【物理】2019届二轮复习力学实验与创新学案（江苏专用）

【物理】2019届二轮复习力学实验与创新学案（江苏专用）

第1讲　力学实验与创新 高考题型1　验证力的平行四边形定则 ‎1．本实验考查的重点是“力的作用效果的等效性”．‎ ‎2．对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点．‎ ‎3．本实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F′一般不会完全重合，只要在误差范围内F与F′重合，即可验证力的平行四边形定则．‎ 例1　(2018·徐州市期中)某同学为了“验证力的平行四边形定则”，准备了三根相同的橡皮筋、木板、重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳套、白纸、钉子等器材．操作步骤如下：‎ a．把三根橡皮筋的一端系在一起，另一端分别系一个细绳套；‎ b．将白纸固定在木板上，在木板上钉两个钉子，将任意两个橡皮筋上的绳套分别套在两钉子上；‎ c．立起木板，将重物挂在剩下的一个绳套上，如图1甲所示；‎ d．记录下三根橡皮筋的长度和橡皮筋结点的位置O及每个细绳套的方向；‎ e．取下白纸，以橡皮筋的伸长量作为拉力大小，画出受力图，验证力的平行四边形定则；‎ f．换用不同的重物重复实验．‎ 图1‎ ‎(1)此实验还需________；‎ A．测量重物的质量 B．记录下两个钉子的位置 C．测量橡皮筋的原长 ‎(2)某次实验，测得三根橡皮筋的伸长量及方向．把橡皮筋的伸长量作为拉力大小，作出力的图示，如图乙所示，请任选两个力，根据平行四边形定则作出合力；‎ ‎(3)在(2)问作出的图中，根据________可以说明力的合成满足平行四边形定则．‎ ‎(4)如果换用不同的重物再次重复该实验，________(填“需要”或“不需要”)改变钉子的位置，使橡皮筋的结点回到原来的O点．‎ 答案　(1)C　(2)见解析图　(3)由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等，方向差不多都在竖直方向上　(4)不需要 解析　(1)题述步骤中已经记录了每条细绳套的方向，不需要记录两个钉子的位置，B错误；本实验以橡皮筋的伸长量来作平行四边形，步骤d中测量了橡皮筋悬挂重物后的长度，要计算伸长量，需要测量橡皮筋的原长，不需要测量重物的质量，A错误，C正确．‎ ‎(2)如图，以其中两个橡皮筋的伸长量为邻边作平行四边形，平行四边形的对角线为合力的理论值；‎ ‎(3)由平行四边形作出的对角线与第三条橡皮筋的伸长量大小基本相等，方向差不多都在竖直方向上即验证了力的合成满足平行四边形定则；‎ ‎(4)当换用不同的重物再次重复该实验，不需要改变钉子的位置，也不需要使结点回到原来的位置．‎ 拓展训练1　如图2为“验证力的平行四边形定则”实验装置图，其中AO为橡皮筋，A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB、OC为细绳．‎ 图2‎ ‎(1)关于此实验，下列说法正确的是________．‎ A．实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置 B．橡皮筋及细绳要与板平行 C．实验中每次都需把O点拉到同一位置 D．橡皮筋AO换成细绳，实验效果会更好 ‎(2)某同学已在坐标纸中画出两弹簧测力计拉力的图示如图3，已知方格每边长长度表示2.0 N，则由图可得出合力的大小为________ N.‎ 图3‎ 答案　(1)BC　(2)12.0‎ 拓展训练2　某同学为了“验证力的平行四边形定则”，先用一个弹簧秤通过细绳悬吊一个钩码；当钩码静止时，弹簧秤的示数为2.00 N；再用两个弹簧秤a和b通过两根细绳互成角度将该钩码悬吊，其中b弹簧秤一端固定，a 弹簧秤所拉细绳如图4甲所示水平向左，当钩码静止时，b弹簧秤的示数如图乙所示．‎ 图4‎ ‎ (1)图乙中b弹簧秤的示数为________ N；可求出a弹簧秤的拉力为________ N；‎ ‎ (2)保持a弹簧秤及其所拉的细绳方向不变，将b及其所拉的细绳以O为轴沿逆时针方向在图示平面内缓慢转至竖直方向的过程中，b的示数________．(选填“变大”“变小”或“不变”)‎ 答案　(1)2.50(2.49～2.51)　1.50(1.49～1.51) (2)变小 解析　(1)依据仪器的读数规则，由准确数字和估计数字组成，则b弹簧秤的示数为2.50 N；a弹簧秤的拉力为Fa＝ N＝1.50 N ‎(2)根据三力平衡特点，利用图解法可知b的示数变小，如图：‎ 高考题型2　纸带类实验 ‎1．四个涉及打点计时器的实验：‎ ‎(1)速度随时间变化的规律．‎ ‎(2)加速度与物体质量、物体受力的关系．‎ ‎(3)探究动能定理．‎ ‎(4)验证机械能守恒定律．‎ ‎2．纸带常有以下三大应用：‎ ‎(1)由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，每五个点取一个计数点，时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s.‎ ‎(2)求解瞬时速度 利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图5所示，打n点时的瞬时速度vn＝ 图5‎ ‎(3)由纸带求做匀变速直线运动的物体的加速度 ‎①逐差法：如图6所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T，且满足x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝x3－x2＝x2－x1，则有a1＝，a2＝，a3＝，算出a1、a2、a3的平均值即物体运动的加速度，a＝＝，这样可使所给数据全部得到利用，准确性得以提高．‎ 图6‎ ‎②图象法：由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图象，直线的斜率即为加速度．‎ 例2　(2018·南京市期中)某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力及质量间关系的实验，图7甲为实验装置图，A为小车，B为打点计时器，C为装有沙的沙桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．