2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)講義：六第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題復(fù)習(xí)目標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)局考命題方向

科學(xué)探究：基于觀察和高考主要考查：對(duì)力的研究；

1.復(fù)習(xí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形驗(yàn)證機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒

理和方法，并借助基本實(shí)成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)定律；電表改裝、多用電表

驗(yàn)分析拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)與制定方案。原理；“電阻測(cè)量類”實(shí)驗(yàn)；

2.復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本科學(xué)推理：通過實(shí)驗(yàn)獲測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；

原理和方法，并借助基本取和處理信息、基于證利用傳感器設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單

實(shí)驗(yàn)分析拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。據(jù)得出結(jié)論并做出解的自動(dòng)控制裝置；電學(xué)拓展

釋。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等。

實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

例11（2020?葫蘆島市上學(xué)期質(zhì)監(jiān)）在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)

通過實(shí)驗(yàn)得到一條如圖所示的紙帶，并在紙帶上取了A、B、C、D、E、F、G等

7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)實(shí)際點(diǎn)沒畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期

為兀則:

ABCDEFG

_J

-------------dt-------?：

-----------4-7--------

⑴計(jì)算F點(diǎn)速度大小的公式為0F=（用給定的字母表示）。

（2）若測(cè)得4=61.50cm,dy=24.00cm則紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度為a=

m/s2（交流電頻率為50Hz,保留3位有效數(shù)字）；如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中

交流電的頻率六50Hz,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)得值比實(shí)際

值________（選填“偏大”或“偏小”）。

［解析］（1）每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)實(shí)際點(diǎn)沒畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間

隔為t=5T

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，有：

_—XEGde~d4d(,—dA

VF=VEG=^-=2,(57)=-^:

(2)由勾變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：\x=ar,t=5T

結(jié)合紙帶上共六段位移，采用逐差法可得平均加速度:

(d(,-d)-d

-=XDG-XAD=33=(61.50—24.00—24.00)X10-2

a=9(5斤——9(57)2—=9X0.12m/s=1.50

m/s2;

紙帶上所測(cè)位移沒有系統(tǒng)誤差，若實(shí)際頻率350Hz,則周期偏小，則導(dǎo)致

加速度的測(cè)量值偏大。

dt

［答案］(1)10T⑵1.50偏大

【拓展訓(xùn)練1】研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中斜

面傾角?？烧{(diào).打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示,

其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出.

⑴部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶.

B.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車.

C.將小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車尾部與紙帶相連.

D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔.

上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：(用字母填寫).

(2)圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=s.

(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小的計(jì)算式為內(nèi)=.

(4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為

解析：(1)按常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟，先安裝再操作后整理，再根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使

用方法可知正確步驟為D、C、B、A.

⑵T打=表s=0.02s,因?yàn)橄噜弮捎?jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出，故計(jì)數(shù)點(diǎn)

的時(shí)間間隔T=5T打=0.1s.

/々、山———工產(chǎn)—必+-丫5

(3)由肛一v一/寸，—2T,

2

(4)為了充分利用數(shù)據(jù)，應(yīng)采用逐差法:

X4―/I4北~^2：玉一/3

3T23矛（如+小+沏）—（汨+尤2+.3）

39T

小心八九4十工5（%4+%5+%6）—（內(nèi)+》2+尤3）

答案：(l)DCBA(2)0.1(3廠行2(4>

頹熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)之間的關(guān)系

例2(2020?百師聯(lián)盟山東模擬)一同學(xué)利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)

量關(guān)系的裝置示意圖如圖所示，水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重

物，左側(cè)固定有豎直直尺。靜止時(shí)彈簧上端的指針指示如圖所示，表格中記錄此

時(shí)壓力傳感器的示數(shù)為6.00N；緩慢豎直向上拉動(dòng)彈簧，分別記錄指針示數(shù)和對(duì)

應(yīng)的傳感器示數(shù)如表中所示。

r直尺

重物

壓力傳感器

傳感器示數(shù)MN)6.004.003.001.000

指針示數(shù)A-(cm)14.6015.8118.1919.40

(1)補(bǔ)充完整表格中直尺的讀數(shù)

