13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)-挑戰(zhàn)2022年高考物理考前必突破16個(gè)必考（全解析）

PAGEPAGE1挑戰(zhàn)2022年高考物理考前必突破16個(gè)必考熱點(diǎn)熱點(diǎn)13力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洝緹狳c(diǎn)解讀】 2【高考真題再練】 2【核心考點(diǎn)】 5【最新熱點(diǎn)分析】 5熱點(diǎn)一紙帶類(lèi)問(wèn)題(含頻閃照相、光電門(mén)) 5熱點(diǎn)二彈簧、橡皮條問(wèn)題 8【考場(chǎng)練兵】 10一、基礎(chǔ)強(qiáng)化練 10二、能力提升練 13【熱點(diǎn)解讀】1、本專(zhuān)題主要通過(guò)加速度和瞬時(shí)速度的測(cè)量，（也就是位移和時(shí)間的測(cè)量）來(lái)探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，驗(yàn)證牛頓第二定律，探究動(dòng)能定理，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等試驗(yàn)。高考力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題常把考查內(nèi)容延伸到演示實(shí)驗(yàn)中,甚至拓展到遷移類(lèi)實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生利用所學(xué)知識(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器或?qū)嶒?yàn)方法重組,將教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法遷移到情境新穎的實(shí)驗(yàn)中去。2、通過(guò)本專(zhuān)題學(xué)習(xí)可快速提升學(xué)生的審題能力，推理能力，實(shí)驗(yàn)綜合分析能力，創(chuàng)新能力。3、用到的相關(guān)知識(shí)有：串勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，牛頓運(yùn)動(dòng)定律，動(dòng)能定理等?！靖呖颊骖}再練】1.(2019全國(guó)Ⅰ卷)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑,打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz,紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出。在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為m/s(保留3位有效數(shù)字);物塊下滑的加速度大小為m/s2(保留2位有效數(shù)字)。

【情境剖析】本題屬于基礎(chǔ)性題目，以物體沿傾斜木板加速下滑為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境?！舅仞B(yǎng)能力】本題考查的學(xué)科素養(yǎng)是科學(xué)探究，關(guān)鍵能力是實(shí)踐操作能力群中的實(shí)驗(yàn)探究能力。從題圖正確讀出、記錄相鄰點(diǎn)間的位移大小，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出要求的速度和加速度?！敬鸢浮緼0.2330.75【解析】每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出,故相鄰點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t=0.1s。物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離越來(lái)越大,故先打A點(diǎn)。平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,故vC=ΔxΔt=xBC+xCD2t=46.5×10-30.22.(2019全國(guó)Ⅲ卷)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球,乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息,在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.米尺 B.秒表 C.光電門(mén) D.天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答:。

(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到lab=24.5cm、lac=58.7cm,則該地的重力加速度大小為g=m/s2。(保留2位有效數(shù)字)

