【導(dǎo)學(xué)案】力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、PAGE35力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、知識(shí)必備1誤差和有效數(shù)字1有效數(shù)字有效數(shù)字的位數(shù)：從左側(cè)第一個(gè)不為零的數(shù)字起到最末一位數(shù)字止，共有幾個(gè)數(shù)字，就是幾位有效數(shù)字?？茖W(xué)記數(shù)法：大的數(shù)字，如36500，如果第3位數(shù)5已不可靠時(shí)，應(yīng)記作104；如果是在第4位數(shù)不可靠時(shí)，應(yīng)記作104。2誤差誤差是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異，不是錯(cuò)誤，且不可避免。由于儀器不精確、方法粗略、原理不完善等產(chǎn)生的是系統(tǒng)誤差，特點(diǎn)是測(cè)量值總偏大或偏小。由于各偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者、測(cè)量?jī)x器、被測(cè)量物的影響而產(chǎn)生的誤差是偶然誤差，特點(diǎn)是有時(shí)偏大有時(shí)偏小，可用多次測(cè)量求平均值減小偶然誤差。2基本儀器的使用1長(zhǎng)度測(cè)量類儀器：毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米

2、，估讀一位。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：游標(biāo)尺/mm精度/mm測(cè)量結(jié)果游標(biāo)尺上第n條刻度線與主尺上的某刻度線正對(duì)時(shí)/mm刻度格數(shù)刻度總長(zhǎng)度每小格與1毫米差109主尺上讀的毫米數(shù)2019主尺上讀的毫米數(shù)5049主尺上讀的毫米數(shù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)：測(cè)量值固定刻度整毫米數(shù)半毫米數(shù)可動(dòng)刻度讀數(shù)含估讀。2時(shí)間測(cè)量類儀器：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則時(shí)間間隔為t5s。頻閃照相機(jī)：用相等時(shí)間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來(lái)。光電計(jì)時(shí)器：記錄遮光時(shí)間。3力學(xué)實(shí)驗(yàn)1驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。2探究性實(shí)驗(yàn)：

3、探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，探究動(dòng)能定理。4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法1列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了簡(jiǎn)單而明顯地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀裰?，即為列表法?平均值法：把在同一狀態(tài)下測(cè)定的同一個(gè)物理量的若干組數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測(cè)量次數(shù)。3作圖法：用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，有取平均值的效果。由圖線的斜率、截距、包圍的面積等可以研究物理量之間的關(guān)系。二、真題體驗(yàn)12022全國(guó)卷，22某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(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)器固定在小車旁，如圖a所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等

4、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30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴1由圖b可知，小車在桌面上是_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)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(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，所以小車在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)。2已知滴水計(jì)時(shí)器每30s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teqf30,45seqf2,3s，所以A點(diǎn)位置的速度為vAeqf,2f2,3m/ss。根據(jù)逐差法可求

5、加速度aeqf（54）（21）,6（t）2，解得as2。答案1從右向左222022全國(guó)卷，22某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸橫軸為軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm的紙貼在水平桌面上，如圖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m長(zhǎng)度的線段表示1N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖2a中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；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2畫出力F1、F2的圖示，如圖所

6、示用刻度尺量出F合的線段長(zhǎng)為20mm，所以F合大小為，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan。答案12見(jiàn)解析32022全國(guó)卷，22某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：如圖a，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑；當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間t；用s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度如圖b所示，v表示滑塊在擋光片遮住光線的t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出v；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上

7、的擋光片前端與中的位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟、；多次重復(fù)步驟；利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出vt圖，如圖所示。（c）完成下列填空：1用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則v與vA、a和t的關(guān)系式為v_。2由圖c可求得vA_cm/s，a_cm/s2。結(jié)果保留3位有效數(shù)字解析1設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門的速度為v，則由速度時(shí)間關(guān)系可知：vvAat，且veqfvAv,2聯(lián)立解得：vvAeqf1,2at；2由圖c可讀出vAs，圖線的斜率eqf1,2aeqf,（180）103cm/s2s2，即as2。答案1vvAeqf1,2at2真題感悟：1高考考查特點(diǎn)

