2023年高考物理大沖刺備考“最后30天”專題九力學(xué)實驗

2023年高考物理大沖刺備考“最后30天”專題九力學(xué)實驗PAGE14PAGE13專題九力學(xué)實驗考點一考點一研究勻變速直線運動例題例題(2022·天津高考)某同學(xué)利用如下圖裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中，必須的措施是________。A．細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)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D．平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的局部計數(shù)點如下圖(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm。那么小車的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝________m/s。(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)【解析】(1)利用打點計時器研究小車的勻變速直線運動時，為順利完成實驗，保證實驗效果，細線與長木板要平行，否那么小車受力會發(fā)生變化，選項A正確；為打的點盡量多些，需先接通電源，再釋放小車，選項B正確；此題中只要保證小車做勻變速運動即可，無需保證小車質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量，選項C錯誤；同理，小車與長木板間可以有不變的摩擦力，無需平衡摩擦力，選項D錯誤。故必要的措施是A、B選項。(2)由s4－s1＝3aT2、s5－s2＝3aT2、s6－s3＝3aT2知加速度a＝eq\f(s4＋s5＋s6－s1－s2－s3,9T2)＝0.80m/s2打B點時小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝0.40m/s?！敬鸢浮?1)AB(2)0.800.40【解題技巧】1.兩種打點計時器的不同(1)電磁打點計時器使用6V以下低壓50Hz交流電源，用振針打點，每隔0.02s打一次點。(2)電火花計時器使用220V50Hz交流電源，電火花打點，每隔0.02s打一次點。2.勻變速直線運動的判斷連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差為恒量，即x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…＝恒量，物體做勻變速直線運動。3.由紙帶求物體速度的方法根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度vn＝eq\f(xn+xn+1,2T)。4.由紙帶用逐差法求加速度即根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰兩計數(shù)點間的時間)，求出a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，再算出a1、a2、a3的平均值a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)，即為物體的加速度?？键c二考點二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系例題例題某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系〞的實驗。(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.73cm，圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量l為cm;(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，以下選項中標準的做法是；(填選項前的字母)A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量l與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是。【解析】(1)由題圖乙知，讀數(shù)為14.66cm，所以彈簧伸長14.66cm-7.73cm=6.93cm；(2)假設(shè)隨意增減砝碼，會使作圖不方便，也有可能會超出彈簧形變范圍，所以應(yīng)逐一增掛鉤碼；(3)由題圖丙知AB段伸長量與彈力不成線性關(guān)系，是因為鉤碼重力超過彈簧彈力范圍?！敬鸢浮?1)6.93(2)A(3)鉤碼重力超過彈簧彈力范圍【解題技巧】1．數(shù)據(jù)處理(1)F-x圖像和F-l圖像的斜率均表示彈簧的勁度系數(shù)。(2)F-x圖像理論上應(yīng)是一條過原點的直線，但彈簧自重對實驗造成的影響可引起F-x圖像發(fā)生平移。(3)F-l圖像與l軸交點的橫坐標表示彈簧原長。2．描點法作圖(1)由于實驗存在誤差，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)描出的點可能不全在一條直線上。(2)連線時應(yīng)讓直線通過盡量多的點，不在直線上的點盡量對稱地分布在直線兩側(cè)，偏離直線較遠的點應(yīng)舍去。3．實驗誤差分析(1)懸掛的鉤碼質(zhì)量與實際質(zhì)量不同將影響所描繪各點的位置。(2)所懸掛鉤碼的個數(shù)越多，質(zhì)量偏差越大。考點三考點三驗證力的平行四邊形定那么例題例題在“驗證力的平行四邊形定那么〞實驗中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如下圖。請將以下的實驗操作和處理補充完整：①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為O；②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應(yīng)的點連成線；③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O，記錄測力計的示數(shù)F3，_______________________________________________________________________；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬________的一致程度，假設(shè)有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改良后再次進行實驗?！窘馕觥竣塾勉U筆描出繩上的幾個點，用刻度尺把這些點連成直線(畫拉力的方向)，目的是得到同兩分力產(chǎn)生相同效果的這個力的方向。⑥F與F3作比擬，即比擬用平行四邊形作出的合力和產(chǎn)生相同效果的實際的力是否一致，即可驗證力的平行四邊形定那么的正確性?！