(shù)段數(shù)據(jù): a= 讀數(shù)類實(shí)驗(yàn) 【典例1】 (2018全國(guó)卷Ⅰ,22)如圖1(a),一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤(pán);一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成,主尺豎直固定在彈簧左邊;托盤(pán)上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置,簡(jiǎn)化為圖中的指針。 現(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤(pán)內(nèi)沒(méi)有砝碼時(shí),移動(dòng)游標(biāo),使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針,此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm;當(dāng)托盤(pán)內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí),移動(dòng)游標(biāo),再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針,標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)為_(kāi)_______ cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2,此彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______ N/m(保留3位有效數(shù)字)。 圖1 解析 實(shí)驗(yàn)所用的游標(biāo)卡尺最小分度為0.05 mm,游標(biāo)卡尺上游標(biāo)第15條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊,根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則,題圖(b)所示的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為3.7 cm+150.05 mm=3.7 cm+0.075 cm=3.775 cm。托盤(pán)中放有質(zhì)量為m=0.100 kg的砝碼時(shí),彈簧受到的拉力F=mg=0.1009.8 N=0.980 N,彈簧伸長(zhǎng)量為x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm,根據(jù)胡克定律F=kx,解得此彈簧的勁度系數(shù)k==53.7 N/m。 答案 3.775 53.7 【典例2】 某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一圓柱體工件的長(zhǎng)度,如圖2所示,則工件的長(zhǎng)度為_(kāi)_______ mm;用螺旋 測(cè)微器測(cè)量工件的直徑如圖3所示,則工件的直徑為_(kāi)_______ mm。 解析 根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知工件的長(zhǎng)度為21 mm+0.02 mm36=21.72 mm;根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則可知工件的直徑為4 mm+0.01 mm30.0=4.300 mm。 答案 21.72 4.300 測(cè)量?jī)x器讀數(shù)的兩點(diǎn)注意 (1)需要估讀的儀器(關(guān)鍵是確定好最小分度):刻度尺、螺旋測(cè)微器、電表、天平、彈簧測(cè)力計(jì)。 (2)不需要估讀的儀器:游標(biāo)卡尺、電阻箱、歐姆表(刻度不均勻,可不估讀或按半刻度估讀)。 1.某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑,示數(shù)如圖4甲、乙所示,則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_______ cm和________ mm。 圖4 解析 直尺的最小刻度為0.1 cm,因此讀數(shù)應(yīng)為60.08 cm,游標(biāo)卡尺是50分度,精確到0.02 mm,因此讀數(shù)為4.20 mm。 答案 60.08 4.20 2.(1)如圖5甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺分別為9 mm長(zhǎng)10等分、19 mm長(zhǎng)20等分、49 mm長(zhǎng)50等分,它們的讀數(shù)依次為_(kāi)_______ mm、________ mm、________ mm。 圖5 (2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖6所示,則金屬絲的直徑是________ mm。 圖6 解析 (1)甲圖讀數(shù):整毫米數(shù)是17 mm,不足1毫米數(shù)是20.1 mm=0.2 mm,最后讀數(shù)是17 mm+0.2 mm=17.2 mm;乙圖讀數(shù):整毫米數(shù)是23 mm,不足1毫米數(shù)是70.05 mm=0.35 mm,最后讀數(shù)是23 mm+0.35 mm=23.35 mm;丙圖讀數(shù):整毫米數(shù)是10 mm,不足1毫米數(shù)是190.02 mm=0.38 mm,最后讀數(shù)是10 mm+0.38 mm=10.38 mm。 (2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm,不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀,其示數(shù)為15.00.01 mm,最后的讀數(shù)是2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm。 答案 (1)17.2 23.35 10.38 (2)2.150 “紙帶類”實(shí)驗(yàn) 【典例】 (2017全國(guó)卷Ⅰ,22)某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁,如圖7(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴) 圖7 (1)由圖(b)可知,小車(chē)在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______ m/s,加速度大小為_(kāi)_______ m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 解析 (1)小車(chē)在阻力的作用下,做減速運(yùn)動(dòng),由圖(b)知,從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小,所以小車(chē)在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)。 (2)已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴,所以相鄰兩水滴間的時(shí)間間隔為Δt= s= s,所以A點(diǎn)位置的速度為vA= m/s=0.19 m/s。