8、1“源于課本，不拘泥于課本”一直是高考實(shí)驗(yàn)命題的理念。2考查實(shí)驗(yàn)的靈魂原理是重中之重。3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，融入實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中。4以基本的力學(xué)模型為載體，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)。如2022年全國(guó)卷的第22題。2解題的常見(jiàn)誤區(qū)及提醒1拘泥于教材實(shí)驗(yàn)，死記硬背不知變通是常見(jiàn)錯(cuò)誤。2注重物理規(guī)律在實(shí)驗(yàn)儀器和操作中的實(shí)現(xiàn)條件是解題的關(guān)鍵。3不分析試題的情景，生搬硬套教材實(shí)驗(yàn)，錯(cuò)誤的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)論。4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要注重實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，不能結(jié)合實(shí)驗(yàn)的器材和數(shù)據(jù)以及物體的受力情況進(jìn)行分析。三、游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)1下面各圖均是用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)的示意圖，圖

9、甲中游標(biāo)卡尺為50分度游標(biāo)卡尺，圖乙為20分度游標(biāo)卡尺，圖丙為10分度游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)分別為_(kāi)；_；_。解析在圖甲中，主尺讀數(shù)為42mm，游標(biāo)尺上第5條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是50分度的，所以讀數(shù)為42mm5；在圖乙中，主尺讀數(shù)為63mm，游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是20分度的，所以讀數(shù)為63mm6；在圖丙中，主尺讀數(shù)為29mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)尺是10分度的，所以讀數(shù)為29mm8。答案2某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度。該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖a所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖b所示。圖a所

10、示讀數(shù)為_(kāi)mm，圖b所示讀數(shù)為_(kāi)mm，所測(cè)金屬板的厚度為_(kāi)mm。解析題圖a所示讀數(shù)為0mm；題圖b的讀數(shù)為；故金屬板的厚度d。答案練后反思：游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)的“3點(diǎn)注意”1螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)要估讀，以毫米為單位，小數(shù)點(diǎn)后必須為3位，同時(shí)注意固定刻度上的半刻度是否露出。2游標(biāo)卡尺不估讀，以毫米為單位，10分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后只有1位；20分度和50分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后有2位。3注意題目要求的單位是否為mm，若不是則要先以mm為單位讀數(shù)，然后再換算為題目要求的單位。四、“紙帶”類實(shí)驗(yàn)11在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，下列方法中有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_。填正確答案標(biāo)號(hào)A選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)

11、的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位B使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些C舍去紙帶上開(kāi)始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算D適當(dāng)增加掛在細(xì)繩下鉤碼的個(gè)數(shù)2某次實(shí)驗(yàn)獲得的紙帶如圖所示，O點(diǎn)為起始點(diǎn)，A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，由圖可知紙帶的加速度為a_，在打D點(diǎn)時(shí)紙帶的速度為vD_保留兩位有效數(shù)字，F(xiàn)到G的距離為FG_。解析1選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位，可以減小測(cè)量的誤差，A正確；為了減小實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差，加速度應(yīng)適當(dāng)大一些，B錯(cuò)誤；舍去紙帶上開(kāi)始時(shí)密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，可以減小

12、誤差，C正確；適當(dāng)增加鉤碼的個(gè)數(shù)，可以適當(dāng)增大加速度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，D正確。2因?yàn)檫B續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差，根據(jù)aT2得，aeqf,T2eqf102,m/s2s2，F(xiàn)GEF。打D點(diǎn)時(shí)紙帶的速度vDeqfCE,2Teqf（）102,m/ss。答案1ACD2s2s2用圖1所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車含車中重物的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a。圖11關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法中正確的是_。A實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行B平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑C每次改變

13、小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車2圖2為實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離。已知所用電源的頻率為50H，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v_m/s，小車的加速度a_m/s2。3改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到aF圖象如圖3所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是_。圖2圖3解析1細(xì)線的拉力不能引起小車對(duì)長(zhǎng)木板壓力的變化，A項(xiàng)正確；平衡摩擦力時(shí)不要掛鉤碼，B項(xiàng)錯(cuò)誤；改變小車的拉力時(shí)無(wú)需重新平衡摩擦力，C項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車，D項(xiàng)正確。2打

14、B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vBeqfAC,2Teqf102,m/ss；根據(jù)逐差法得出小車加速度為aeqf4321,4T2s2。3F變大彎曲時(shí)，原因是隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。答案1AD2也算對(duì)3隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足Mm練后反思：紙帶的三大應(yīng)用1由紙帶確定時(shí)間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t5s。2求解瞬時(shí)速度利用做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度。如圖甲所示，第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度vneqfnn1,2T。3用“逐差法”求加速度如圖