实验中认为细绳对小车的拉力F等于沙和沙桶的总重力，小车运动的加速度a可由打点计时器在纸带上打出的点求得．‎ ‎(1)图乙为某次实验得到的纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为0.10‎ ‎ s，由图中数据求出小车加速度值为________ m/s2.(计算结果保留两位有效数字)‎ 图7‎ ‎(2)保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示，根据表中数据，为直观反映F不变时，a与m的关系，请在图8中选择恰当的物理量和标度建立坐标系，并作出图线.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ 小车加速度a/(m·s－2)‎ ‎1.90‎ ‎1.72‎ ‎1.49‎ ‎1.25‎ ‎1.00‎ ‎0.75‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ 小车质量m/kg ‎0.25‎ ‎0.29‎ ‎0.33‎ ‎0.40‎ ‎0.50‎ ‎0.71‎ ‎1.00‎ ‎1.67‎ /kg－1‎ ‎4.00‎ ‎3.45‎ ‎3.03‎ ‎2.50‎ ‎2.00‎ ‎1.41‎ ‎1.00‎ ‎0.60‎ 图8‎ ‎(3)从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间的定量关系是________．‎ ‎(4)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度与合力F图线如图9所示，该图线不通过原点，其可能的原因是________________________________．‎ 图9‎ 答案　(1)0.64　‎ ‎(2)如图所示 ‎(3)a＝　‎ ‎(4)没有平衡摩擦力(或平衡摩擦力不足)‎ 拓展训练3　(2018·无锡市高三期末)利用图10所示的实验装置探究合力做功与动能变化的关系．‎ 图10‎ ‎(1)为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，需要平衡阻力．关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是________．‎ ‎(2)甲小组同学正确平衡了阻力，选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的质量M，取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，按正确操作得到图11所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续计时点A、B、C，测得它们到静止释放的起始点O的距离分别为sA、sB、sC，打点计时器的工作频率为f，已知当地重力加速度为g，从O到B的运动过程中，拉力对小车做功W＝________，小车动能变化量ΔEk＝________.‎ 图11‎ ‎(3)乙小组同学也正确平衡了阻力，但并未保证选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的质量M.在处理数据时，他们也取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，并采用图象法进行数据分析：在纸带上选取多个计数点，测量静止释放的起始点O到每个计数点的距离，并计算出每个计数点对应的小车速度v以及从O点到该计数点对应的过程中绳子拉力所做的功W.他们作出的图线为________．‎ 答案　(1)B　(2)mgsB　　(3)B 拓展训练4　(2018·扬州中学5月模拟)用落体法验证机械能守恒定律，器材安装如图12.‎ 图12‎ ‎(1)请指出图中的错误及不妥之处(至少写出两处)‎ ‎①________________________________________________________________________‎ ‎②________________________________________________________________________‎ ‎(2)改进实验中错误及不妥之处后，打出如图13所示一条纸带．已知打点计时器所接电源频率为50 Hz，根据纸带所给数据，打C点时重物的速度为________ m/s(结果保留三位有效数字)．‎ 图13‎ ‎(3)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据，画出－h的图象如图14所示，求出图线的斜率k，由图象可知a的质量m1______b的质量m2(选填“大于”或“小于”)．‎ 图14‎ ‎(4)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052 kg，当地重力加速度g＝9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff＝________ N．(结果保留三位有效数字)‎ 答案　(1)①使用的是直流电源　②重物离打点计时器太远　③没有从上方提着纸带，而是用手托着重物 (2)2.25　(3)大于　(4)0.031 2‎ 拓展训练5　如图15所示，在验证动量守恒定律实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板右端下面垫放薄木片用以平衡摩擦力．‎ 图15‎ ‎(1)若获得纸带如图16所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动起始的第一点，则应选________段来计算A的碰前速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度(填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”). ‎ 图16‎ ‎(2)已测得小车A的质量为m1＝0.30 kg，小车B的质量为m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为________ kg·m/s，碰后系统总动量为______ kg·m/s.