【高考物理】一套裝置串聯(lián)多個力學(xué)實驗

1、086試題調(diào)研I微信公眾號.試履詢研“（gaokaostdy）喀方法探究一套裝置串聯(lián)多個力學(xué)實驗特級教師公衍錄用木板+小車（或木塊）十打點(diǎn)計時器這些實驗器材，可做“研究勻變速直線運(yùn)動” “探究加速度與力、質(zhì)質(zhì)的關(guān)系”探究動能定理”等實驗,用打點(diǎn)計時器疝物可做“測 強(qiáng)力加速度臉證機(jī)械能守恒定律”等實驗，下面將舉例說明.考向1研究勻變速直線運(yùn)動調(diào)研1（2020 四川威遠(yuǎn)中學(xué)階段檢測）某同學(xué)利用圖甲所示的裝置研究小軍的勻變速宜線運(yùn)動.（I）實驗中必要的措腌是.A.細(xì)線必須與長木板平行B.先接通電源再釋放小車C.小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤俏的質(zhì)fitD.平衡小車與長木板間的摩擦力（2）他在實驗時將打點(diǎn)計時器接

2、到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出 的部分計數(shù)點(diǎn)如圖乙所示，每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未畫出.海得各相鄰計數(shù) 點(diǎn)間的距離分別為力=3. 59 cm,與=4. 41 cm/g = 5. 19 cm,力=5. 97 cm,s5 = 6. 78 cm, $6 =7. 64 cm.則小車的加速度。=m/J （要求充分利用測盤的數(shù)據(jù)），打點(diǎn)計時 器打打點(diǎn)時小車的速度v =m/s,（結(jié)果均保的2位有效數(shù)字）不要怠記你的夢想,嚅希實現(xiàn)它的機(jī)會微乎其微,你也要把它緊發(fā)在手中作為最強(qiáng)大的動力.解析卜（1）為了使小車做勻加速支線運(yùn)動，應(yīng)讓小車所受的合力恒定，故細(xì)線應(yīng)與 木板保持平行,A正確；如

3、果先釋放小車后接通電源，有可能會出現(xiàn)紙帶上只有很小的一 段打上可用于計算的點(diǎn),泯帶的利用率很低,故應(yīng)先接通電源再樣放小車.B正碗；本實 檜不要求用鉤碼的生力來表示如俄對小車的拉力，因此不需要讓小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼 的質(zhì)量,C錯誤：只妄摩擦力恒定，小車也能做勻加速直妓運(yùn)動，因此不需要平衡母擦力， D錯誤.（2）相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔7 = 0.02 x5 s=0.1 s,小車的加速度a = （力+s,+§6）一（力+與 +與）（5.97 +6.78 +7.64） -（3. 59+4.41 4-5. 19） in 2 八cZ ="A 八1X 10 avs =9F9x0.010

4、.80m/§2；打"點(diǎn)時小車的速度等于AC段的平均速度,則r=，靠網(wǎng)1 "號= X JvX 1 入/0.40 m/s.答庭(I)AB (2)0. 80 0.40 ;??；本實驗不要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，也不需要平衡小車所受 的摩擦力.這比本實般與用類似裝置做.測量動庠擦因數(shù)”的實驗的相同之處；這也 林本實臉與做”探究加速度與力.質(zhì)量的關(guān)系以及“掾究動能定理”的實驗的不同創(chuàng)閡因例實驗器材的創(chuàng)新（）如果提供光電門加刻度又，我們可以測出邃光片的寬度d和遮光片的遮光 時間加，借助（求出物體通過光電門的速度，再由6-r：=2ax,求出物體的加 速度.（2）如杲提供我閃

5、照相機(jī)和刻度尺，我們可以用處理紙帶的方法，求出物體的 吩時速度及物體的加速庾.1§2測量動摩擦因數(shù)調(diào)研2 （2020 ,海南二模）圖甲為測ht滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置 示意圖.木板固定在水平桌面上，打點(diǎn)計時器連接的電源的頻率為50 Hz.開始實驗時, 在托盤中放入適量:硅碼，滑塊開始做勻加速宜線運(yùn)動，打點(diǎn)計時器在紙帶上打出一系 列點(diǎn)：S春無悔有的豺候困商會讓你感到絕望，但不敢奔是時仗困雄的最好辦法.一窘裝那聯(lián)多個力學(xué)實鴕方法探究88甲乙(1)圖乙是實驗中共取的一條紙帶的一部分.相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還行一個計時點(diǎn)未標(biāo) 出.用刻度尺測盤計數(shù)點(diǎn)間的距離，如圖乙所示，則打點(diǎn)計時器打計數(shù)點(diǎn)