⑵在以傳感器示數(shù)N為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標(biāo)系中，描點(diǎn)畫出N

-%圖象，并根據(jù)圖象求得彈簧的勁度系數(shù)為N/mo(結(jié)果保留3位有效數(shù)

字)

［解析］(1)直尺的最小刻度為1mm,根據(jù)直尺的讀數(shù)規(guī)則可知，估讀到最

小刻度的下一位，故讀數(shù)為12.20cm;

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)做出圖象，如圖所示，

由題意可知N+F=mg

則N=mg-k^x

即N=mg—k(x—%o)

得圖象的斜率絕對(duì)值為彈簧的勁度系數(shù)，由圖象可知仁*

tAAU.IXU.l/Z

N/m'83.3N/m0

［答案］(1)12.20(2)見解析圖83.3(82.0?83.8都算正確)

【拓展訓(xùn)練2】(2020?廣州市下學(xué)期一模)某同學(xué)用圖(a)所示裝置“探究

彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系:彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)支架上，彈簧的下端固定

一水平紙片(彈簧和紙片重力均忽略不計(jì))，激光測(cè)距儀可測(cè)量地面至水平紙片的

豎直距離

120.0

118.0

116.0

114.0

112.0

110.0,

圖(b)

(1)該同學(xué)在彈簧下端逐一增掛鉤碼，每增掛一個(gè)鉤碼，待彈簧時(shí),

記錄所掛鉤碼的重力和對(duì)應(yīng)的〃；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)作出h隨彈簧彈力F變化的圖線如圖(b)所示，可得未

掛鉤碼時(shí)水平紙片到地面的豎直距離%=cm,彈簧的勁度系數(shù)k=

N/mo(結(jié)果都保留到小數(shù)點(diǎn)后1位)

解析：(1)該同學(xué)在彈簧下端逐一增掛鉤碼，每增掛一個(gè)鉤碼，待彈簧靜止

時(shí)，此時(shí)彈力與重力大小相等，記錄所掛鉤碼的重力和對(duì)應(yīng)的〃。

(2)由圖可知，當(dāng)b=0時(shí)，%=120.0cm,即未掛鉤碼時(shí)水平紙片到地面的

豎直距離為120.0cm,由胡克定律可得△尸=私人即圖象斜率絕對(duì)值的倒數(shù)表示

340

彈簧勁度系數(shù)則有k=,i”八2N/m=34.0N/m。

(1ZU.U11U.U)1U

答案：⑴靜止⑵120.034.0

熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)三驗(yàn)證力的平行四邊形定則

例3(2020?廣東佛山一模)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中：

(1)已有實(shí)驗(yàn)器材：木板、白紙、圖釘、細(xì)繩套、橡皮筋、鉛筆，如圖所示

的器材中還需要選取;

,二金4'

ABCD

(2)某實(shí)驗(yàn)室老師提供的橡皮筋和細(xì)繩套如圖所示，在實(shí)驗(yàn)過程中需要記錄

的“結(jié)點(diǎn)”應(yīng)該選擇(選填“O點(diǎn)”或“。點(diǎn)”)；

(3)關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的操作，說法正確的是。

A.b、c兩細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些

B.實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧測(cè)力計(jì)外殼可以與木板有接觸

C.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次探究時(shí)，“結(jié)點(diǎn)”的位置可以與前一次不同

D.只有一把彈簧測(cè)力計(jì)也可以完成此實(shí)驗(yàn)

［解析］(1)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，彈簧測(cè)

力計(jì)測(cè)量橡皮筋拉力，故選A、C;

(2)實(shí)驗(yàn)通過。點(diǎn)的位置體現(xiàn)合力的作用點(diǎn)；

(3)氏c兩細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些可以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，故A正確；測(cè)量力的

實(shí)驗(yàn)要求盡量準(zhǔn)確，故彈簧測(cè)力計(jì)外殼不能與木板有接觸，故B錯(cuò)誤；合力與

分力的關(guān)系為等效替代的關(guān)系，效果是相同的，所以在同一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要讓兩