敬鸢浮竣垩卮藭r細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線⑥F與F3【解題技巧】1.實驗原理的理解〔1〕用一個彈簧測力計拉橡皮條時，拉力F′的方向一定沿AO方向。〔2〕因存在誤差讀數(shù)誤差、作圖誤差等，由平行四邊形定那么作出的合力不一定沿AO方向。〔3〕本實驗中一個彈簧測力計的作用效果與兩個彈簧測力計的共同作用效果相同，具有等效替代關(guān)系。2.實驗操作步驟〔1〕兩次拉橡皮條時結(jié)點O完全重合，以保證力F1、F2的合力與F′的作用效果相同。(2)實驗過程中要同時記錄彈簧測力計的示數(shù)及拉力方向。考點四考點四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系例題例題某實驗小組利用如下圖的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)以下做法正確的選項是________(填字母代號)。A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量________木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(選填“遠大于〞“遠小于〞或“近似等于〞)(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(選填“大于〞“小于〞或“等于〞)【解析】①在利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，選項A正確.木塊下滑是受到重力、支持力、細線拉力和摩擦力，要使細線拉力等于木塊的合力，需要使木板傾斜，木塊重力沿斜面方向的分力等于摩擦力.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，應(yīng)該去掉裝有砝碼的砝碼桶，選項B錯誤.實驗時，先接通打點計時器的電源再放開木塊，選項C錯誤.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，選項D正確。②為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊和木塊上硅碼的總質(zhì)量。③在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，由牛頓第二定律，F(xiàn)-μmg=ma，得到a=F/m-μg.比照圖象，可得m甲小于m乙μ甲大于μ乙?！敬鸢浮?1)AD(2)遠小于(3)小于大于【解題技巧】1.實驗操作步驟1平衡木塊的滑動摩擦力時，砝碼桶不能拴在木塊上。2改變木塊質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力。3實驗過程中，應(yīng)先接通電源，再放開木塊。2.實驗原理的理解(1)平衡木塊摩擦力后，細繩的拉力即為木塊的合外力。(2)只有滿足砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量時，細繩的拉力才近似等于砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力。3.利用圖像分析實驗結(jié)果(1)因沒有平衡摩擦力，a-F圖線為不過原點的傾斜直線。(2)利用a-F圖線的斜率、截距的意義比擬m、μ的大小?？键c五考點五探究動能定理例題例題用如圖甲所示的實驗裝置完成“探究動能定理〞實驗。請補充完整以下實驗步驟的相關(guān)內(nèi)容：(1)用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標卡尺測量遮光片的寬度d，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________cm；按圖甲所示安裝好實驗裝置，用米尺測量兩光電門之間的距離s；(2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等；(3)取下細線和砝碼盤，記下________(填寫相應(yīng)物理量及其符號)；(4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計時器分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB；(5)步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合＝__________________，小車動能變化量ΔEk＝______________(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g)，比擬W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系；(6)重新掛上細線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)～(5)步驟。(7)本實驗中，以下操作或要求是為了減小實驗誤差的是________。A．盡量減小兩光電門間的距離sB．調(diào)整滑輪，使細線與長木板平行C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量【解析】(1)由于游標卡尺是20分度，所測遮光片的寬度應(yīng)是主尺讀數(shù)與游標尺兩讀數(shù)之和，即5mm＋4×0.05mm＝5.20mm＝0.520cm。(3)在砝碼盤中放入適量砝碼，適當調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等，這一步目的是使取下細線和砝碼盤后小車運動所受合外力等于砝碼和砝碼盤的重力(m＋m0)g，所以當取下細線和砝碼盤時，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m。(5)小車從光電門A下滑至光電門B過程中合外力做的總功W合＝(m＋m0)gs，小車動能變化量ΔEk＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2，比擬W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系。(7)盡量減小兩光電門間的距離s，會增大誤差，選項A錯誤；調(diào)整滑輪，使細線與長木板平行，這樣細線拉力等于小車做加速運動時受到的合外力，有利于減小誤差，選項B正確；本實驗沒有用砝碼和砝碼盤的重力代替細線的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，選項C錯誤?！敬鸢浮?1)0.520(3)砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m(5)(m＋m0)gseq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2(7)B【解題技巧】1.實驗器材的創(chuàng)新1利用氣墊導(dǎo)軌替代長木板，實驗中不必再平衡滑塊的摩擦力。