【情境剖析】本題屬于應(yīng)用性、創(chuàng)新性題目，以數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)量重力加速度為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境?！舅仞B(yǎng)能力】本題考查的學(xué)科素養(yǎng)是科學(xué)探究、關(guān)鍵能力是實(shí)踐操作能力群中的實(shí)驗(yàn)探究能力。即在創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)情境下挑選實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并從拍得的照片中獲取信息，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論?！敬鸢浮?1)A，(2)將米尺豎直放置,使小球下落時(shí)盡量靠近米尺，(3)9.7【解析】(1)此實(shí)驗(yàn)原理是Δy=gt2,t=0.1s,Δy需要用米尺測(cè)量然后計(jì)算得到,故選A。(2)將米尺豎直放置,小球自由下落軌跡與米尺平行。小球下落時(shí)盡量靠近米尺,讀數(shù)誤差小。(3)Δy=lbc-lab=lac-2lab=9.7cm,Δy=gt2,t=0.1s,求得g=9.7m/s2。3.(2020北京卷)在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,做如下探究:甲(1)為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系,可利用圖甲所示裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車(chē)放在水平板上,前端通過(guò)鉤碼牽引,后端各系一條細(xì)線,用板擦把兩條細(xì)線按在桌上,使小車(chē)靜止。抬起板擦,小車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后按下板擦,小車(chē)同時(shí)停下。對(duì)比兩小車(chē)的位移,可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件,下列正確的是(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.小車(chē)質(zhì)量相同,鉤碼質(zhì)量不同B.小車(chē)質(zhì)量不同,鉤碼質(zhì)量相同C.小車(chē)質(zhì)量不同,鉤碼質(zhì)量不同(2)某同學(xué)為了定量驗(yàn)證(1)中得到的初步關(guān)系,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并得到小車(chē)加速度a與質(zhì)量M的7組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如下表所示。在圖乙所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點(diǎn),請(qǐng)將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上,并作出a-1M次數(shù)1234567a/(m·s-2)0.620.560.480.400.320.240.15M/kg0.250.290.330.400.500.711.00乙丙(3)在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)之前,需要思考如何測(cè)“力”。請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫(huà)出小車(chē)受力的示意圖。為了簡(jiǎn)化“力”的測(cè)量,下列說(shuō)法正確的是(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.使小車(chē)沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng),小車(chē)受力可等效為只受繩的拉力B.若斜面傾角過(guò)大,小車(chē)所受合力將小于繩的拉力C.無(wú)論小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度多大,砂和桶的重力都等于繩的拉力D.讓小車(chē)的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng),砂和桶的重力才近似等于繩的拉力【情境剖析】本題屬于基礎(chǔ)性題目，以“探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置為素材創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境。【素養(yǎng)能力】本題考查了考生“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息＂等科學(xué)探究的能力。要求考生利用已學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理，能結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相關(guān)問(wèn)題?！敬鸢浮?1)B(2)見(jiàn)解析圖(3)受力圖見(jiàn)解析圖AD【解析】(1)為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,必須控制小車(chē)所受拉力相同,而讓小車(chē)的質(zhì)量不同,所以鉤碼質(zhì)量相同,故B正確。(2)數(shù)據(jù)描點(diǎn)和a-1M(3)小車(chē)受力示意圖如圖所示。使小車(chē)沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng),小車(chē)所受重力沿斜面的分力剛好等于小車(chē)所受的摩擦力,則小車(chē)受力可等效為只受繩的拉力,故A正確;若斜面傾角過(guò)大,重力沿斜面的分力大于摩擦力,小車(chē)所受合力將大于繩的拉力,不利于簡(jiǎn)化“力”的測(cè)量,故B錯(cuò)誤;由牛頓第二定律可知,無(wú)論小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度多大,砂和桶的重力都大于繩的拉力,故C錯(cuò)誤;當(dāng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),砂和桶可近似看成受力平衡,則砂和桶的重力才近似等于繩的拉力,故D正確。4.(2020全國(guó)Ⅲ卷)某同學(xué)利用圖甲所示裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后,掛上鉤碼,鉤碼下落,帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)并打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示。已知打出圖乙中相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,從圖乙給出的數(shù)據(jù)中可以得到,打出B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小vB=m/s,打出P點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小vP=m/s。(結(jié)果均保留2位小數(shù))

若要驗(yàn)證動(dòng)能定理,除了需測(cè)量鉤碼的質(zhì)量和小車(chē)的質(zhì)量外,還需要從圖乙給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為。