6、c時滑塊的速度 大小 m/九運(yùn)動過拜中滑塊的加速度大小。(結(jié)果均保即2位有效數(shù)字)(2)若巳知滑塊的質(zhì)班為曬,木板的質(zhì)fit為心,托盤和詼碼的總質(zhì)盤為叫，而力加 速度為g.則滑塊與木板間的動摩擦因數(shù) =.(用相應(yīng)的字毋符號及示)-(1)由圖乙可知* = 1. 20 cmsxc =3. 15 cm、x。=5. 85。嘰加=9. 30 cm,相解析鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有一個計時點(diǎn)未標(biāo)出,則r=o.(Ms.根據(jù)做勻變速充或運(yùn)動的物體在一 段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可知,：黑：色85二 :0.58 m/6,則 a8 JO =3.15 -娥/ =4.7 m/s2.4r4x0. (M2(2)根據(jù)牛

7、頓第二定律可得myg=(叫+叫)。.解得二答案I. (1)0.58 4.7 "(gi)a叫g(shù)二二 ©用弱招田一測量動摩擦因數(shù)一般通過處理紙帶上的點(diǎn).計算出加速度.再根據(jù)物體的受力情 況，結(jié)合牛幅運(yùn)動定律來出動摩擦因數(shù).爰亙力探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3 (2020 北京通州二根)某同學(xué)做.探究加速度與力、質(zhì)盤的關(guān)系”的 實驗.(1)為達(dá)到實驗?zāi)康?下列說法正確的是(填選項前的字似)A.可以用天平測小車的質(zhì)氏必須用彈費(fèi)測力計測小車和車上祛碼受到的力C .本實驗可采用控制變址的方法調(diào)研只行經(jīng)過博才能奧雷力量.WW無悔89試題調(diào)研 微信公眾號試敏潮研Xgaokaostdy）（2）

8、為了測量（或比較）出物體運(yùn)動的加速度叫同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中 可行的是（填選項前的字母）.A.小車做初速度為零的勻加速克線運(yùn)動.用刻度尺測依其移動的位移叫用秒表測 出發(fā)生這段位移所用的時間，由。=與計算出加速度B.將穿過打點(diǎn)計時器的紙帶連在小車上.通過處理紙帶上打出的點(diǎn)來計算加速度C.讓兩輛相同的小車同時做初速度為零，加速度不同的勻加速直線運(yùn)動，并同時停卜，那么它們的位移之比就等于加速度之比，測量（或比較）加速度就轉(zhuǎn)換為測量（或比 校）位移（3）實驗中用圖（a）所示的裝置來平衡摩擦 力和其他阻力.將小車（車上破碼未畫出）放在木 板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器. 把木板一端

9、墊高.調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不 受細(xì)線的拉力時旎拖動紙帶沿木板做 （填“勺速”或“勻加速”）宜線運(yùn)動.（4）該實驗中“細(xì)線作用于小車的拉力F等于砂和桶所受的總重力是有“條件” 的.已知小車和車上M碼的總質(zhì)盤為M、砂和桶的總質(zhì)最為加,請將小車和車上缺碼的加速度相與砂和桶的加速度。.的大小關(guān)系、拉力F的表達(dá)式以及該“條件”的內(nèi)容填在 表格相應(yīng)的位言中.。“與心的大小關(guān)系拉力F的表達(dá)式.條件.（5）在研究。與M的關(guān)系時,理論上也可以以小車加速度的倒數(shù) ,為縱軸、小車和車上砧碼的總質(zhì)盤M為橫軸，作出工-必圖像.清 aa在圖（b）所示的坐標(biāo)系中畫出-W圖像的示意圖，并在圖中標(biāo)出 Q截距.解析（1）本

10、實酸要探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系，所以需要用天平測量小車的質(zhì)量，A正確；本實驗用砂和桶的重力充當(dāng)細(xì)線的拉力，故不需要用彈務(wù)測力計測小車 和車上以碼受力的大小，B錯謨；研究某個物理量和另外兩個物理量的關(guān)系，應(yīng)采用控制 變量的方法，C正碎.（2）用秒裊測量時間t的誤星.太大，A不可行；將穿過打點(diǎn)計時器的抵帶連在小車 上，通過抵芾上打出的點(diǎn)來測量位移和時間，再利用Az=/求加速度，B可行：讓兩輛 相同的小車同時做初速度為本，風(fēng)加速度不同的勻加速直線運(yùn)動,并同時停下.根據(jù)x =T以）它們的位移之比就答于加速度之比,C可行.鄉(xiāng)務(wù)的才華遷撐不真你的好心H,你就應(yīng)該A下心耒學(xué)習(xí).一套裝置串聯(lián)多個力學(xué)實驗方