者相同，則必定結(jié)點(diǎn)的位置要相同，而在重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置

可以與前一次不同，故C正確：如果只有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，可以先將結(jié)點(diǎn)拉到

某個(gè)位置，記下兩個(gè)拉力的方向，讀出一個(gè)數(shù)，然后拆開儀器重做，再將結(jié)點(diǎn)拉

到相同位置得到另一個(gè)方向的讀數(shù)，然后拆開儀器重做，再單獨(dú)用1個(gè)力將結(jié)點(diǎn)

拉到相同位置得到一個(gè)讀數(shù)，故D正確。

［答案］(1)AC⑵O點(diǎn)(3)ACD

6熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓第二定律

例4(2020?江南十校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”

的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，在下面實(shí)驗(yàn)中均滿足木塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的

總質(zhì)量，可認(rèn)為細(xì)繩對(duì)木塊的拉力大小等于砂和砂桶的重力，以下三位同學(xué)均進(jìn)

行了平衡摩擦力操作。

帶滑輪的長(zhǎng)木板

紙帶接電源\滑色細(xì)繩

——A->r

打點(diǎn)#Ht器▽\爆

帶凹槽的木塊”

甲

^01234-S

1.622.222.803.41

乙

丙丁

(1)小組中A同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲取的一段紙帶如圖乙所示，圖中標(biāo)出了各計(jì)數(shù)

點(diǎn)間的距離，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所

接交流電源的頻率為50Hz,由紙帶可求出木塊的加速度的大小a=

m/s2o(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(2)小組中B同學(xué)根據(jù)自己得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度。與合力廠的關(guān)系

圖線如圖丙所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，原因可能是o

(3)小組中。同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，木塊自身的質(zhì)量

M保持不變，改變木塊中祛碼的質(zhì)量加，并測(cè)出所對(duì)應(yīng)的加速度。，以機(jī)為橫坐

標(biāo)，以《為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丁所示的關(guān)系圖線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了牛

頓第二定律。如果圖中縱軸上的截距為江則砂和砂桶受到的重力為0

［解析］(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式可以求出力口速度的大

川+4—x^~x\(3.41+2.80—2.22—1.62)義IO、

L2222

小，即―-=-----------4X0戶----------------m/s^0.59m/so

(2)由題圖丙可知，a-F圖象在a軸上有截距，說明沒有外力時(shí)，木塊已經(jīng)

產(chǎn)生了加速度，這是由平衡摩擦力過度造成的。

(3)根據(jù)題意，由牛頓第二定律得機(jī)og=(M+m)a,整理得則

1MM

-—m圖象的截距〃=癡9砂和砂桶受到的重力機(jī)og=不。

［答案］(1)0.59(2)平衡摩擦力過度(或木板左端墊得過高)(3)j

【拓展訓(xùn)練3］某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“探究加速度

與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。紙帶連接在小車左端，并穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

細(xì)繩連接在小車的右端，并通過動(dòng)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)相連，不計(jì)細(xì)繩與滑輪的摩

擦，鉤碼懸掛在動(dòng)滑輪上。

紙帶I十血

打點(diǎn)計(jì)￥曹\甘電彈簧測(cè)力計(jì)

于F鉤碼

甲

)L-*2+,如?卜切)

—0123A「

乙

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是；

A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)小車進(jìn)行平衡摩擦力

B.需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車

D.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終等于鉤碼重力的一半

（2）某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示，用刻度尺測(cè)量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離

分別為XI、尬、冷、“4,且相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，已知電源的頻

率為人可得小車的加速度表達(dá)式為（用修、皿、》3、X4、/來

表示）；

（3）實(shí)驗(yàn)完畢后，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的電壓小于220V,那么加速度的測(cè)量值

與實(shí)際值相比（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。

解析：（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)小車進(jìn)行平衡摩擦力，使繩的拉力為小車受到的合外

力，故A正確：繩中拉力根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)讀出，不需滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤

碼的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車，故C正確；彈

簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為繩中的拉力，而鉤碼向下做加速運(yùn)動(dòng)，故繩中拉力小于鉤碼重

力的一半，故D錯(cuò)誤。

（2）根據(jù)逐差法可知，小車的加速度為：

汽+工4—%2-Xl（X4+X3-X2-汨）0

a=-4X（57）2-=ioO

（3）根據(jù)（2）中所得到的加速度的表達(dá)式可知，加速度與電源電壓無關(guān)，所以

加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比是不變的.