根據(jù)逐差法可求加速度大小a=,解得a=0.037 m/s2。 答案 (1)從右向左 (2)0.19 0.037 1.如圖8所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落,利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 圖8 (1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn),下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是________。 A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬 B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)齊 C.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量 D.用手托穩(wěn)重物,接通電源后,撤手釋放重物 (2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上,按正確操作得到了一條完整的紙帶,由于紙帶較長(zhǎng),圖中有部分未畫(huà)出,如圖9所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn),其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出,利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有________。 圖9 A.OA、AD和EG的長(zhǎng)度 B.OC、BC和CD的長(zhǎng)度 C.BD、CF和EG的長(zhǎng)度 D.AC、BD和EG的長(zhǎng)度 (3)該實(shí)驗(yàn)小組想要測(cè)量出物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。他們利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案。 A.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h,并測(cè)出下落時(shí)間t,通過(guò)v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v0 B.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h,并通過(guò)v=計(jì)算出瞬時(shí)速度 C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,計(jì)算出該點(diǎn)的瞬時(shí)速度,并通過(guò)計(jì)算得出高度h D.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,計(jì)算出瞬時(shí)速度v0 以上方案中只有一種正確,正確的是________。(填入相應(yīng)的字母) 解析 (1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘,減小空氣阻力,以減小誤差,故選項(xiàng)A正確;兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)齊,減小紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力,以減小誤差,故選項(xiàng)B正確;驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理是:mgh=mv-mv,重物質(zhì)量可以消掉,無(wú)需精確測(cè)量出重物的質(zhì)量,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用手拉穩(wěn)紙帶,而不是托住重物,接通電源后,撒手釋放紙帶,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2)由EG的長(zhǎng)度可求出打F點(diǎn)的速度v2,打O點(diǎn)的速度v1=0,但求不出OF之間的距離h,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由BC和CD的長(zhǎng)度可求出打C點(diǎn)的速度v2,打O點(diǎn)的速度v1=0,有OC之間的距離h,可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,故選項(xiàng)B正確;由BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打C點(diǎn)的速度v1和打F點(diǎn)的速度v2,有CF之間的距離h,可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,故選項(xiàng)C正確;AC、BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打B、C、F三點(diǎn)的速度,但BC、CF、BF之間的距離都無(wú)法求出,無(wú)法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (3)不能用自由落體的公式再計(jì)算瞬時(shí)速度,A、B錯(cuò)誤;重物下落的高度是用刻度尺測(cè)量的,不是計(jì)算的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案,是正確的。 答案 (1)AB (2)BC (3)D 2.在用DIS研究小車(chē)加速度與外力的關(guān)系時(shí),某實(shí)驗(yàn)小組用如圖10甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),重物通過(guò)滑輪用細(xì)繩拉小車(chē),在小車(chē)和重物之間接一個(gè)輕質(zhì)微型力傳感器,位移傳感器(發(fā)射器)隨小車(chē)一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng),位移傳感器(接收器)固定在軌道一端,滑輪左側(cè)細(xì)繩與軌道平行,實(shí)驗(yàn)中力傳感器的示數(shù)為F,保持小車(chē)[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變,改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次,得到加速度與外力的關(guān)系如圖乙所示。 圖10 (1)圖乙中的a-F圖線不過(guò)原點(diǎn),表明實(shí)驗(yàn)之前缺少的一個(gè)必要步驟是____________________________________________________________________?! ? (2)本實(shí)驗(yàn)是否需要使所掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和位移傳感器的總質(zhì)量?________(填“是”或“否”),原因是__________________________________ __________________________________________________________________。 (3)若某同學(xué)做該實(shí)驗(yàn)時(shí),沒(méi)有選用位移傳感器和力傳感器,只是把重物用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪與小車(chē)相連,實(shí)驗(yàn)獲得的a-F圖線仍是圖乙。所掛重物越重,細(xì)繩拉小車(chē)的力將越大,結(jié)合會(huì)使a-F圖線不斷延伸,如圖丙所示,預(yù)測(cè)延伸后半部分的圖線將會(huì)是________(填“①”“②”或“③”)。 解析 (1)剛開(kāi)始力傳感器示數(shù)為零,小車(chē)保持靜止,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前小車(chē)在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 (2)不需要使所掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和位移傳感器的總質(zhì)量,因?yàn)樾≤?chē)所受合外力可以通過(guò)力傳感器直接讀出。 (3)由牛頓第二定律知小車(chē)的加速度大小a==mg-,隨著m增大,a-F圖線的斜率k=變小,故應(yīng)選①。 答案 (1)平衡摩擦力 (2)否 小車(chē)所受合外力可以通過(guò)力傳感器直接讀出 (3)① “橡皮條、彈簧、碰撞”類實(shí)驗(yàn) 【典例】 (2017全國(guó)卷Ⅲ,22) 某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上,如圖11(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮筋處于原長(zhǎng)。 (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示,F(xiàn)的大小為_(kāi)_______N。 (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 (ⅰ)用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖(a)中畫(huà)出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合; 圖11 (ⅱ)F合的大小為_(kāi)_______N,F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______。 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。 解析 (1)由圖(b)可知,F(xiàn)的大小為4.0 N (2)(ⅰ)畫(huà)出力F1、F2的圖示,如圖所示 (ⅱ)用刻度尺量出F合的線段長(zhǎng)為20 mm,所以F合大小為4.0 N,F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan α≈0.05。 答案 (1)4.0 N (2)(ⅰ)見(jiàn)解析 (ⅱ)4.0 0.05 1.在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系” 圖12 的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)缚潭瘸呖潭?,然后將不同?shù)量的相同的鉤碼依次懸掛在豎直彈簧下端,并記錄好相應(yīng)讀數(shù)。 (1)某次測(cè)量如圖12所示,指針?biāo)缚潭瘸咦x數(shù)為_(kāi)_______cm。 (2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)掛前3個(gè)鉤碼時(shí),鉤碼重力與對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量基本成正比關(guān)系,但當(dāng)掛上第4個(gè)鉤碼時(shí),彈簧突然向下伸長(zhǎng)很多,和前3組數(shù)據(jù)對(duì)比,明顯不再成正比關(guān)系,產(chǎn)生這種情況的原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)更換新的同種彈簧后進(jìn)一步探究,在掛上第3個(gè)鉤碼后,在彈簧伸長(zhǎng)過(guò)程中鉤碼的機(jī)械能將________,彈簧的彈性勢(shì)能將________。(填“增加”“不變”或“減少”) 解析 (1)刻度尺的最小分度值為1 mm,所以讀數(shù)為14.16 cm。 (2)鉤碼對(duì)彈簧的拉力超過(guò)了彈簧的彈性限度,不再滿足胡克定律。 (3)彈簧伸長(zhǎng),在不超過(guò)其彈性限度時(shí),其彈性勢(shì)能增加,而鉤碼下降,彈力做負(fù)功,機(jī)械能減少。 答案 (1)14.16(14.13~14.17均可) (2)鉤碼對(duì)彈簧的拉力超過(guò)了彈簧的彈性限度,不再滿足胡克定律 (3)減少 增加 2.某同學(xué)用如圖13所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球(mA>mB)的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖13中O點(diǎn) 是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖14所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。 (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)_______ cm; (2)在以下選項(xiàng),哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?________(填選項(xiàng)序號(hào)) A.水平槽上未放B球時(shí),測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B.A球與B球碰撞后,測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C.測(cè)量A球或B球的直徑 D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E.測(cè)量水平槽面相對(duì)于O點(diǎn)的高度 (3)實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是( ) A.釋放點(diǎn)越低,小球受阻力越小,入射小球速度越小,誤差越小 B.釋放點(diǎn)越低,兩球碰后水平位移越小,水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小,兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確 C.釋放點(diǎn)越高,兩球相碰時(shí),相互作用的內(nèi)力越大,碰撞前后動(dòng)量之差越小,誤差越小 D.釋放點(diǎn)越高,入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?,軌道?duì)被碰小球的阻力越小 解析 (1)如題圖所示,用盡可能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面,由此可見(jiàn)圓心的位置是65.7 cm。 (2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)飛行時(shí)間相同,所以可以用水平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有:兩小球的質(zhì)量m1、m2,三個(gè)落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x1、x2、x。所以選項(xiàng)A、B、D正確。 (3)入射小球的釋放點(diǎn)越高,入射小球碰前速度越大,相碰時(shí)內(nèi)力越大,阻力影響越小,可以較好地滿足動(dòng)量守恒的條件,有利于減小誤差,故選項(xiàng)C正確。 答案 (1)65.7 (2)ABD (3)C 力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1.力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)以基本的力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)P蜑檩d體,依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 (2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法融入到實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中。 2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的解法 (1)根據(jù)題目情境,提取相應(yīng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。 (2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)。應(yīng)用原理公式或圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對(duì)結(jié)果進(jìn)行誤差分析。 【典例】 (2018全國(guó)卷Ⅱ,23)某同學(xué)用圖15(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)??邕^(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平,在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在表中給出,其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出。 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動(dòng)摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 圖15 回答下列問(wèn)題: (1)f4=________ N; (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線; (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f=____________,f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k=________; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得μ=________。(保留2位有效數(shù)字) 解析 (1)對(duì)彈簧秤進(jìn)行讀數(shù)得2.75 N。 (2)在圖象上添加(0.05 kg,2.15 N)、(0.20 kg,2.75 N)這兩個(gè)點(diǎn),畫(huà)一條直線,使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè),如答案圖所示。 (3)由實(shí)驗(yàn)原理可得f=μ(M+m)g,f-m圖線的斜率為k=μg。 (4)根據(jù)圖象求出k=3.9 N/kg,代入數(shù)據(jù)μ=0.40。 答案 (1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M+m)g μg (4)0.40 1.某學(xué)習(xí)小組利用圖16甲所示的裝置進(jìn)行“探究合力一定時(shí),加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),圖中大的定滑輪可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),繞過(guò)定滑輪的輕繩兩端分別系有鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì),彈簧測(cè)力計(jì)下端掛裝有細(xì)砂的小桶。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下: ①用螺旋測(cè)微器測(cè)量A處金屬片的厚度d,其示數(shù)如圖乙所示。 ②用手控制鉤碼不動(dòng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F0。 圖16 ③釋放鉤碼后,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F1,記下金屬片通過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間t1。 ④鉤碼下方再掛一個(gè)鉤碼,用手控制鉤碼,調(diào)整金屬片的位置仍在A處?kù)o止不動(dòng),釋放鉤碼后,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2,記下金屬片通過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間t2。 ⑤重復(fù)步驟④,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)d=________mm。 (2)不需要測(cè)量下列哪些物理量,也能完成本實(shí)驗(yàn):________。 A.金屬片與光電門(mén)間的高度差h B.鉤碼的總質(zhì)量M C.彈簧測(cè)力計(jì)、金屬片、砂和小桶的總質(zhì)量m (3)若用F表示鉤碼釋放后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),則能正確反映“合力一定時(shí),加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的是________。 解析 (1)d=2.5 mm+0.01 mm11.2=2.612 mm。 (2)用手控制鉤碼不動(dòng),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0=mg;釋放鉤碼后,F(xiàn)-mg=ma,v2=2ah,v=,解得F-F0=,即只要驗(yàn)證(F-F0)與成正比即可,不需要測(cè)量h、M、m。 (3)(F-F0)與成正比,只有選項(xiàng)D正確。 答案 (1)2.612 (2)ABC (3)D 2.某學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)在探究功與速度變化的關(guān)系時(shí),設(shè)計(jì)了如圖17所示的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟如下: 圖17 A.