甲乙【情境剖析】本題屬于基礎(chǔ)創(chuàng)新性題目，以“探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境?！舅仞B(yǎng)能力】本題考查了考生“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息”的科學(xué)探究能力。要求考生利用已學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)原理，能結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析相關(guān)問(wèn)題?！敬鸢浮?.361.80B、P之間的距離【解析】本題屬于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)探究題,意在考查對(duì)驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)原理的理解及數(shù)據(jù)處理能力。根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可得,vB=(4.00-2.56)×0.010.02×2m/s=0.36m/s,vP=(57.86-50.66)×0.010.02×2m/s=1.80m/s。驗(yàn)證動(dòng)能定理的式子為m鉤glBP=12(m車(chē)+m鉤)vP2-12(m車(chē)+m鉤)vB【核心考點(diǎn)】1、紙帶類(lèi)問(wèn)題(含頻閃照相、光電門(mén))瞬時(shí)速度、加速度（重力加速度）的測(cè)量等彈簧、橡皮條問(wèn)題應(yīng)用彈簧或橡皮條探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，驗(yàn)證力的平行四邊形定則，探究動(dòng)能定理等【最新熱點(diǎn)分析】熱點(diǎn)一紙帶類(lèi)問(wèn)題(含頻閃照相、光電門(mén))【典例1】(2021海南?？诟呷?某實(shí)驗(yàn)小組做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。(1)用如圖甲所示的裝置做實(shí)驗(yàn),圖中帶滑輪的長(zhǎng)木板放置于水平桌面上,拉力傳感器可直接顯示細(xì)線所受拉力的大小。實(shí)驗(yàn)時(shí),下列操作必要且正確的是。

甲A.將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高,使小車(chē)前端的滑輪不掛砂桶時(shí),小車(chē)能自由勻速滑動(dòng)B.為了減小誤差,實(shí)驗(yàn)中要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量C.實(shí)驗(yàn)時(shí),拉小車(chē)前端滑輪的細(xì)線必須保持水平D.實(shí)驗(yàn)時(shí),使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車(chē),打出一條紙帶,同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù)(2)在正確、規(guī)范的操作下,打出一條如圖乙所示的紙帶,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái),紙帶上的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz。則小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

乙(3)帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置,保持小車(chē)質(zhì)量M不變,改變砂桶里砂的質(zhì)量測(cè)出每次拉力傳感器的示數(shù)F和小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度a,作a-F圖象。下列圖線正確的是。

【答案】(1)AD(2)2.50(3)B【解析】(1)平衡摩擦力后,拉力傳感器讀數(shù)的兩倍即為小車(chē)所受到的合力,A正確;因?yàn)榭梢杂美鞲衅鳒y(cè)量拉力,所以不需要用砂和砂桶的重力代替拉力,所以不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,B錯(cuò)誤;細(xì)線保持與木板平行,這樣才能保持小車(chē)所受到的合力不變,C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí),使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車(chē),打出一條紙帶,同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù),D正確。(2)加速度為a=12.50+14.99+17.50-(5.01+7.50+10.01)0.32×0.01m/s2(3)水平放置長(zhǎng)木板,對(duì)小車(chē)有2F-Ff=ma解得a=2mF-Ffm,【典例2】(2021云南高三二模)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(1)實(shí)驗(yàn)中必要的措施是。

A.細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B.先接通電源再釋放小車(chē)C.小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D.平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力(2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上,得到一條紙帶,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。則小車(chē)的加速度a=m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

【答案】(1)AB(2)0.800.40【解析】(1)為了讓小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),應(yīng)使小車(chē)受力恒定,故應(yīng)將細(xì)線與木板保持水平;同時(shí)為了打點(diǎn)穩(wěn)定,應(yīng)先接通電源再釋放小車(chē),故A、B正確;本實(shí)驗(yàn)中只是研究勻變速直線運(yùn)動(dòng),故不需要讓小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,只要能讓小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)即可,故C錯(cuò)誤;由C的分析可知,只要摩擦力恒定即可,不需要平衡摩擦力,故D錯(cuò)誤。(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,故兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)=5×0.02s=0.1s;根據(jù)逐差法可知,物體的加速度a=(=(5.97+6.78+7.64)-(3.59+4.41+5.19)9×0.01×10-2m/s2=0.80m/s2B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度,則有vB=s1+【方法規(guī)律歸納】1.紙帶問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn):計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn),計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)。要注意“每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的。(2)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放紙帶。2.紙帶數(shù)據(jù)的處理方法熱點(diǎn)二彈簧、橡皮條問(wèn)題【典例3】(2021江西南昌高三三模)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中:(1)甲同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),通過(guò)處理數(shù)據(jù)得到了圖甲所示的F-x圖象,其中F為彈簧彈力,x為彈簧長(zhǎng)度。請(qǐng)通過(guò)圖甲,分析并計(jì)算,該彈簧的原長(zhǎng)x0=cm,彈簧的彈性系數(shù)k=N/m。該同學(xué)將該彈簧制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示時(shí),該彈簧的長(zhǎng)度x=cm。