2利用光電門測量滑塊運動的速度更準確。3利用力傳感器測量細繩的拉力更方便。2.實驗原理的創(chuàng)新1實驗研究滑塊通過兩光電門之間的過程中合外力做功與動能改變量的關(guān)系，研究對象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體。2因用拉力傳感器直接測細繩拉力大小，故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量?？键c六考點六驗證機械能守恒定律例題例題(2022·北京高考)利用如圖甲裝置做“驗證機械能守恒定律〞實驗。甲(1)為驗證機械能是否守恒，需要比擬重物下落過程中任意兩點間的________。A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在以下器材中，還必須使用的兩種器材是________。A．交流電源B．刻度尺C．天平(含砝碼)(3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝____________，動能變化量ΔEk＝__________。乙(4)大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是________。A．利用公式v＝gt計算重物速度B．利用公式v＝eq\r(2gh)計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用屢次實驗取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：假設(shè)圖像是一條過原點的直線，那么重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確?！窘馕觥?1)在“驗證機械能守恒定律〞實驗中，重物下落，重力勢能減少，動能增加，要驗證機械能是否守恒，需比擬重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量大小是否相等，應(yīng)選A。(2)實驗時用到電磁打點計時器，那么必須使用交流電源。在計算動能和勢能變化量時，需用刻度尺測量位移和重物下落高度。在比擬動能變化量和勢能變化量是否相等時需驗證eq\f(1,2)m(v22－v12)＝mgh是否成立，而等式兩邊可約去質(zhì)量m，故不需要天平。應(yīng)選A、B。(3)從打O點到打B點的過程中，重物下落hB，重力勢能減少，那么重物的重力勢能變化量ΔEp＝－mghB。動能增加，那么動能的變化量ΔEk＝eq\f(1,2)mvB2－0＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2－0＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2。(4)重物在下落過程中，除受重力外還存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，重物的重力勢能要轉(zhuǎn)化為重物的動能和內(nèi)能，那么重力勢能的減少量大于動能的增加量，選項C正確。(5)不正確。v2-h圖像為一條直線，僅說明物體所受合力恒定，與機械能是否守恒無關(guān)。例如，在本實驗中假設(shè)存在恒定阻力，那么物體的機械能不守恒，但mgh－Ffh＝eq\f(1,2)mv2，v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(Ff,m)))h，v2-h為一條過原點的直線，故該同學(xué)判斷不正確。要想通過v2-h圖像的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g?！敬鸢浮?1)A(2)AB(3)－mghBeq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(hC－h(huán)A,2T)))2(4)C(5)該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過程中，假設(shè)阻力Ff恒定，根據(jù)動能定理得，mgh－Ffh＝eq\f(1,2)mv2－0?v2＝2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(Ff,m)))h可知，v2-h圖像就是過原點的一條直線。要想通過v2-h圖像的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g?！窘忸}技巧】1.考查利用紙帶求重物速度計算公式：veq\a\vs4\al(2.考查數(shù)據(jù)處理方法,1系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝\f(1,2)m1＋m2v52。,2系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝m2－m1gh5。,3注意計算結(jié)果的有效數(shù)字要求。)3．考查實驗誤差分析因空氣阻力、紙帶與限位孔間的阻力、滑輪軸間阻力做負功，使系統(tǒng)重力勢能的減少量大于系統(tǒng)動能的增加量。eq\a\vs4\al(4.利用\f(v2,2)-h圖像處理數(shù)據(jù),由\f(1,2)m1＋m2v2＝m2－m1gh，,\f(1,2)m1＋m2＝m2－m1可知，\f(v2,2)＝\f(g,2)h。,故\f(v2,2)-h圖線的斜率k＝\f(g,2)。)考點七驗證動量守恒定律考點七驗證動量守恒定律例題例題(2022·黃岡檢測)某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。下面是實驗的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；碰后兩滑塊一起運動；⑥先__________________，然后________，讓滑塊帶動紙帶一起運動；⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示；⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g。(1)請完善實驗步驟⑥的內(nèi)容(填到步驟⑥橫線上)。(2)打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為______kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為______kg·m/s。(保存3位有效數(shù)字)(3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是______________________________?！窘馕觥?1)使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，后放開滑塊1。