(结果保留四位有效数字)‎ ‎(3)实验结论：___________________________________________________________________.‎ 答案　(1)BC　DE　(2)1.035　1.030　(3)在实验误差允许范围内，碰前和碰后的总动量相等，系统的动量守恒 解析　(1)A与B碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过BC段来计算A的碰前速度，通过DE段计算A和B碰后的共同速度．‎ ‎(2)A碰前的速度：v1＝＝ m/s＝3.450 m/s 碰后共同速度：v2＝＝ m/s＝2.060 m/s.‎ 碰前总动量：p1＝m1v1＝0.3×3.450 kg·m/s＝1.035 kg·m/s 碰后的总动量：p2＝(m1＋m2)v2＝0.5×2.060 kg·m/s＝1.030 kg·m/s ‎(3)在误差允许范围内，A、B碰撞过程中，系统动量守恒．‎ 高考题型3　力学创新实验 实验题的创新主要体现在对课本实验的改编、拓展或延伸，常见情况如下：‎ ‎1．课本实验的装置、器材等不变，但实验的目的变了．利用所测数据，求另一物理量或验证另一个物理规律．‎ ‎2．实验装置、器材变化，但实验原理、方法等不变或者原理不变，实验方法、处理数据的方法变了．‎ ‎3．利用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情景实验．‎ 例3　(2018·江苏单科·11)某同学利用如图17所示的实验装置来测量重力加速度g.细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤．实验操作如下：‎ 图17‎ ‎①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H；‎ ‎②在重锤1上加上质量为m的小钩码；‎ ‎③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止．释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；‎ ‎④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t.‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的________(选填“偶然”或“系统”)误差．‎ ‎(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了________．‎ A．使H测得更准确 B．使重锤1下落的时间长一些 C．使系统的总质量近似等于2M D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等 ‎(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差．现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做？‎ ‎(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为m0.用实验中的测量量和已知量表示g，得g＝________.‎ 答案　(1)偶然　(2)B　(3)在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1能观察到其匀速下落． (4) 解析　(1)对同一物理量多次测量取平均值的目的是减小偶然误差．‎ ‎(2)设系统运动的加速度为a，则根据牛顿第二定律得 ‎(M＋m)g－Mg＝(2M＋m)a 即a＝，‎ 而H＝at2，在H一定时，a越小，则t越长，这时测量出时间t的误差越小．因此实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了使重锤1下落的时间长一些，选项B正确．‎ ‎(3)由于摩擦阻力的影响，会产生系统误差，可利用平衡摩擦阻力的方法，平衡摩擦力，其方法为在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥的质量使轻拉重锤1时能观察到其匀速下落．‎ ‎(4)根据牛顿第二定律得 ‎(M＋m)g－Mg＝(2M＋m＋m0)a 又有H＝at2‎ 联立解得g＝.‎ 拓展训练6　(2018·南京市三模)如图18甲所示，在水平桌面上，一轻质弹簧左端固定，右边紧贴着一个带有遮光片的物块(物块与弹簧不拴接)，物块在B处时，弹簧处于原长，B处放置有光电门，开启光电门，缓慢推动物块向左移动至A处，然后将物块由静止释放，物块被弹出经过光电门，最终停在C处，重力加速度为g.‎ 图18‎ ‎(1)若要用上述装置测定物块和水平桌面之间的动摩擦因数μ，除了测量遮光片宽度d和遮光片挡光时间t，还需测量的物理量是___________．若该物理量用字母x表示，则动摩擦因数的表达式为μ＝_________(用符号表示)．‎ ‎(2)如图乙，用游标卡尺测得遮光片宽度d＝______ cm.‎ ‎(3)某同学认为，若再测出物块质量m，就可以测得物块在A处时弹簧的弹性势能，即Ep测＝.显然 Ep测________Ep真 (选填“>”“<”或“＝”)．‎ 答案　(1)BC长度　 　(2) 0.600　(3)<‎ 解析　(1)根据极限的思想，在时间很短时，可以用这段时间内的平均速度来代替瞬时速度，所以物块通过光电门的速度是v＝，由Ff＝μFN可知要求μ需要知道摩擦力和压力的大小；物块在水平桌面上运动经过B处的光电门，最后停在C处，物块在B、C间做的是匀减速直线运动，根据B点和C点之间的距离x，由速度位移的关系式可得：v2＝2ax 对于物块有Mg＝FN，Ff＝Ma，Ff＝μFN，联立得：μ＝，故还需要测量B点和C点之间的距离；‎ ‎(2)游标卡尺主尺读数为0.6 cm，游标尺上第0个刻度与主尺上某一刻度对齐，所以最终读数为：0.6 cm＋0.000 cm＝0.600 cm；‎ ‎(3)若物块质量为m且A点到B点之间的水平桌面光滑，则压缩弹簧的弹性势能全部转化为物块的动能，但由于桌面与物块存在摩擦力，故弹簧的弹性势能一定大于测出的物块在B点处的动能．