(2)乙同學(xué)使用兩個(gè)不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖丙所示。下列表述正確的是。

A.a的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng)B.a的勁度系數(shù)比b的大C.a的勁度系數(shù)比b的小D.測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比【答案】(1)82520(2)B【解析】(1)當(dāng)彈力為零時(shí),彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),故彈簧原長(zhǎng)為x0=8cm,在F-x圖象中斜率代表彈簧的勁度系數(shù),則k=ΔFΔx=60.24N/m=25N/m,在乙圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=3N,根據(jù)F=kx',可知x'=Fk=(2)在丙圖中,當(dāng)彈簧的彈力為零時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),故b的原長(zhǎng)大于a的原長(zhǎng),A錯(cuò)誤;斜率代表勁度系數(shù),故a的勁度系數(shù)大于b的勁度系數(shù),B正確,C錯(cuò)誤;彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比,D錯(cuò)誤?！镜淅?】(2021浙江卷)用如圖甲所示裝置進(jìn)行“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。裝有砝碼的盤(pán)用繞過(guò)滑輪的細(xì)線牽引小車(chē),盤(pán)和砝碼的重力可當(dāng)作牽引力。小車(chē)運(yùn)動(dòng)的位移和速度可以由紙帶測(cè)出,以小車(chē)為研究對(duì)象,改變砝碼質(zhì)量,便可探究牽引力所做的功與小車(chē)速度變化的關(guān)系。甲(1)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是;

A.需要補(bǔ)償小車(chē)受到的阻力的影響B(tài).該實(shí)驗(yàn)裝置可以“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”C.需要通過(guò)調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行D.需要滿(mǎn)足盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(2)圖乙是兩條紙帶,實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的應(yīng)是紙帶(選填“Ⅰ”或“Ⅱ”);

乙(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上畫(huà)出的W-v2圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,據(jù)此圖象(選填“能”或“不能”)求出小車(chē)的質(zhì)量。

【答案】(1)ACD(2)Ⅱ(3)能【解析】(1)題中需要將盤(pán)和砝碼的重力當(dāng)作牽引力,所以首先需要補(bǔ)償小車(chē)受到的阻力的影響,A正確;設(shè)盤(pán)與砝碼的質(zhì)量為m,小車(chē)的質(zhì)量為M,根據(jù)牛頓第二定律mg-FT=ma,對(duì)小車(chē),FT=Ma,兩式相比解得繩子拉力FT=MM+m·mg=11+mM·mg,當(dāng)滿(mǎn)足盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí),FT=mg,盤(pán)和砝碼的重力可當(dāng)作牽引力,D正確;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中摩擦力無(wú)法消除,本實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法驗(yàn)證“機(jī)械能守恒定律”,故B錯(cuò)誤;細(xì)線與長(zhǎng)木板需要平行,以保證繩子的拉力與小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向一致(2)小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移逐漸增大,所以實(shí)驗(yàn)打出的紙帶是第Ⅱ條。(3)根據(jù)動(dòng)能定理可知W=12Mv2,圖象的斜率為12M,據(jù)W-v【方法規(guī)律歸納】1.探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法列表法:將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中,可以分析兩物理量間的定性關(guān)系。圖象法:根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行作圖。若是曲線應(yīng)平滑,若是直線要讓盡量多的點(diǎn)過(guò)直線,或均勻分布在直線兩側(cè)。函數(shù)法:往往是根據(jù)圖象得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式2.驗(yàn)證力的平行四邊形定則(1)實(shí)驗(yàn)原理使一個(gè)力的作用效果跟兩個(gè)力的共同作用效果相同。(2)操作關(guān)鍵①每次拉伸,結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變;②記下每次各力的大小和方向;③畫(huà)力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度。探究動(dòng)能定理在探究動(dòng)能定理時(shí),通常有定性分析和定量計(jì)算兩種考查方式。定性分析一般要求作出W-v2圖象,也可以拓展為與W或v2相關(guān)的物理量間的關(guān)系圖象,如l-v2等;定量計(jì)算時(shí)需要用W=Fl計(jì)算合外力做的功,再利用ΔEk=12mv2-12mv0【考場(chǎng)練兵】一、基礎(chǔ)強(qiáng)化練1.(2022屆高考物理精創(chuàng)預(yù)測(cè)卷)如圖甲所示，是某同學(xué)探究彈簧彈力大小與彈簧形變量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，兩水平定滑輪固定于兩點(diǎn)，一條輕繩跨過(guò)定滑輪，左端掛上鉤碼，其中鉤碼的個(gè)數(shù)可加減，繩子右端與彈簧上端連接，彈簧豎直地固定在水平地面上，且彈簧外面套有一足夠光滑、直徑稍微比彈簧橫截面大一些的透明圓筒，旁邊豎直固定的刻度尺可以方便地讀出彈簧的形變量。根據(jù)平衡時(shí)左邊所掛鉤碼的質(zhì)量就可以得到彈簧的彈力大小，或者將定滑輪上的細(xì)線撤走后，在圓筒內(nèi)的彈簧上面放鉤碼，根據(jù)平衡條件讀出此時(shí)鉤碼的質(zhì)量和彈簧的壓縮量，就可以簡(jiǎn)單方便地將力與形變量的關(guān)系作出來(lái)，如圖乙所示。