(2)作用前滑塊1的速度v1＝eq\f(0.2,0.1)m/s＝2m/s，其質(zhì)量與速度的乘積為0.310×2kg·m/s＝0.620kg·m/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v＝eq\f(0.168,0.14)m/s＝1.2m/s，其質(zhì)量與速度的乘積之和為(0.310＋0.205)×1.2kg·m/s＝0.618kg·m/s。(3)相互作用前后動量減小的主要原因是紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦?！敬鸢浮?1)接通打點計時器的電源放開滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦【解題技巧】方案提醒(1)假設(shè)利用氣墊導(dǎo)軌進行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(2)假設(shè)利用擺球進行驗證，兩擺球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)。(3)假設(shè)利用兩小車相碰進行驗證，要注意平衡摩擦力。(4)假設(shè)利用平拋運動規(guī)律進行驗證，安裝實驗裝置時，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球為入射小球。誤差分析1．系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。(1)碰撞是否為一維。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，用長木板實驗時是否平衡掉摩擦力。2．偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的測量。3．探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變。1.某同學(xué)使用打點計時器測量當?shù)氐闹亓铀俣取?1)請完成以下主要實驗步驟：按圖(a)安裝實驗器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物(填“靠近〞或“遠離〞)計時器下端；，，使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實驗。(2)圖(b)和(c)是實驗獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取(填“b〞或“c〞)來計算重力加速度。在實驗操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力和?！敬鸢浮?1)靠近先通電源再釋放紙帶(2)b紙帶與打點計時器間的阻力【命題意圖】此題考查“測重力加速度〞的實驗【試題解析】(1)由實驗裝置示意圖可知，需要通過打點計時器在紙帶上打下假設(shè)干點，來研究重物的下落運動，因此開始時，重物要靠近打點計時器，以確保有限長度的紙帶能夠用來打點的有效局部足夠長，本實驗是通過自由落體運動來測量重力加速度，因此要讓紙帶上第一個打點對應(yīng)的重物速度為0，所以需要先接通電源，再釋放紙帶。(2)對照兩條紙帶發(fā)現(xiàn)，紙帶b點跡間隔逐漸變大，而紙帶c點跡間隔先逐漸變大后逐漸變小，說明c對應(yīng)的重物運動先加速，后減速，與自由落體運動特征不符，因此應(yīng)選用紙帶b，自由落體運動的前提是物體只在重力作用下所做的運動，而現(xiàn)實實驗中，重物在下落過程中還受到空氣阻力作用，以及紙帶在穿過打點計時器的過程中，受到摩擦阻力的作用。2．(2022沈陽東北育才學(xué)校模擬)科學(xué)探究活動通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問題，作出假設(shè)，制定方案，搜集證據(jù)，評估交流等。一組同學(xué)研究“運動物體所受空氣阻力與運動速度關(guān)系〞的探究過程如下:A.有同學(xué)認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關(guān)B.他們方案利用一些“小紙杯〞作為研究對象，用超聲測距儀等儀器測量“小紙杯〞在空中直線下落時的下落距離、速度隨時間變化的規(guī)律，以驗證假設(shè)。C.在相同的實驗條件下，同學(xué)們首先測量了單只“小紙杯〞在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數(shù)據(jù)填入表中。然后將不同數(shù)量的“小紙杯〞疊放在一起從空中下落，分別測出它們的速度—時間圖線，如圖線所示(1、2、3、4、5分別為紙杯個數(shù))。D.同學(xué)們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，證實了他們的假設(shè)。答復(fù)以下提問：(1)與上述過程中C步驟相應(yīng)的科學(xué)探究環(huán)節(jié)是________；(2)結(jié)合表格與圖線，表中x處的值應(yīng)為________；(3)根據(jù)圖線的特點，可知“小紙杯〞在到達平衡狀態(tài)之前做__________運動，空氣阻力f與最終運動速度v的大致關(guān)系為。時間(s)下落距離(m)0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0x【答案】(1)搜集證據(jù)(2)1.937(3)加速度逐漸減小的加速f∝v2

【考點】牛頓第二定律、圖象【解析】(1)步驟C是按照一定的原理測量出需要的數(shù)據(jù)，以便對假設(shè)進行驗證，是搜集證據(jù)；(2)單個紙杯0.8s后做勻速直線運動，根據(jù)勻速直線運動的規(guī)律得出相等的時間內(nèi)通過的位移相同，所以；(3)速度時間圖象上某點的切線的斜率表示該點對應(yīng)時刻物體的加速度，圖中五條曲線都逐漸變平，故都表示加速度逐漸減小，最后做勻速運動；當紙杯勻速下落時，空氣阻力與紙杯重力平衡，由速度的數(shù)值和紙杯個數(shù)的關(guān)系可得出：。3．(2022合肥一中一模)“用DIS研究加速度與力的關(guān)系〞的實驗裝置如圖a所示，實驗中用所掛鉤碼的重量作為細線對小車的拉力F，通過增加鉤碼的數(shù)量，屢次測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖b所示。(1)圖線__________(填“①〞或者“②〞)是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。(2)在軌道水平時，小車運動的阻力_________N。(3)圖b中，拉力F較大時，a-F圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差，為防止此誤差可采取的措施是____________(填選項字母)A.調(diào)整軌道的傾角，在未掛鉤碼時使小車能在軌道上勻速運動B.在增加鉤碼數(shù)量的同時在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質(zhì)量始終遠小于小車的總質(zhì)量C.