11、法探究089(3)平衡摩爆力和其他租力時，把木板不帶滑輪的一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使 小車在不受細(xì)線的拉力時，能地動紙帶沿木板做勻速貪錢運(yùn)動.(4)桶和小車用不可伸長的幼戲連接，故二者沿連戰(zhàn)方向上的加速度大小相等;對小車和 車上注碼、砂和桶,根據(jù)牛第二定律有。二丹，細(xì)線的拉力為廣二Ma二臀，變形可科* 在MAm條件下，可以認(rèn)為例線對小車的拉力近似等于砂和桶的總重力mg.(5)對小車和車上讓瑪、砂和桶，根搪牛頓第二定律得。二產(chǎn)一， M +m則有 = iW +以1為縱軸，以小車和車上足碼的總質(zhì)量Ma mg g a為橫軸，如圖所示，作出的圖像為一傾斜直婉，且姒極距為o£gAC (2)B

12、C (3)勻速(4)=八瞿豆MAn (5)見解析 M 4- m/rrrr經(jīng)面/后 該實驗需要平衡小車受到的摩擦力，并且需要用砂和桶的重力來表示 加城對小車的拉力，因此要求小車和車上硅碼的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于秒料桶的質(zhì)量m.這與 用該裝置“探究動能定理.的要求是一致的. 朗因雷囪該類實驗常進(jìn)行的兩個創(chuàng)新(1)實舲器材：如用力傳感器測細(xì)戰(zhàn)的拉力，此時不需滿足砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn) 小于小車*車上硅碼的總質(zhì)量；再如用光電門代替打點(diǎn)計時器等.(2)賣臉圖像：如耳圖像.a m(2020 陜西渭南二模)如圖甲所示,懸掛重被帶、甲打點(diǎn) 戊時春fH探究動能定理物的繩繞過滑輪牽引小不，使它在K木板上運(yùn)動,打點(diǎn)計時 器在紙帶上

13、打下一系列的點(diǎn)，利用該裝置可以完成“探究動 能定理”的實驗,巾物質(zhì)址m、小乍質(zhì)址M已通過實驗測得.(1)打點(diǎn)計時器使用的電源是(境選項前的字母).A.交流電源B.直流電源每一條通往坦恐的弟，都克滿了越辛和汗水一窘裝那聯(lián)多個力學(xué)實鴕方法探究92(2)實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確掾作方法是(塊選項演的字母).A.不掛重物,小車靜止放在木板上，把長木板右端逐漸格高,直到小車開始運(yùn)動.不 再改變右端高度,即認(rèn)為平衡了摩擦力和其他阻力B.小車靜止放在木板上，掛上重物,給肅物下邊再逐漸添加鉤碼，觀察小車能否運(yùn) 動，小車能向下運(yùn)動時，即認(rèn)為平衡了摩擦力和其他阻力C.不掛寬物,把長木板右端逐漸華高,

14、打開電源,輕推小車觀察小車運(yùn)動后,打點(diǎn)計 時器打點(diǎn)是否均勻,如果均勻,則認(rèn)為平衡r摩擦力和其他阻力(3)接通電源,群放小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn),將打下的第一個點(diǎn)標(biāo) 為0.在紙帶上依次取A、&C三個計數(shù)點(diǎn)，已知相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T.測得A、 /人C各點(diǎn)到。點(diǎn)的距離分別為陽、巧、巧，如圖乙所示，實驗中，取物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì) 鼠，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg,從打。點(diǎn)到打H點(diǎn)的過程中，拉力對小車做的功 % =，打«點(diǎn)時小車的動能為&.(4)選取紙帶上不同點(diǎn)，可以通過作/ W圖像來探究動能定理假設(shè)已經(jīng)完全消 除了摩擦力和其他陽力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)