答“4案4：⑴AC⑵（」X4+~無肅3-X2~—⑶尤|）々不變v

熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理

例5（2020?華師一附三模）現(xiàn)利用如圖甲所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的

實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作如下（當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間）：

①先測(cè)出小車的質(zhì)量M并按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，再測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的

距離L,掛上砂桶，可適當(dāng)?shù)谷肷倭可白樱?/p>

②調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長(zhǎng)木板向下運(yùn)動(dòng)，且通過兩個(gè)

光電門的時(shí)間相等;

③取下細(xì)繩和砂桶保持長(zhǎng)木板的傾角不變，將小車置于靠近滑輪的位置，由

靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門1和2時(shí)顯示的時(shí)間小攵，并測(cè)量此

時(shí)砂子和砂桶的總質(zhì)量m；

④重新掛上細(xì)繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③。

(1)如圖乙所示，用50分度游標(biāo)卡尺測(cè)得小車上遮光片的寬度d=—mm。

(2)本實(shí)驗(yàn)中若表達(dá)式成立，則驗(yàn)證了動(dòng)能

定理。

［解析］(1)50分度游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺每一小格0.98mm,游標(biāo)尺上第10格與

主尺的15mm刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)尺上的零刻度與主尺15mm刻度的距離為0.98

mmX10=9.80mm,則遮光片的寬度應(yīng)為15mm—9.80mm=5.20mmo

(2)掛上砂桶后小車勻速運(yùn)動(dòng)，小車受力平衡，設(shè)木板與水平面的夾角為仇

則有T=Mgsin。一八T=mg,所以將砂桶取下后，小車所受的合力為mg,由動(dòng)

能定理可得：皿巧⑶一蟹J。

［答案］(1)5.20⑵機(jī)碌f一如()

頹熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

例61(2020?山西太原模擬)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能

守恒定律。將一鋼球用細(xì)線系住懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)。在鋼球底

部豎直地粘住一片寬度為△的遮光條。在A的正下方固定一光電門。將鋼球拉

至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間/可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取。

=鄉(xiāng)乍為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)

t,計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間重力勢(shì)能的變化大小與動(dòng)能的變化

大小AEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。

(1)用△￡><=5/計(jì)算鋼球動(dòng)能變化量的大小，用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，

示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為cm。某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.0100

s,則鋼球經(jīng)過A時(shí)的速度v=m/s(保留3位有效數(shù)字)。

(2)下表為該實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

2

A￡p(X10^J)4.8929.78614.6919.5929.38

AfikCXIO-2J)5.0410.115.120.029.8

從表中發(fā)現(xiàn)嶼與公七之間存在差異，可能造成該差異的原因是o

A.用△￡「=〃織/?計(jì)算鋼球重力勢(shì)能的變化大小時(shí)，鋼球下落高度〃為測(cè)量

釋放時(shí)鋼球球心到球在A點(diǎn)時(shí)底端之間的豎直距離

B.鋼球下落過程中存在空氣阻力

C.實(shí)驗(yàn)中所求速度是遮光條的速度，比鋼球速度略大

［解析］(1)刻度尺的最小分度值為1mm,需估讀一位，所以讀數(shù)為1.50cm;

鋼球經(jīng)過A的速度為?=￡=m/s=1.50m/So

(2)表中的△&,與△氏之間存在差異，且有AEkAAEp：鋼球下落高度h為測(cè)

量釋放時(shí)鋼球球心到球在A點(diǎn)時(shí)底端之間的豎直距離，測(cè)量的高度"偏大則公百

偏大，故A錯(cuò)誤；若鋼球下落過程中存在空氣阻力，則有重力勢(shì)能減少量大于

鋼球的動(dòng)能增加量，即AEpAAEk，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中所求速度是遮光條的速度,