將長(zhǎng)木板置于水平桌面; B.在一薄木板上標(biāo)出A、B、C、D、E、F點(diǎn),使AB=BC=CD=DE=EF,然后將薄木板傾斜放置于長(zhǎng)木板上并固定,形成斜面,斜面的A點(diǎn)與長(zhǎng)木板接觸; C.將物塊分別從斜面上B、C、D、E、F各點(diǎn)由靜止釋放,并分別記下物塊在長(zhǎng)木板上停止的位置A1、A2、A3、A4、A5; D.用刻度尺測(cè)量出各停止的位置點(diǎn)與A點(diǎn)間的距離x1、x2、x3、x4、x5。 (1)本實(shí)驗(yàn)中釋放物塊時(shí)是否需要平衡物塊與薄木板之間的摩擦力?________(填“是”或“否”)。 (2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是________。 A.實(shí)驗(yàn)中探究的是物塊在斜面上合力做的功與物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)速度改變的關(guān)系 B.實(shí)驗(yàn)中探究的是物塊在水平長(zhǎng)木板上合力做的功與物塊在水平長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)速度改變的關(guān)系 C.實(shí)驗(yàn)中斜面、水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)必須相同 D.實(shí)驗(yàn)中斜面、水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不必相同 (3)將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中: 釋放點(diǎn) B C D E F 滑行距離x/cm 2.98 6.02 9.04 12.02 15.02 由表格中數(shù)據(jù)得到的結(jié)論為_(kāi)__________________________________________。 解析 物塊在固定斜面上下滑時(shí),沿斜面向下受到重力的分力與摩擦力,二者的合力為恒力,下滑距離加倍時(shí),合力做功加倍。物塊在水平長(zhǎng)木板上做勻減速運(yùn)動(dòng),直到停止,由v2=2ax得,v2與x成正比,實(shí)驗(yàn)中探究物塊在斜面上合力做的功與速度變化的關(guān)系,可轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄课飰K在斜面上合力做的功與物塊在長(zhǎng)木板上滑行距離的關(guān)系。 (1)實(shí)驗(yàn)中物塊沿斜面加速下滑受到恒力作用,故不需要平衡摩擦力。 (2)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究物塊在斜面上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)合力做功與速度變化的關(guān)系,選項(xiàng)A正確;斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)和水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不需要相等,選項(xiàng)D正確。 (3)物塊從B點(diǎn)釋放到運(yùn)動(dòng)至斜面底端,合力做功為W,則從C、D、E、F點(diǎn)釋放,物塊運(yùn)動(dòng)到斜面底端,合力做功為2W、3W、4W、5W,由題表中數(shù)據(jù)可得物塊從C、D、E、F點(diǎn)釋放后,在水平長(zhǎng)木板上滑行的距離為2x1、3x1、4x1、5x1,可見(jiàn)物塊在斜面上下滑時(shí)合力做的功與物塊在水平長(zhǎng)木板上滑行的距離成正比,由v2=2ax得,v2與x成正比,則物塊在斜面上下滑時(shí),合力所做的功與物塊在斜面上滑行時(shí)速度平方的變化成正比。 答案 (1)否 (2)AD (3)在誤差允許的范圍內(nèi),合力所做的功與物塊速度平方的變化成正比 高考實(shí)驗(yàn)題答題策略①——做到一“明”、二“看”、 三“提取” 又快又準(zhǔn)破解實(shí)驗(yàn)題 1.明——明確考查的知識(shí)范圍 現(xiàn)在的物理實(shí)驗(yàn)題涉及力學(xué)、電(場(chǎng)、路)磁(場(chǎng)、感)學(xué)等知識(shí)。盡管題目千變?nèi)f化,但通過(guò)仔細(xì)審題,都能直接地判斷出命題人想要考查的知識(shí)點(diǎn)和意圖。 2.看——看清實(shí)驗(yàn)題圖 實(shí)驗(yàn)題一般配有相應(yīng)的示意圖、實(shí)物圖,目的是告知實(shí)驗(yàn)儀器(或部分)及其組裝情況,讓考生探究考查意圖。認(rèn)識(shí)這些器材在實(shí)驗(yàn)中所起的作用,便能初步勾畫(huà)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 3.提取——提取信息 試題總是提供諸多信息再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景,因此,解答時(shí)必須捕捉并提取有價(jià)值的信息,使問(wèn)題迎刃而解。一般需要關(guān)注如下信息: (1)新的概念、規(guī)律、公式 一些新穎的非常規(guī)實(shí)驗(yàn)題、陌生的新知識(shí)(概念公式)應(yīng)用題、新規(guī)律驗(yàn)證題,都會(huì)為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎(chǔ)上提取有用信息為解題服務(wù)。 (2)新的表格數(shù)據(jù) 通過(guò)解讀表格,了解實(shí)驗(yàn)測(cè)量的物理量,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),判斷相關(guān)物理量之間的關(guān)系。如正比例、反比例關(guān)系,平方還是開(kāi)方關(guān)系,或者是倒數(shù)關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖可以直觀反映實(shí)驗(yàn)的某種規(guī)律。 (3)新的物理圖象 實(shí)驗(yàn)題本身提供物理圖象,但這些圖象平時(shí)沒(méi)有接觸過(guò),關(guān)鍵要明確圖象的物理意義,才能正確分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。 【例】 (2018北京理綜,21)用圖18所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后,讓拖著紙帶的小車(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng),重復(fù)幾次。 b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖19中A、B、C、D、E、F……所示。 c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度,分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d.以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖20所示。