‎ 拓展训练7　(2018·南通等六市一调)实验小组采用如图19甲所示实验装置测量木块与木板间的动摩擦因数μ，提供的器材有：带定滑轮的长木板，有凹槽的木块，质量为20 g的钩码10个，打点计时器，电源，纸带，细线等．实验中将部分钩码悬挂在细线下，剩余的钩码放在木块的凹槽中，保持长木板水平，利用打出的纸带测量木块的加速度．‎ 图19‎ ‎(1)正确进行实验操作，得到一条纸带，从某个清晰的打点开始，依次标注0、1、2、3、4、5、6，分别测出位置0到位置3、位置6间的距离，如图乙所示．已知打点周期T＝0.02 s，则木块的加速度a＝________ m/s2.‎ ‎(2) 将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端，改变悬挂钩码的总质量m，测得相应的加速度a，作出a－m图象如图丙所示．已知当地重力加速度g＝9.8 m/s2，则木块与木板间动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)；μ的测量值________(选填“大于”“小于”或“‎ 等于”)真实值，原因是______________________________(写出一个即可)．‎ ‎(3)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量．‎ 答案　(1)3.33　(2)0.34(0.32～0.36)　大于　滑轮与轴承、细线间有摩擦，纸带与打点计时器间有摩擦等　(3)不需要 解析　(1)已知打点周期T＝0.02 s，根据逐差法可得木块的加速度为：‎ a＝＝×10－2 m/s2≈3.33 m/s2.‎ ‎(2)设木块的质量为M，根据牛顿第二定律有，mg－Ff＝(M＋0.2)a，Ff＝μ(M＋0.2－m)g，联立可得加速度为：a＝m－μg，由题图丙可知，当m＝0时，a＝μg＝3.3 m/s2，则木块与木板间动摩擦因数μ≈0.34，因滑轮与轴承、细线间有摩擦，纸带与打点计时器间有摩擦，所以测量值大于真实值．‎ ‎(3)实验中没有采用细线拉力等于重力，所以不需要满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量．‎ 专题强化练 ‎1.某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．‎ 图1‎ ‎(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N.‎ ‎(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)‎ A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前调零 C．拉线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 ‎(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B__________________________________________.‎ 答案　(1)3.80　(2)D　(3)减小拉B的力、减小OB与竖直方向的夹角(二者答一即可)‎ 解析　(1)A的示数为3.80 N．(2)实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A正确；弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确，必须在测之前调零，故B正确；拉线方向应与木板平面平行，故C正确；由于本实验中重物的重力一定，因此两弹簧测力计的拉力的合力的大小和方向均是一定的，所以不需要再让结点每次静止在同一位置，故D错误．(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的条件下可以让两个分力间的夹角变小，即减小拉B的力或减小OB与竖直方向的夹角．‎ ‎2．(2018·无锡市期中)如图2甲所示，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：‎ A．设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；‎ B．分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度v1、v2、v3、…；‎ C．作出W－v图象；‎ D．分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．‎ 图2‎ ‎(1)实验中得到一条如图乙所示的纸带，求小车获得的速度应选________(选填“AB”或“CD”)段来计算．‎ ‎(2)关于该实验，下列说法正确的有________．‎ A．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 B．通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功 C．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必须保持一致 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 ‎(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是________．(写出一条即可)‎ 答案　(1)CD　(2)ACD　(3)没有平衡摩擦力(木板的倾角过大或过小也对)‎ 解析　(1)由题图知：在AB之间，由于相邻计数点间的距离不断增大，而打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以小车做加速运动．‎ 在CD之间相邻计数点间距相等，说明小车做匀速运动．小车离开橡皮筋后做匀速运动，故求小车获得的速度应选CD段来计算；‎ ‎(2)该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故A正确，B错误；为保证每根橡皮筋对小车做功一样多，每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，故C正确；在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确．