比鋼球速度略大，導(dǎo)致AEk>AEp，故C正確。

［答案］(1)1.501.50(2)C

【拓展訓(xùn)練4］(2020?廣東佛山調(diào)研)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)

械能守恒定律，將氣墊導(dǎo)軌固定在水平桌面上，調(diào)節(jié)旋鈕P使其水平，在氣墊

導(dǎo)軌的左端固定一光滑的定滑輪，在B處固定一光電門，測(cè)出滑塊及遮光條的

總質(zhì)量為M、將質(zhì)量為〃，的鉤碼通過細(xì)線與滑塊連接，打開氣源，滑塊從A處

由靜止釋放，寬度為d的遮光條經(jīng)過光電門遮光時(shí)間為3取遮光時(shí)間，內(nèi)的平

均速度作為滑塊經(jīng)過8處的速度，A、8之間的距離為x,鉤碼離地面足夠高，

重力加速度為g。

定滑鼠墊個(gè)一米滑塊、警

'、/

刻度

尺

節(jié)

調(diào)

調(diào)

節(jié)

?氣源

鈕

旋

旋

鈕

鉤Q

碼

(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作和注意事項(xiàng)，下列說法正確的是O

A.必須滿足m遠(yuǎn)小于M

B.調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線水平

C.用手向上托穩(wěn)鉤碼，由靜止開始釋放鉤碼

D.不開氣源，平衡滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力后，也能驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒

(2)滑塊由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量△與為,

系統(tǒng)動(dòng)能的增加量△4為-(以上結(jié)果均用題中所給字母表示)

(3)改變x重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，用圖象法處理數(shù)據(jù)，為了形象直觀，應(yīng)

該畫O

A.t-x圖象

B.*一》圖象

C.x圖象

解析：(1)實(shí)驗(yàn)中栗驗(yàn)證鉤碼和滑塊系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則沒必要滿足機(jī)遠(yuǎn)小

于M,A錯(cuò)誤；調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線水平，B正確；用手先固定住滑塊，由

靜止開始釋放滑塊，C錯(cuò)誤；不開氣源，則滑塊與導(dǎo)軌之間有較大的摩擦力，用

此裝置不能驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D錯(cuò)誤。

(2)滑塊由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量AEp=〃zg九

滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度為v=~

則系統(tǒng)動(dòng)能的增加量

(3)要驗(yàn)證的關(guān)系式為

則改變x重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，用圖象法處理數(shù)據(jù)，為了形象直觀，應(yīng)該

畫點(diǎn)一x圖象。

答案：(1)B(2)mgxJ(M+加)%(3)C

?熱考實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

例⑦(2020?河北唐山模擬)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是；

A.兩球的質(zhì)量和半徑都一樣大

B.多次將A球從不同的高度釋放

C.保證斜槽末端的切線水平

D.減小斜槽對(duì)小球A的摩擦

(2)圖乙是3球的落點(diǎn)痕跡，刻度尺的“0”刻線與。點(diǎn)重合，可以測(cè)出碰撞后

8球的水平射程為cm；

(3)本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行測(cè)量的是o

A.水平槽上未放8球時(shí)，A球的落點(diǎn)位置到。點(diǎn)的水平距離

B.A球與8球碰撞后，A球和8球的落點(diǎn)位置到。點(diǎn)的水平距離

C.A球與8球下落的時(shí)間

D.A球和8球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)

［解析］(1)為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，

故A錯(cuò)誤；為使球到達(dá)軌道末端時(shí)的速度相等，應(yīng)多次將A球從同一高度釋放,

故B錯(cuò)誤；為使小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，保證斜槽末端的切線水平，故C

正確；斜槽對(duì)小球的摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響，不需栗減小斜槽對(duì)小球A的摩擦，

故D錯(cuò)誤。

(2)碰撞后8球的水平射程落點(diǎn)如圖乙所示，取所有落點(diǎn)中靠近中間的點(diǎn)讀

數(shù)，即可取一個(gè)最小的圓的圓心，約為64.45cm;