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù): (1)在下列儀器和器材中,還需要使用的有________和________(填選項(xiàng)前的字母)。 A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝碼) (2)在圖20中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出v-t圖象。 (3)觀察v-t圖象,可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其依據(jù)是________________________________________,v-t圖象斜率的物理意義是___________________________________________________________________。 (4)描繪v-t圖象前,還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)Δt的要求是________(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí),為此他設(shè)計(jì)了如圖21所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”,反復(fù)做了上百次,驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的。 解析 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源,故選A;打相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是已知的,故不需要秒表;計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測(cè)量,故選C;由于不需要知道小車(chē)和重物的質(zhì)量,故不需要天平(含砝碼)。 (2)先標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),連線時(shí)要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上。 (3)依據(jù)v-t圖象是直線(斜率一定),即小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化,判斷出小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng);v-t圖象斜率的物理意義是加速度。 (4)表示的是Δt內(nèi)的平均速度,只有當(dāng)Δt趨近于零時(shí),才表示瞬時(shí)速度。因此若用表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,對(duì)Δt的要求是越小越好;從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的Δx越大,Δx的測(cè)量誤差就越小,算出的速度的誤差就越小,因此從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān)。 (5)如果小球的初速度為0,其速度v∝t,那么它通過(guò)的位移x=t,故推出x∝t2。因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 答案 (1)A C (2)如圖所示 (3)小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化 加速度 (4)越小越好 有關(guān) (5)如果小球的初速度為0,其速度v∝t,那么它通過(guò)的位移x∝t2。因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 1.(1)如圖1甲是用游標(biāo)卡尺測(cè)量某金屬圓筒外徑時(shí)的示數(shù),可讀出該圓筒外徑為_(kāi)_______ cm。 (2)如圖乙是用螺旋測(cè)微器測(cè)量某金屬棒直徑時(shí)的示數(shù),可讀出該金屬棒直徑為_(kāi)_______ mm。 圖1 解析 (1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為24 mm,50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm,游標(biāo)尺第49條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊,所以該圓筒外徑測(cè)量值為24 mm+0.0249 mm=24.98 mm=2.498 cm。 (2)螺旋測(cè)微器固定刻度部分讀數(shù)為2.5 mm,可動(dòng)刻度部分最小分度值為0.01 mm,可動(dòng)刻度部分讀數(shù)為32.30.01 mm=0.323 mm,因此金屬棒的直徑測(cè)量值為2.823 mm。 答案 (1)2.498 (2)2.823(2.822~2.824均對(duì)) 2.一個(gè)學(xué)習(xí)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,他們利用頻閃照相裝置得到了一個(gè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片,如圖2所示為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分,圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5 cm,閃光頻率為10 Hz,O位置為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。(所有計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) (1)利用閃光照片可以求得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為_(kāi)_______ m/s。 (2)利用閃光照片可以求得小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的豎直分速度大小為_(kāi)_______ m/s。 (3)若小球的質(zhì)量為0.1 kg,重力加速度取9.88 m/s2,小球從O點(diǎn)到B點(diǎn)重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_______ J,動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______ J,得出的結(jié)論是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 圖2 解析 (1)小球在相鄰兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為0.1 s,水平位移為0.10 m,則由v=得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為1.00 m/s; (2)小球在B點(diǎn)處的豎直分速度vBy==2.00 m/s; (3)小球從O點(diǎn)到B點(diǎn)重力勢(shì)能減少量為mgyOB=0.198 J,動(dòng)能的增加量為mv-mv=0.200 J,得出的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi),小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量,機(jī)械能守恒。 