15、小于小車質(zhì)量的條件.該同學(xué)仍然 認(rèn)為小車所受拉力大小為mg,則從理論上分析，小車的動能品與拉力對小車做的功W 的圖像,下列可能的是(2)平衡摩擦力和其他阻力的正確操作：不掛重物,把長木板不帶滑輪的一端逐漸蟄 高，打開電源，經(jīng)推小車，觀察小車運(yùn)動后，打點(diǎn)計時茬打在紙帶上的點(diǎn)是否埼勻，如果均 勻，則表明平衡了摩擦力和其他阻力.故C正確.(3)從打0點(diǎn)到打8點(diǎn)的過程中，拉力H小車做的功，打8點(diǎn)時小車的速度 等于AC段的平均速度,即=專工則打8點(diǎn)時小車的動能為 =阮=2片廣2；'咒(4)從現(xiàn)論上分析,對小車與重物根據(jù)牛頓第二定律得心遣匕繩的拉力為 的。=：,普；時小車應(yīng)用動幗定理得以 = /

16、-0.消去F得，篝力=班-0.該同學(xué)仍然認(rèn)選謖只能暫束一時的安逸，最終里實會教你正祀何息.為尸= mg,則將警-0中的mgx當(dāng)作所，即乎,故 *-» =也-0.因此& = M 4- mJjI 4- m即故D正確.sx(DA (2)C (3)m2；冊（號（4）D“司招rr-.1 .利用該裝置探究動能定理的關(guān)鍵點(diǎn)：如杲悚究過程中需要計算拉力做功的9 少，則掾作過程中義方平衡摩擦力,小車質(zhì)量遇須運(yùn)大于重物的質(zhì)量.2 .探先動能定現(xiàn)實驗中處理抵帶的重點(diǎn)（1）測量兩個選定點(diǎn)之間的距離，計算出合力做的功；（2 ）計算打點(diǎn)計時X打下選定的兩個點(diǎn)時小車的瞬時速及，并得出小車的動能.3 .本實

17、驗可進(jìn)行如下創(chuàng)新（1）本實驗中需計算出每次小車求得的速度，由于距離的測量存在一定詼差， 使得速度的大小不準(zhǔn)確，墳可以安裝速度傳由總進(jìn)行實聆.（2）本實臉也可用鈞碼代替重物，在小車上安裝拉力傳感器測出拉力的大小， 再測量出位移的大小，進(jìn)而璃定拉力做功的多少.I _'_' 垂5驗證機(jī)械能守恒定律調(diào)研5 （2020 天津紅橋區(qū)模料）探究重物下落過程中動能與重力勢能相互轉(zhuǎn) 化問翹的實驗.（1）部分實驗操作步驟如下，請將步驟B補(bǔ)充完整.A,按實驗要求安裝好實驗裝置：B.使用物件近打點(diǎn)計時器,接著先，后，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下 一系列的點(diǎn).（2）如圖是一條符合實驗要求的紙帶.。點(diǎn)為打點(diǎn)計時

18、器打下的第點(diǎn),分別測出連 續(xù)打下的點(diǎn)48、C與。點(diǎn)之間的距離兒、兒6已知打點(diǎn)計時器的周期為兀用物質(zhì)必 為m,取力加速度為,可得而物卜落到8點(diǎn)的過程中，承物增加的動能為,掂少 的承力勢能為.（3）實驗的計算結(jié)果：股是重物減少的術(shù)力勢能（以“略大干”或略小 于，）出物增加的動能，原因是.沒有會中注史的益典,只/不夠努力的過U.092試時調(diào)研 微信公眾號飛通的研Fgaokaostdy)解析 (1)為了提高紙帶的利用率，應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶.(2)打3點(diǎn)時的瞬時速度如=t”則重物增加的動能At； = y =用"'：廣),減小的更力勢能A" = mg%.o/(3)由于重物下落過程中克服出力做功，因此實險的計算結(jié)果一般是更物減少的支 力勢能略大于衣物增加的動能.答案 (1)接通電源 釋放紙帶(2)吟京生 mM (3)略大于 垂物下O I落過程中克服阻力做功該實驗求打/，點(diǎn)時的瞬時速度與調(diào)研1中”研究小車的勻變速宣戰(zhàn)運(yùn)動”以及調(diào) 研4中“探究動能定理“都是用本實驗不能用力=0或#=2心子自由落體運(yùn) 動公式，來打“點(diǎn)時的瞬時速度，因為如果這樣求，就已妊默認(rèn)了機(jī)械能守恒(自由 落體運(yùn)動只有重力做功).測量重力加速度6 ( 2020 四川綿陽四模)如圖甲所示，打 點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上R物帶動紙帶從靜止開始自 由下落，利用