將無線力傳感器捆綁在小車上，再將細線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替鉤碼的重力D.更換實驗中使用的鉤碼規(guī)格，采用質(zhì)量較小的鉤碼進行上述實驗【答案】(1)①(2)0.5(3)C【考點】用DIS研究加速度與力的關(guān)系的實驗【解析】(1)當滑塊在水平軌道上運動時，由于受到摩擦力作用，故當F到達一定條件時，滑塊才具有加速度，所以①是在軌道右側(cè)抬高情況下得到的圖象。(2)圖線②是在軌道水平時做的實驗，由圖象可知：當拉力等于0.5N時，加速度恰好為零，即剛好拉動小車，此時。(3)隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時圖(b)的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，而我們把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應(yīng)該測量出小車所受的拉力，即在鉤碼與細繩之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，在作出小車運動的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，C正確。4．(2022深圳中學(xué)模擬考試)某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定那么〞的實驗情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。(1)如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是。(2)本實驗采用的科學(xué)方法是。A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法(3)實驗時，主要的步驟是：A.在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C.用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；D.按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定那么求出合力F；E.只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F.比擬F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號是和；②遺漏的內(nèi)容分別是和?！敬鸢浮?1)(2)B(3)CE未記下兩條細繩的方向未說明把橡皮條的結(jié)點拉到位置O【考點】驗證力的平行四邊形定那么【解析】(1)F是通過作圖的方法得到合力的理論值，而是通過一個彈簧稱沿AO方向拉橡皮條，使橡皮條伸長到O點，使得一個彈簧稱的拉力與兩個彈簧稱的拉力效果相同，測量出的合力。故方向一定沿AO方向的是。(2)合力與分力是等效替代的關(guān)系，所以本實驗采用的等效替代法，應(yīng)選項B正確。(3)本實驗為了驗證力的平行四邊形定那么，采用的方法是作力的圖示法，作出合力、理論值和實際值，然后進行比擬，得出結(jié)果。所以，實驗時，除記錄彈簧秤的示數(shù)外，還要記下兩條細繩的方向，以便確定兩個拉力的方向，這樣才能作出拉力的圖示。步驟C中未記下兩條細繩的方向；步驟E中未說明把橡皮條的結(jié)點拉到位置O。5．某同學(xué)用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f=50Hz。在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當，紙帶被污染，如下圖，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：xA=16.6mm，xB=126.5mm，xD=624.5mm。假設(shè)無法再做實驗，可由以上信息推知：(1)相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為________s；(2)打C點時物體的速度大小為________m/s(取2位有效數(shù)字)；(3)物體的加速度大小為________(用xA、xB、xD和f表示)?！敬鸢浮?1)0.1(2)2.5(3)【考點】測量做勻加速直線運動的物體的加速度【解析】(1)因為每隔4個點取1個計數(shù)點，故相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.02s×5=0.1s；(2)打C點時物體的速度大小為vC==2.5m/s；(3)物體的加速度大小為a=，因為做勻變速直線運動的物體，相鄰時間位移的增加量是相等的，即3(xC－xB)=xD－xA，代入即可得a=。6．某興趣小組利用如下圖的裝置來“探究合外力的功與物體動能變化的關(guān)系〞。他們通過改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進行屢次實驗，采集多組數(shù)據(jù)。將此裝置平衡摩擦后，小車總是由同一位置自由釋放，小車上方固定一寬度為d的擋光板。(1)以下關(guān)于操作中的說法，正確的選項是。A.調(diào)整軌道的傾角至適宜位置的標志是：懸掛物連帶小車在軌道上勻速運動B.實驗時，使懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，就可以近似認為懸掛物的重力等于小車所受拉力C.實驗時，務(wù)必先接通光電門，待其正常工作后，再釋放小車D.屢次實驗時，一定要讓小車由靜止釋放(2)本小組同學(xué)在實驗中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式，你認為合理的說法是。A.甲同學(xué)把小車的末速度(v)作為橫坐標，拉力對小車做的功(W)作為縱坐標，人為畫出該圖線后再分析得出結(jié)論B.乙同學(xué)保持懸掛物的質(zhì)量不變，以小車的位移(x)作為縱坐標，以小車的末速度的平方(v2)作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論C.丙同學(xué)保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量(m')為縱坐標，以小車的末速度的倒數(shù)()作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論D.丁同學(xué)保持小車的位移不變，以懸掛物的質(zhì)量(m')為縱坐標，以小車和懸掛物的獲得的總動能()作為橫坐標，人為作出圖線后能得出結(jié)論(3)戊同學(xué)對實驗數(shù)據(jù)進行分析。他把小車和懸掛物作為研究對象，懸掛物的重力作為合力，計算出的結(jié)果始終是：懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量，即沒能得到“合力對物體做的功