答案 (1)1.00 (2)2.00 (3)0.198 0.200 結(jié)論見(jiàn)解析 3.如圖3(a)由小車(chē)、斜面及粗糙程度可以改變的水平長(zhǎng)直木板構(gòu)成伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí),在水平長(zhǎng)直木板旁邊放上刻度尺,小車(chē)可以從斜面平穩(wěn)地滑行到水平長(zhǎng)直平面。利用該裝置與器材,完成能體現(xiàn)如圖(b)“伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)思想與方法”的實(shí)驗(yàn)推論(設(shè)重力加速度為g)。 圖3 (1)請(qǐng)指出,實(shí)驗(yàn)時(shí)必須控制的實(shí)驗(yàn)條件__________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)請(qǐng)表述,由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出的實(shí)驗(yàn)推論:___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)圖(c)是每隔Δt時(shí)間曝光一次得到小車(chē)在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的五張照片,測(cè)得小車(chē)之間的距離分別是s1、s2、s3、s4,由此可估算出小車(chē)與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____________(需要用s1、s2、s3、s4、g、Δt字符表示)。 解析 (1)根據(jù)伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容與原理可知,需要小車(chē)到達(dá)水平面時(shí)的速度是相同的,所以在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要求小車(chē)從同一位置靜止釋放。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的情況,可以得出的結(jié)論為水平面越光滑,小車(chē)滑得越遠(yuǎn),當(dāng)水平面完全光滑時(shí),小車(chē)將滑向無(wú)窮遠(yuǎn)。 (3)小車(chē)在水平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論,則a=,根據(jù)牛頓第二定律可知a==μg,所以小車(chē)與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。 答案 (1)小車(chē)從同一位置靜止釋放 (2)水平面越光滑,小車(chē)滑得越遠(yuǎn),當(dāng)水平面完全光滑時(shí),小車(chē)將滑向無(wú)窮遠(yuǎn) (3) 4.一實(shí)驗(yàn)小組用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證滑塊碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒,實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。 圖4 (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底部的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌________;充氣后,當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上能________運(yùn)動(dòng)時(shí),說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)好。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),先使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩,然后釋放滑塊1,滑塊1通過(guò)光電門(mén)1后與右側(cè)固定有彈簧的滑塊2碰撞,碰后滑塊1和滑塊2依次通過(guò)光電門(mén)2,兩滑塊通過(guò)光電門(mén)2后依次被制動(dòng);實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量滑塊1(包括擋光片)的質(zhì)量m1、滑塊2(包括彈簧和擋光片)的質(zhì)量m2、滑塊1通過(guò)光電門(mén)1的擋光時(shí)間Δt1、通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt2,還需要測(cè)量____________、____________。(寫(xiě)出物理量及其表示符號(hào)) (3)如果表達(dá)式____________成立,則說(shuō)明滑塊碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。(用物理量的符號(hào)表示) 解析 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底部的旋鈕,使導(dǎo)軌水平,當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)好。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)滑塊的質(zhì)量以及滑塊1碰前、碰后的速率與滑塊2碰后的速率,所以還需要測(cè)量滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt3,以及擋光片的寬度d。 (3)碰前動(dòng)量為m1,碰后動(dòng)量為m1+m2,則表達(dá)式為m1=m1+m2。 答案 (1)水平 勻速 (2)滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt3 擋光片的寬度d (3)m1=m1+m2 5.某探究小組利用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。首先平衡小車(chē)所受的摩擦力,保持砂和砂桶的質(zhì)量一定。接通電源,釋放小車(chē)。多次改變小車(chē)的質(zhì)量,利用位移傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)的位移x并描繪x-t圖象。 (1)圖乙為小車(chē)質(zhì)量M=0.4 kg時(shí)位移傳感器記錄下描繪的x-t圖象。由圖象可知,此時(shí)小車(chē)的加速度a=________ m/s2。 (2)該小組根據(jù)數(shù)據(jù)作出了加速度a的倒數(shù)和小車(chē)質(zhì)量M的圖象(-M)如圖丙,圖丙中圖線沒(méi)有過(guò)原點(diǎn),小組討論后認(rèn)為圖線確實(shí)不應(yīng)該過(guò)原點(diǎn)。請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)分析,圖丙中c=________,利用題中信息求出實(shí)驗(yàn)中砂和砂桶的質(zhì)量m=________ kg。