（1）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，該彈簧的勁度系數(shù)是________（保留三位有效數(shù)字）；（2）圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是________________；（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)所用鉤碼有的已經(jīng)被磨損，它測(cè)出來(lái)彈簧的勁度系數(shù)與實(shí)驗(yàn)值相比________（填“偏大”“相等”或“偏小”）?！敬鸢浮浚?）21.4N/m（21.0~23.0N/m），（2）彈簧本身有質(zhì)量，受彈簧重力的影響，（3）偏小【解析】（1）由胡克定律可知圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)的倒數(shù)，所以有，得到。（2）因?yàn)閺椈墒秦Q直固定的，其本身有質(zhì)量，受重力的影響，所以作出的圖線不過(guò)原點(diǎn)。（3）所用鉤碼有磨損，其實(shí)際質(zhì)量變小，故對(duì)應(yīng)作出的圖線的斜率應(yīng)更小，由知，測(cè)得彈簧的勁度系數(shù)偏小。2.(2021浙江衢州高三二模)(1)(多選)在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)對(duì)拉的方法來(lái)選擇兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),方案一:兩彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛在鐵架臺(tái)上對(duì)拉(如圖甲所示),方案二:兩彈簧測(cè)力計(jì)置于水平桌面對(duì)拉(如圖乙所示),下列說(shuō)法正確的是。

A.彈簧測(cè)力計(jì)使用前必須進(jìn)行調(diào)零B.實(shí)驗(yàn)時(shí),兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的量程需一致C.若方案一的兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用D.若方案二的兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用(2)(多選)在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組使用的彈簧測(cè)力計(jì)量程為5.0N,將橡皮條一端固定,先用兩只彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮條另一端拉到某一位置,標(biāo)記為O點(diǎn),緊靠細(xì)繩標(biāo)記A、B兩點(diǎn),并記錄彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù),然后用一只彈簧測(cè)力計(jì)將其拉至O點(diǎn),標(biāo)記緊靠細(xì)繩的C點(diǎn),并記錄彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù),該小組完成的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在圖丙中。①按實(shí)驗(yàn)要求在圖丙中完成作圖;②結(jié)合圖丙,分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果,下列措施對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的是。