15、乙所示，因?yàn)閍1eqf41,3T2，a2eqf52,3T2，a3eqf63,3T2，所以aeqfa1a2a3,3eqf456123,9T2。甲乙五、“橡皮條、彈簧、碰撞”類實(shí)驗(yàn)1小明同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，安裝好如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺的零刻度線與彈簧上端平齊。1在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1，此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺分度值是1mm上位置的放大圖如圖12所示，可讀出彈簧的長(zhǎng)度l1_cm。2在彈性限度內(nèi)，在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度分別是l2、l3、l4、l5。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)掛3個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為。已知單個(gè)鉤碼質(zhì)量是

16、50g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭s2，據(jù)此小明計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m。結(jié)果保留3位有效數(shù)字3實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有考慮到彈簧的自重，對(duì)彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量結(jié)果有無(wú)影響_填“有”或“沒(méi)有”。4小紅同學(xué)發(fā)現(xiàn)小明僅用這兩組數(shù)據(jù)計(jì)算出的結(jié)果與彈簧的標(biāo)稱值相差較大，請(qǐng)你幫助小紅提出更合理的數(shù)據(jù)處理方案：_。解析1已知刻度尺的零刻度線與彈簧上端平齊，由示數(shù)知此時(shí)彈簧長(zhǎng)度為。2根據(jù)胡克定律，eqfF,490N/m。按題目要求，結(jié)果保留3位有效數(shù)字3因?yàn)閑qfF,，彈簧伸長(zhǎng)量的增加量取決于所掛鉤碼重力的增加量F，即跟彈簧自重?zé)o關(guān)，故彈簧的自重對(duì)彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。4偶然誤差是由各種偶然因素實(shí)驗(yàn)者、測(cè)量?jī)x器、被測(cè)物

17、理量影響等引起的，偏大和偏小概率均等，故多次測(cè)量求平均值可有效減小偶然誤差。答案124903沒(méi)有4作出Fl圖象，求斜率；作出Fl圖象，求斜率；利用逐差法求勁度系數(shù)；用多組數(shù)據(jù)，求平均值答出任一種即可2現(xiàn)要用圖甲完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)：把白紙固定在豎直放置的木板上，白紙上畫有一些同心圓，相鄰兩圓之間的距離為r，圓心O距第一個(gè)圓的距離為r，A、B為光滑的滑輪，可沿虛線圓環(huán)滑動(dòng)，也可固定。CO為豎直方向的一基準(zhǔn)線。1完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟所缺的內(nèi)容：用一細(xì)線系住橡皮筋的一端，細(xì)繩的另一端固定在C點(diǎn)，橡皮筋的另一端連接兩條輕繩，跨過(guò)定滑輪后各拴一細(xì)繩套，分別掛上3個(gè)鉤碼和4個(gè)鉤碼每個(gè)鉤碼重1

18、N如圖乙所示，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處，記下_和兩條輕繩的方向，取下鉤碼。再用一把彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向把兩細(xì)繩與橡皮筋的結(jié)點(diǎn)也拉至O處，如圖丙所示，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F_N。丁2若相鄰兩圓環(huán)之間的距離表示1N，該同學(xué)已經(jīng)在圖丁中作出兩條輕繩的拉力F1和F2。請(qǐng)按力的圖示在圖丁中作出F1和F2的合力F及拉力F的圖示。3對(duì)比F和F的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是_。填一個(gè)原因4在步驟中“適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處”的目的是_。解析1本實(shí)驗(yàn)中鉤碼的重力替代拉力，故在實(shí)驗(yàn)完成后要記錄下兩條細(xì)繩上的鉤碼的

19、個(gè)數(shù)，這樣就相當(dāng)于記錄下了每根細(xì)繩所受到的拉力大小。彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F。2所作的圖示如圖所示。3測(cè)量存在誤差、作圖沒(méi)有畫準(zhǔn)、彈簧測(cè)力計(jì)自身重力的影響、滑輪與繩之間的摩擦力等。4由于CO是在豎直方向，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處，目的是為了使F1和F2的合力沿豎直方向。答案1兩條細(xì)繩上的鉤碼的個(gè)數(shù)2見(jiàn)解析3見(jiàn)解析4使F1和F2的合力沿豎直方向3氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)，可忽略滑塊與導(dǎo)軌表面間的阻力影響?，F(xiàn)借助氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，如圖甲所示，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置質(zhì)量均為m的A、B圖中未標(biāo)出兩滑塊，左側(cè)滑塊的左端、右側(cè)滑塊的右端分別與一條穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶圖中未畫出