‎ ‎(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦力，也可能是木板的倾角过大或过小．‎ ‎3．(2018·南通市、泰州市一模)某实验小组利用如图3甲所示装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．质量为m的钩码通过跨过定滑轮的细线牵引质量为M的小车，使它在长木板上运动．打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．‎ 图3‎ ‎(1)下列做法中正确的有________．‎ A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B．在平衡摩擦力时，不需要连接纸带 C．小车从靠近打点计时器处释放 ‎(2)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打出一系列点，将打出的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点．测得A、B、C…各点到O点的距离分别为x1、x2、x3…，如图乙所示．已知相邻计数点间的时间间隔均为T.‎ 实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车受到的拉力大小等于mg.在打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝________，打B点时小车的动能Ek＝________.‎ ‎(3)小明同学实验操作正确，但打出的纸带起始点不清晰，他挑选了一个清晰的点标为O1，以小车速度的二次方v2为纵坐标，计数点到O1点的距离x为横坐标，利用实验数据作出v2－x图象，该图象纵轴截距的物理意义是______________________________________________．‎ ‎(4)小虎同学在实验过程中没有保证钩码质量远小于小车质量，他利用实验数据作出的v2－W图象________(选填“会”或“不会”)弯曲．‎ 答案　(1)AC　(2)mgx2 　 (3)打O1点时速度的二次方 (4)不会 ‎4．(2018·南京学情调研)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图4所示．‎ 图4‎ ‎(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图5所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个计时点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一个点，重物的质量为1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J；重物的动能增加量ΔEk＝______ J；(结果均保留三位有效数字)‎ 图5‎ 图6‎ ‎(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图6所示的图线．图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是________．‎ 乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g ________k(选填“大于”“等于”或“小于”)．‎ 答案　(1)1.56　1.54 (2)先释放的重物，再接通的打点计时器电源　大于 ‎5.(2018·扬州中学月考)某同学利用如图7所示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由竖直轻弹簧相连，A、‎ C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g.实验操作如下：‎ 图7‎ ‎(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v.‎ ‎(2)在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第(1)步．‎ ‎①该实验中，M和m大小关系必需满足M__________m(选填“小于”“等于”或“大于”)．‎ ‎②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应________(选填“相同”或“不同”)．‎ ‎③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出________(选填“v2－M”“v2－”或“v2－”)图线．‎ ‎④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为________(用题给的已知量表示)．‎ 答案　(2)①大于　②相同　③v2－　④ 解析　③刚要释放C时，弹簧处于压缩mg＝k·Δx1，‎ 压力传感器示数刚好为零时，弹簧的拉力为F＝mg＝k·Δx2，‎ 因此弹簧的形变量为Δx＝Δx1＋Δx2＝＋＝，选取A、C及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有：(M－m)g×＝(M＋m)v2，‎ 整理得，v2＝－·＋，‎ 为得到线性关系图线，因此应作出v2－图线．‎ ‎④由上述表达式可知，＝b，解得k＝.‎ ‎6．(2018·苏锡常镇一调)如图8甲所示是小明同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块及遮光条都从位置A处由静止释放．‎ 图8‎ ‎(1)小明用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________ mm.‎ ‎(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是________________(用文字表述)．