A.適當(dāng)增加橡皮筋的原長(zhǎng)B.適當(dāng)增大兩細(xì)繩的夾角C.增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離D.增大彈簧測(cè)力計(jì)的拉力【答案】(1)AD(2)①見(jiàn)解析②BC【解析】(1)彈簧測(cè)力計(jì)在使用前必須進(jìn)行調(diào)零,A正確;實(shí)驗(yàn)中使用的兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),其量程可以不同,B錯(cuò)誤;方案一中彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛時(shí),上面的彈簧由于自身重力作用而彈力偏大,下面的彈簧由于自身重力作用而彈力偏小,若兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相等,則水平測(cè)量拉力時(shí)讀數(shù)必然不同,所以不能使用,C錯(cuò)誤;若方案二的兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相等,則可正常使用,D正確。(2)①作圖如下。②增加橡皮筋的原長(zhǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響;圖中兩分力的夾角較小,根據(jù)平行四邊形的特點(diǎn),適當(dāng)增大兩細(xì)繩的夾角,可以使作圖更精確,從而減小實(shí)驗(yàn)誤差;繩子的作用是顯示出力的方向,增大A、B兩點(diǎn)到O點(diǎn)的距離,可以提高分力方向的精確度,從而減小實(shí)驗(yàn)誤差;彈簧測(cè)力計(jì)的量程為5.0N,圖中合力已經(jīng)達(dá)到了4.8N,所以不能再增大彈簧測(cè)力計(jì)的拉力;故選BC。3.(2021江西贛州高三二模)圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①用天平測(cè)量物塊和遮光條的總質(zhì)量M,重物的質(zhì)量m,用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d;用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s;②調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平;③讓物塊從光電門(mén)A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測(cè)出遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和光電門(mén)B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB,求出加速度a;④多次重復(fù)步驟③,求a的平均值a;⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ?；卮鹣铝行☆}:(1)下列說(shuō)法正確的是。

A.此實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力B.此實(shí)驗(yàn)需要遮光條的寬度d盡量小些C.此實(shí)驗(yàn)需要滿(mǎn)足M遠(yuǎn)大于m的條件D.此實(shí)驗(yàn)需要兩光電門(mén)之間的距離s盡量小些(2)測(cè)量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的讀數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm;

(3)請(qǐng)用M、m、d、s、ΔtA、ΔtB和重力加速度g表示動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。

【答案】(1)B(2)1.020(3)mM-(m+M)2Mgs[（dΔtB）【解析】(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量物塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要平衡摩擦力,A錯(cuò)誤;利用光電門(mén)來(lái)測(cè)量瞬時(shí)速度,遮光片的寬度d越小,測(cè)的瞬時(shí)速度的誤差越小,所以B正確;實(shí)驗(yàn)原理中,可以利用整體法來(lái)求解加速度,所以不需要滿(mǎn)足M遠(yuǎn)大于m,C錯(cuò)誤;在數(shù)據(jù)處理時(shí),加速度為a=vB2-vA22s,如果兩光電門(mén)之間的距離s太小,(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為:主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù)×分度值=1cm+4×0.05mm=1.020cm。(3)利用平均速度表示瞬時(shí)速度,有物塊經(jīng)過(guò)A點(diǎn)速度為vA=d物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)速度為vB=d由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得a=v由牛頓第二定律可得mg-μMg=(m+M)a聯(lián)立解得μ=mM-(m+M)2Mgs[（dΔtB）24.(2021廣東卷)某興趣小組測(cè)量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)。緩沖裝置如圖所示,固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°,彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個(gè)質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個(gè)從管口滑進(jìn),每滑進(jìn)一個(gè)鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個(gè)數(shù)n和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln,數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計(jì)算彈簧壓縮量,進(jìn)而計(jì)算其勁度系數(shù)。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)計(jì)算彈簧的壓縮量:ΔL1=6.03cm,ΔL2=6.08cm,ΔL3=cm,壓縮量的平均值ΔL=ΔL(2)上述ΔL是管中增加個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量;