20、相連，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為f。氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后讓兩滑塊以大小不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。如圖乙、圖丙所示為某次實(shí)驗(yàn)打出的、分別與兩個(gè)滑塊相連的兩條紙帶，紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用刻度尺分別測(cè)出s1、s2和s3。1若碰前滑塊A的速度大于滑塊B的速度，則滑塊_填“A或B”與圖乙所示紙帶的_填“左”或“右”端相連；2碰撞前A、B兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_(kāi)、_，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為_(kāi)用題目所給的已知量表示。解析1因碰前A的速度大于B的速度，且A、B的速度方向相反，碰后速度相同，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，滑塊A應(yīng)與圖乙所示紙帶

21、的左側(cè)相連。2碰撞前兩滑塊的速度大小分別為v1eqfs1,teqfs1,5T；v2eqfs3,teqfs3,5T。碰撞后兩滑塊的共同速度大小veqfs2,teqfs2,5T。所以碰前兩滑塊動(dòng)量大小分別為v1，v2，總動(dòng)量為v。則驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為s1s3，即s1s32s2。答案1A左2s1s32s2六、力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不相等的小球，按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn)：用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1m2。按照如圖所示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切

22、線水平，將一斜面BC連接在斜槽末端。先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置。將小球m2放在斜槽末端點(diǎn)B處，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下，使它們發(fā)生碰撞，分別記下小球m1和m2在斜面上的落點(diǎn)位置。用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離。圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF。根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題：1小球m1和m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是圖中的_點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是圖中的_點(diǎn)。2用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要滿足關(guān)系式_，則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量是守恒的。3用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要再滿足關(guān)系

23、式_，則說(shuō)明兩小球的碰撞是彈性碰撞。解析1不放小球m2，小球m1在斜面上的落點(diǎn)為E點(diǎn)，放上小球m2，小球m1和m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)為D點(diǎn)，m2的落點(diǎn)為F點(diǎn)。2由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，設(shè)斜面BC的傾角為，小球從斜面頂端平拋落到斜面上，兩者距離為L(zhǎng)，則Lcosvt，Lsineqf1,2gt2，可得vLcoseqrfg,2LsincoseqrfgL,2sin。由于、g都是恒量，所以veqrL，v2L，所以動(dòng)量守恒的表達(dá)式為m1eqrLEm1eqrLDm2eqrLF。3由能量守恒定律可得m1LEm1LDm2LF，即滿足此關(guān)系式則說(shuō)明兩小球碰撞為彈性碰撞。答案1DF2m1eqrLEm1eqrLDm2

24、eqrLF3m1LEm1LDm2LF2如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的“探究做功與速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。他們將光電門固定在直軌道上的O點(diǎn)，將拉力傳感器固定在質(zhì)量為M的小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線通過(guò)一個(gè)定滑輪將小車與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車所受拉力F的大小，通過(guò)光電門記錄遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t，結(jié)合遮光條的寬度d計(jì)算出小車通過(guò)光電門時(shí)的速度，該小組提出如下兩種操作方案：1方案一：用同一鉤碼通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車從不同位置由靜止釋放，各位置A、B、C、D、E、F、G圖中只標(biāo)出了G與O點(diǎn)間的距離s分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7。則該實(shí)驗(yàn)方案_填“需要”或“不需要”測(cè)量鉤

25、碼的重力；_填“需要”或“不需要”平衡摩擦力；利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若以s為橫軸，以_填“t”、“t2”、“eqf1,t”或“eqf1,t2”為縱軸作出的圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則可得出做功與速度的關(guān)系。2方案二：用不同的鉤碼通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置與O點(diǎn)之間距離為s0由靜止釋放。用該實(shí)驗(yàn)方案_填“需要”或“不需要”測(cè)量鉤碼的重力；_填“需要”或“不需要”平衡摩擦力；只要已知量和測(cè)得量滿足關(guān)系_，即可得出做功與速度的關(guān)系。3為了減小兩種方案的實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是_。A增大遮光條的寬度使其寬度測(cè)量的相對(duì)誤差盡量小B對(duì)同一遮光條，多測(cè)幾次寬度以減小偶然誤差C鉤碼質(zhì)量應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小