‎ ‎(3)小亮同学认为：无需测出上述c和d，只要画出以F(力传感器示数)为横坐标、以________为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系．‎ ‎(4)下列实验操作和要求必要的是__________(请填写选项前对应的字母)．‎ A．应将气垫导轨调节水平 B．应测出钩码和力传感器的总质量 C．应使A位置与光电门间的距离适当大些 D．应使滑块质量大于钩码和力传感器的总质量 答案　(1)2.30　(2)遮光条到光电门的距离　(3)　(4)AC 解析　(1)由题图知游标尺上第6条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋6×0.05 mm＝2.30 mm；‎ ‎(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是遮光条到光电门的距离；‎ ‎(3)根据F＝ma，而v＝2ac，vB＝联立解得F＝·，则无需测出c和d，只要画出以F(力传感器示数)为横坐标、以为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系．‎ ‎(4)应将气垫导轨调节水平，这时拉力才等于合力，故A正确；拉力的大小可从力传感器中读出，则没必要测出钩码和力传感器的总质量，选项B错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，可以增大测量长度，从而有利于减小误差，故C正确；拉力是直接通过力传感器测量的，故与滑块质量与钩码和力传感器的总质量大小关系无关，故D错误．‎ ‎7．如图9所示实验装置，某同学用a、b两个半径相同的小球，按照以下步骤研究弹性正碰实验操作．‎ 图9‎ ‎①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；‎ ‎②将木板水平向右移动一定距离并固定，再使小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上．重复多次，用尽可能小的圆把小球的落点圈在里面，其圆心就处于小球落点的平均位置，得到痕迹B；‎ ‎③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，重复多次，并使用与第②步同样的方法分别标出碰撞后两个小球落点的平均位置，得到两球撞在木板上痕迹A和C.‎ ‎(1)为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1________ m2.(选填“大于”“小于”或“等于”)‎ ‎(2)完成本实验，必须测量的物理量有________．‎ A．小球a开始释放的高度h B．木板水平向右移动的距离l C．A球和B球的质量m1、m2‎ D．O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2、y3‎ ‎(3)若(2)所给选项的物理量均已知，若满足条件______(用测量量表示)，则表示两小球发生的是弹性碰撞．‎ 答案　(1)大于　(2)D　(3)＋＝ 解析　(1)根据弹性碰撞公式可知，只有入射球的质量大于被碰球的质量，弹性碰撞后入射球才不会反弹．‎ ‎(2)由于碰撞后均被竖直板挡住，那么从碰撞到挡住时间相等，那么用竖直位移表示平抛的初速度，所以选D.‎ ‎(3)v＝＝，由动量守恒，和动能守恒得：m1v0＝m1v1＋m2v2，m1v02＝m1v12＋m2v22，联立可得：v0＋v1＝v2 ，将初速度的表达式代入得到：＋＝，所以上式是弹性碰撞的条件．‎ ‎8．(2018·南京市、盐城市一模)某同学利用钢球的平抛运动测定当地重力加速度．‎ ‎(1)使用如图10甲所示的游标卡尺前应先将卡口合拢，检查游标尺和主尺的______是否对齐．用已检查好的游标卡尺测量钢球的直径d 时，如图乙所示，d＝ ____ mm；‎ 图10‎ ‎(2)如图丙所示，将光电门固定在桌子边缘，测量桌面离地高度H；钢球通过光电门的挡光时间Δt，抛出后落地点到桌子边缘的水平距离x.请写出重力加速度的表达式g＝________(用测量的物理量符号表示)；‎ ‎(3)如果光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处，则重力加速度g 的测量值________真实值(选填“>”“＝”或“<”) .‎ 答案　(1)零刻度线　5.0　(2)　(3)>‎ 解析　(2)钢球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，‎ 依据运动学公式，则有：H＝gt2，x＝v0t，而v0＝解得：g＝；‎ ‎(3)根据重力加速度表达式g＝，当光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处，会导致值偏大，则重力加速度的测量值大于真实值．‎ ‎9．(2018·徐州三中模拟)如图11所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上，木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动．‎ 图11‎ ‎(1)实验得到一条如图12所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是________ m/s2.(计算结果保留两位有效数字)‎ 图12‎ ‎(2)读出弹簧测力计的示数F，处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码个数，重复实验．以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线，如图13所示．已知滑块和动滑轮的总质量为m，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦，则滑块和木板之间的动摩擦因数μ＝________.‎ 图13‎ 答案　(1)2.4　(2) 解析　(1)加速度为a＝＝ m/s2≈2.4 m/s2‎ ‎(2)滑块受到的拉力FT为弹簧测力计示数的两倍，即：FT＝2F 滑块受到的摩擦力为：Ff＝μmg 由牛顿第二定律可得：FT－Ff＝ma 解得力F与加速度a的函数关系式为：F＝a＋ 由图象所给信息可得图象纵截距为：b＝ 解得：μ＝.‎