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10 m/s2) 圖5 解析 (1)釋放后小車(chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),x=(0.74-0.10) m=0.64 m,t=(2.2-1.4) s=0.8 s,由x= at2,可得a=2 m/s2。 (2)a和M的關(guān)系反映小車(chē)與砂和砂桶的運(yùn)動(dòng),即mg-F′=ma,F(xiàn)=Ma,F(xiàn)′=F,得=+M,則c==0.1 s2/m;由題圖丙可求斜率=1 s2m-1kg-1,則m=0.1 kg。 答案 (1)2 (2)0.1 s2/m 0.1 6.實(shí)驗(yàn)小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)用的橡皮筋老化,經(jīng)實(shí)驗(yàn)小組討論,采用如下的實(shí)驗(yàn)方案。 圖6 (1)先用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力,如圖6所示,則鉤碼的重力為_(kāi)_______ N。 (2)把三根較長(zhǎng)的細(xì)線l1、l2、l3一端連接在一起,結(jié)點(diǎn)記為O,細(xì)線l3另一端系在鉤碼上,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)線l1、l2的另一端,其中彈簧測(cè)力計(jì)A懸掛于固定點(diǎn)P(P點(diǎn)釘在固定的豎直木板上),手持另一彈簧測(cè)力計(jì)B緩慢地向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置,如圖7所示。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄_________________________________________。 圖7 (3)在白紙上按一定標(biāo)度作出彈簧測(cè)力計(jì)拉力F1、F2的圖示和l3上拉力F的圖示,根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示,若________________,則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證。 (4)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)方案有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí),其中正確的是________。 A.進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 B.進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次都要使彈簧測(cè)力計(jì)B保持水平狀態(tài) C.在實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線 D.在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫(huà)力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些 解析 (1)由題圖甲可知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2 N,其示數(shù)為3.6 N。 (2)本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)原理:拉力F1、F2合力的理論值與細(xì)線l3的拉力的實(shí)際值對(duì)比,合力的理論值和l3的拉力是作用在同一點(diǎn),要使用作圖法,所以需要記錄結(jié)點(diǎn)O的位置、兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向和細(xì)線l3拉力的方向。 (3)對(duì)比F1、F2的合力F′的圖示和l3上拉力F的圖示,如果在誤差允許的范圍內(nèi)F′大小與F相等,方向相反,則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證。 (4)改變拉力的大小,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí),只要系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力F′與F(等于物體的重力)等大反向即可,因此結(jié)點(diǎn)O不需要每次實(shí)驗(yàn)都靜止在同一位置,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí),只要兩彈簧測(cè)力計(jì)間的夾角合適即可,彈簧測(cè)力計(jì)B不需要每次都保持水平狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線,才能準(zhǔn)確讀數(shù)和記錄拉力的方向,選項(xiàng)C正確;在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫(huà)力的圖示必須選定相同的標(biāo)度,才可以比較F′與F,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些以減少作圖帶來(lái)的誤差,選項(xiàng)D正確。 答案 (1)3.6 (2)結(jié)點(diǎn)O的位置、兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向及細(xì)線l3拉力的方向 (3)在誤差允許的范圍內(nèi)F′與F大小相等,方向相反 (4)CD 7.某研究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以圖8所示裝置中的小車(chē)為對(duì)象探究動(dòng)能定理。 圖8 (1)下列器材中一定需要的有________。 A.天平 B.刻度尺 C.6 V直流電源 D.秒表 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證質(zhì)量為M的小車(chē)受到的合力與砂和砂桶的總重力大小基本相等,砂和砂桶的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是________________,實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是________________。 (3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的質(zhì)量M,往砂桶中裝入適量的細(xì)砂,測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量m。讓砂桶帶動(dòng)小車(chē)加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和打這兩點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小v1與v2(v1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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