26、于小車質(zhì)量D調(diào)節(jié)定滑輪高度，使連接小車的細(xì)線與軌道嚴(yán)格平行解析1本實(shí)驗(yàn)探究做功與速度的關(guān)系，實(shí)際上是驗(yàn)證動(dòng)能定理，由F合seqf1,2Mv2eqf1,2Meqblcrcavs4alco1fd,teqsu/s2。3如圖b所示，為測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)小車的加速度，將寬度均為b的遮光板A、B固定在小車上，測(cè)得二者間距為d。當(dāng)小車勻加速經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，測(cè)得兩遮光板A、B先后經(jīng)過(guò)的時(shí)間t1和t2，則小車加速度a_。解析1通過(guò)測(cè)量遮光板的寬度以及用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量遮光板通過(guò)光電門時(shí)遮光的時(shí)間這一方法求得運(yùn)動(dòng)物體的速度，該速度本質(zhì)是平均速度。時(shí)間取得越短，平均速度越趨近于瞬時(shí)速度，可知第個(gè)速度更接近光電門的瞬時(shí)

27、速度。2由圖可知圖象AB部分為傾斜的直線，因此小車在AB區(qū)域內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖象的斜率的絕對(duì)值等于小車的加速度大小，因此有aeqfv,teqf,m/s2s2。3A通過(guò)光電門時(shí)小車的速度v1eqfb,t1，B通過(guò)光電門時(shí)小車的速度v2eqfb,t2，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移關(guān)系有veqoal2,2veqoal2,12ad，解得小車的加速度為aeqfb2,2deqblcrcavs4alco1f1,（t2）2f1,（t1）2。答案1平均速度2勻加速直線3eqfb2,2deqblcrcavs4alco1f1,（t2）2f1,（t1）2反思總結(jié)：1利用DIS能直接將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處理

28、可得到所需圖象，如t圖象、vt圖象和at圖象等，然后分析圖象，利用圖象的斜率和截距等即可求得速度和加速度。2在用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)常利用“化曲為直”的思想，將非線性關(guān)系圖象轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系圖象，然后由圖線的截距和斜率等確定相關(guān)量。八、課時(shí)跟蹤訓(xùn)練1用游標(biāo)卡尺測(cè)得某材料的長(zhǎng)度如圖甲所示，示數(shù)為L(zhǎng)_mm；用螺旋測(cè)微器測(cè)得該材料的直徑如圖乙所示，示數(shù)為D_mm。解析材料的長(zhǎng)度L30mm7，材料的直徑D3mm。答案2如圖甲所示為研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。1請(qǐng)寫出圖甲中的兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)器材名稱：_，_。2如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶的一部分，則O、E兩點(diǎn)間的距離為_(kāi)cm。3如圖丁所示是根據(jù)

29、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的st2圖象s為紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)至第一個(gè)點(diǎn)的距離，則加速度大小a_m/s2結(jié)果保留三位有效數(shù)字。丁解析1題圖甲中是紙帶，是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2由題圖乙所示刻度尺可知，O、E兩點(diǎn)間的距離s。3小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)seqf1,2at2，由題圖3可知，eqf1,2a，則a2s2。答案見(jiàn)解析3利用以下裝置可以完成力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)。1以下說(shuō)法中正確的是_。A用此裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須設(shè)法消除小車和木板間摩擦阻力的影響B(tài)用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，每次改變砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力C用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，為保證拉力近似等于沙桶含沙

30、的重力，必須滿足沙桶含沙的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D用此裝置探究做功和速度變化的關(guān)系時(shí)，必須調(diào)節(jié)滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行2某同學(xué)在進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)歷了以下過(guò)程：a在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖所示。該同學(xué)決定使用電火花計(jì)時(shí)器，該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)電源的要求是_。交流46VD直流46Vb該同學(xué)欲通過(guò)圖1所示裝置打出的紙帶圖2來(lái)判斷是否已經(jīng)平衡摩擦力。根據(jù)紙帶的點(diǎn)跡可以判斷：為進(jìn)一步平衡摩擦力，圖1中的墊塊應(yīng)向_選填“左”或“右”移一些。圖1圖2c在利用此裝置做實(shí)驗(yàn)時(shí)已知電源頻率為50H，實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖2所示。從比較清晰的

31、點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。則打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)m/s，小車的加速度大小為_(kāi)m/s2。以上兩空結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字圖2解析1用此裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦阻力是恒力，不必設(shè)法消除小車和木板間摩擦阻力的影響，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，每次改變砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量之后，不需要重新平衡摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用此裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，為保證拉力近似等于沙桶含沙的重力，必須滿足沙桶含沙的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，選項(xiàng)C正確；用此裝置探究做功和速度變化的關(guān)系時(shí)，必須調(diào)節(jié)滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行，選項(xiàng)D正確。2電火