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可得〃2a0="?第|+"2m2

又因下落時(shí)間相同，即可求得mAOP=mAOM+mBON

可知需要測(cè)量的物理量是水平槽上未放B球時(shí)，A球的落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距

離OP,A球與8球碰撞后，A、B兩球落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離OM和ON,需要測(cè)量

A球和B球的質(zhì)量，不需要測(cè)量水平槽面離地面的高度或小球在空中飛行時(shí)間，

故選A、B、Do

［答案］(1)C⑵64.45(3)ABD

【拓展訓(xùn)練5］(2020?湖南三湘大聯(lián)考)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器。

它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在

導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和。的氣墊導(dǎo)軌以及

滑塊A和B來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))。

CD

~----

\J\J

采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平分別測(cè)出滑塊A、8的質(zhì)量〃以、加B。

②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平。

③在A和8間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣

墊導(dǎo)軌上。

④用刻度尺測(cè)出A的左端至。板的距離Li。

⑤按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工

作。當(dāng)A、8滑塊分別碰撞C、。擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、3分別到達(dá)C、D

的運(yùn)動(dòng)時(shí)間〃和攵。

(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是O

(2)利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是，

上式中算得的A、B兩滑塊的動(dòng)量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是

(3)利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大?。咳裟?，請(qǐng)寫

出表達(dá)式：0

解析：(1)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，需要知道滑塊的運(yùn)動(dòng)速度，在已經(jīng)知道運(yùn)動(dòng)時(shí)間

的前提下，需要測(cè)量滑塊的位移，即需要測(cè)量的量是B的右端至D板的距離L2O

(2)由于運(yùn)動(dòng)前兩滑塊是靜止的，故總動(dòng)量為零，運(yùn)動(dòng)后兩滑塊是向相反方

向運(yùn)動(dòng)的，設(shè)向左運(yùn)動(dòng)為正，則有機(jī)42一機(jī)8。8=0，即〃〃加盧=0.造成誤差

1\12

的原因：一是測(cè)量本身就存在誤差，如測(cè)量質(zhì)量、時(shí)間、距離等存在誤差：二是

空氣阻力或者導(dǎo)軌不是水平的。

(3)根據(jù)能量守恒定律知，兩滑塊獲得的動(dòng)能之和就是彈簧的彈性勢(shì)能，故

有

答案：(1)8的右端至。板的距離心

i2

(2)m/i7—m/?7=0原因見解析⑶見解析

<1<2

C專題強(qiáng)化■知能11升

(建議用時(shí)：40分鐘)

1.(2020-十堰市上學(xué)期期末)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度

隨時(shí)間的變化。把物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過定滑輪

掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟

動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出

的紙帶如圖乙所示(圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有3個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出)。在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打

出8點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為0.70m/so

甲

)AQcQF、

單位:cm**4.61**-6.59——8.61―***—10.61―

乙

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)。回答下列問題:

(1)所用交流電源頻率為Hzo(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

2

(2)物塊的加速度大小為m/so(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

4

解析：(1)設(shè)打點(diǎn)頻率為/,則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間為7=7

壬品&c(4.61+6.59)義10-2m

B點(diǎn)的速度：I>B=A=0.70m/s

2X；

解得了=50Hzo

(2)根據(jù)Ar=a必可得

XCE—XAC_(0.1061+0.0861—0.0659—0.0461)2

a=4下=4X0.0821nzs

2

-3.1m/so

答案：（1）50（2）3.1

2.（2020?密云區(qū)下學(xué)期第一次測(cè)試）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用鐵架臺(tái)、彈簧和多

個(gè)質(zhì)量均為〃?=50g的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，

實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖甲所示。

（1）該組同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，依次在彈簧下端掛上鉤碼，并在表格內(nèi)分別記

下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端指針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的刻度，記錄數(shù)據(jù)如下：