(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【答案】(1)6.046.05(2)3(3)48.6【解析】(1)根據(jù)題意ΔL3=L6-L3=6.04cm;壓縮量的平均值ΔL=Δ(2)根據(jù)題意上述ΔL是管中增加3個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量。(3)根據(jù)胡克定律,彈簧的勁度系數(shù)k=3mgsinθΔL=48.6N/m能力提升練5.（2022昆明一中、銀川一中高三聯(lián)合考試）現(xiàn)利用圖a所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。在圖a中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片,左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）的紙帶相連;滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器（未完全畫(huà)出）可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m1=0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2=0.108kg，遮光片的寬度d=1.00cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f=50.0Hz。將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為△tB=3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖b所示。根據(jù)圖b中所標(biāo)數(shù)據(jù)，可分析推斷出碰撞發(fā)生在______間，A滑塊碰撞前的速度為_(kāi)___m/s，B滑塊碰撞前的速度為_(kāi)____m/s,A滑塊碰撞后的速度為_(kāi)____m/s，B滑塊碰撞后的速度為_(kāi)________m/s。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【答案】①.EF##FE②.2.00③.0④.0.970⑤.2.86【解析】[1]由于A滑塊與氣墊導(dǎo)軌間的摩擦力非常小，所以除了碰撞過(guò)程，A滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程因摩擦力產(chǎn)生的加速度非常小，在相同時(shí)間內(nèi)相鄰位移的差值也非常小，根據(jù)圖b中所標(biāo)數(shù)據(jù)，可看出只有EF間的位移相比相鄰間的位移變化比較明顯，故碰撞發(fā)生在EF間；[2]A滑塊碰撞前的速度為[3]B滑塊碰撞前的速度為0；[4]A滑塊碰撞后的速度為[5]B滑塊碰撞后的速度為6.(2021江蘇南通高三二模)用如圖甲所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,把右端帶有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,小車(chē)的左端連接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,右端連接細(xì)線,細(xì)線繞過(guò)定滑輪掛有托盤(pán)和砝碼,通過(guò)墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度平衡摩擦力。甲(1)下列實(shí)驗(yàn)操作正確的有。

A.先釋放小車(chē)后接通電源B.調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行C.平衡摩擦力時(shí)必須移去紙帶D.平衡摩擦力時(shí)必須移去托盤(pán)和砝碼(2)某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶如圖乙所示,測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4與0計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x1=3.60cm、x2=9.61cm、x3=18.01cm、x4=28.81cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為0.02s,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,則小車(chē)的加速度a=m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

乙(3)實(shí)驗(yàn)中保持托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量不變,改變小車(chē)和車(chē)內(nèi)沙子的總質(zhì)量M,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出紙帶,算出相應(yīng)的加速度a,數(shù)據(jù)描在圖丙中,請(qǐng)?jiān)趫D丙中根據(jù)描出的點(diǎn)作出a-1M圖象;由圖象可得出的結(jié)論是?！敬鸢浮?1)BD(2)2.40(3)將圖中各點(diǎn)用平滑曲線連接,如答案圖所示。在托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)內(nèi)沙子的總質(zhì)量M的情況下,合力一定時(shí),小車(chē)和車(chē)內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比【答案】(1)應(yīng)先接通電源再釋放小車(chē),A錯(cuò)誤;調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行,以保證小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中合力不變,B正確;平衡摩擦力時(shí)必須連接紙帶,C錯(cuò)誤;平衡摩擦力時(shí)必須移去托盤(pán)和砝碼,用小車(chē)重力分力來(lái)平衡摩擦力,D正確。(2)小車(chē)的加速度a=x4-2x(3)將圖中各點(diǎn)用平滑曲線連接,如答案圖所示。由圖象可以看出,在托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)內(nèi)沙子的總質(zhì)量M的情況下,合力一定時(shí),小車(chē)和車(chē)內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比。7.(2021河北卷)某同學(xué)利用圖甲中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系。所用器材有:一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門(mén)2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,其上可放鉤碼)、刻度尺。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:甲①安裝器材,調(diào)整兩個(gè)光電門(mén)距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)鉤碼,如圖甲所示;②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間,并計(jì)算出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度;③保持繩下端懸掛4個(gè)鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)上述步驟;④完成5次測(cè)量后,計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼)總動(dòng)能的增加量ΔEk及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量ΔE,結(jié)果如下表所示。M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字);

(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為;

(3)以M為橫軸,ΔE為縱軸,選擇合適的標(biāo)度,在圖乙中繪出ΔE-M圖象;乙若忽略滑輪和繩子之間的摩擦力做功,求滑塊與木板之間的