32、花計(jì)時(shí)器使用的是220V的交流電。根據(jù)紙帶的點(diǎn)跡可以判斷小車做減速直線運(yùn)動(dòng)，需要進(jìn)一步平衡摩擦力，圖6中墊塊應(yīng)向右移動(dòng)。打下計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為v3eqf,25102m/ss。由逐差法可知小車的加速度大小為aeqf（）（）,（2）2102m/s2s2。答案1CD2b右4某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。圖1圖21除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和_電源填“交流”或“直流”。2實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，在未連接橡皮筋前將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，啟動(dòng)電源，輕推小車，得到的紙

33、帶應(yīng)該是圖2中的_填“甲”或“乙”；使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中橡皮筋對(duì)小車做的功記為W；再分別改用完全相同的2條、3條橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時(shí)由靜止釋放外，還必須_填寫相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件，使得每次每條橡皮筋對(duì)小車做的功都為W；分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3，如圖3所示是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，為了測(cè)量小車獲得的最大速度，應(yīng)選紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量；圖3只有一條橡皮筋時(shí)，作出Wv圖象，則下列符合實(shí)際的圖象是_。3若該小組實(shí)驗(yàn)時(shí)在遺忘了步驟的情況下也完成了實(shí)驗(yàn)，那么當(dāng)小車速度最大時(shí)，橡皮筋處于_填“伸長(zhǎng)”或“原長(zhǎng)”狀態(tài)。解析1

34、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接46V的交流電源，電火花計(jì)時(shí)器接220V的交流電源。因此需要交流電源。2為使小車所受合外力等于橡皮筋的拉力，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力，木板傾斜合適的角度，啟動(dòng)電源，輕推小車，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，得到的紙帶應(yīng)該是點(diǎn)跡均勻的乙。分別改用完全相同的2條、3條橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時(shí)除由靜止釋放外，還必須從同一位置釋放，使得每次每條橡皮筋對(duì)小車做的功都為W。為了測(cè)量小車獲得的最大速度，應(yīng)選用紙帶的點(diǎn)跡均勻部分即GJ或HJ部分進(jìn)行測(cè)量；由動(dòng)能定理有Weqf1,2mv2，作出Wv圖象，則符合實(shí)際的圖象是D。3若該小組實(shí)驗(yàn)時(shí)在遺忘了步驟即沒(méi)有平衡摩擦力的情況下也完成了實(shí)驗(yàn)，那么當(dāng)小車速

35、度最大時(shí)，橡皮筋拉力等于摩擦力，即橡皮筋處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。答案1交流2乙從同一位置釋放GJ或HJD3伸長(zhǎng)5隨著力傳感器的測(cè)量精度的提高，不用“扭秤”而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究點(diǎn)電荷間的相互作用力庫(kù)侖力成為可能。如圖所示是某科技實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的研究庫(kù)侖力的裝置，在抽成真空的玻璃容器A內(nèi)，M、N為完全相同的金屬小球帶電后可視為點(diǎn)電荷，用絕緣支柱固定帶電小球M，用可調(diào)絲線懸掛原來(lái)不帶電的小球N，調(diào)控小球N的位置，通過(guò)等距離的背景刻度線0、1、2、3、4可準(zhǔn)確確定小球M、N間的距離，相鄰刻度線間距離均為d，通過(guò)固定在容器頂部并與絲線上端相連的高靈敏度拉力傳感器B可以顯示絲線上的拉力，控制放電桿可以讓帶電小球完全放電。實(shí)驗(yàn)小組完成了以下操作；在球N不帶電時(shí)讀出傳感器示數(shù)F0；讓球N與球M接觸后，調(diào)整球N到位置1，讀出并記錄傳感器示數(shù)F1；繼續(xù)調(diào)整球N分別到位置2、3、4，依次讀出并記錄傳感器示數(shù)F2、F3、F4；用放電桿使球N完全放電，再讓球N與球M接觸后，放回到位置1，讀出并記錄傳感器示數(shù)F5；重復(fù)的操作，依次讀出并記錄傳感器示數(shù)F6、F7。1對(duì)于上述操作，下列判斷正確的是_。A根據(jù)的操作，可求出小球N在不同情況下