鉤碼個(gè)數(shù)12345

彈力F/N0.51.01.52.02.5

指針對(duì)應(yīng)刻度L/cm12.5115.3916.1117.30

當(dāng)掛2個(gè)鉤碼時(shí)，指針對(duì)應(yīng)刻度如圖甲所示，將指針示數(shù)填入表格；如圖乙

所示在以彈簧彈力為縱軸、指針對(duì)應(yīng)刻度L為橫軸的坐標(biāo)系中，描點(diǎn)畫出第2

組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并連線得到F-L圖象。請(qǐng)根據(jù)圖象分析并得出以下結(jié)論：

①?gòu)椈稍L(zhǎng)為cmo

②彈簧的勁度系數(shù)k=N/cm（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（2）彈簧與繩有一點(diǎn)相似之處，都可以認(rèn)為是一個(gè)傳遞力的媒介。某位同學(xué)

根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)推廣認(rèn)為：將兩個(gè)同樣的彈簧串接在一起后，彈簧的勁度系數(shù)左與

原來一樣。你認(rèn)為他的想法正確嗎o并解釋一下你的理

由

解析：（1）刻度尺的讀數(shù)為13.70cmo

描點(diǎn)并作圖:

①?gòu)椓?。時(shí)，彈簧原長(zhǎng)為11.40cm。

②根據(jù)胡克定律F=kx可知，圖象斜率的物理意義為彈簧的勁度系數(shù)k=

2.80

N/cm'0.42N/cnio

18.00-11.4

(2)不正確。兩個(gè)勁度系數(shù)相同的彈簧串聯(lián)后，施加外力后，與單獨(dú)一個(gè)彈

簧相比彈簧的等效伸長(zhǎng)量變?yōu)樵瓉淼?倍，所以勁度系數(shù)發(fā)生改變。

答案：(1)13.70見解析圖11.40(11.20?11.50)

0.42(0.40~0.45)

(2)不正確兩個(gè)勁度系數(shù)相同的彈簧串聯(lián)后，施加外力后，與單獨(dú)一個(gè)彈

簧相比彈簧的等效伸長(zhǎng)量變?yōu)樵瓉淼?倍，所以勁度系數(shù)發(fā)生改變

3.(2020?河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)礪鋒培卓)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，歐陽(yáng)

同學(xué)用兩把彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋的端點(diǎn)拉到點(diǎn)。后，作出了這兩個(gè)拉力西、F2

的圖示，如圖甲所示。改用一把彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋的端點(diǎn)拉到同一點(diǎn)。，此時(shí)

彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)尸如圖乙所示。

(1)圖乙中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)/大小為No

(2)在圖甲中作出彈簧測(cè)力計(jì)拉力產(chǎn)的圖示。

(3)用虛線把力廠的箭頭端分別與丹、F2的箭頭端連接，觀察圖形，可以發(fā)

現(xiàn)的規(guī)律是。

解析：(1)由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度為0.1N：則彈簧測(cè)力計(jì)的示

數(shù)尸大小為2.05N;

(2)運(yùn)用圖示法作出彈簧測(cè)力計(jì)拉力尸的圖示，如圖所示；

(3)用虛線把力尸的箭頭端分別與吊、F2的箭頭端連接，觀察圖形，可以發(fā)

現(xiàn)的規(guī)律是：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)以分力分、F2為鄰邊作平行四邊形其對(duì)角

線等于合力幾

答案：(1)2.05(2)見解析圖

(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)以分力R、F2為鄰邊作平行四邊形其對(duì)角線等于

合力F

4.(2020?廣州模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力廠及質(zhì)量加

的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖所示。

(1)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是O

A.控制變量法B.假設(shè)法

C.理想實(shí)驗(yàn)法D.等效替代法

(2)在保持小車受力相同時(shí)，探究加速度與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正

確的是O

A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝有祛碼的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

D.為得出加速度。與質(zhì)量〃z的關(guān)系而作出a—《圖象

(3)實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分如圖甲所示，其中。、A、8、C、。是計(jì)

數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖，打-“8”

計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為m/so由紙帶求出小車的加速度的大小為

m/s2o(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(4)某同學(xué)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的。一/圖線如圖

乙所示。其中圖線不過原點(diǎn)的原因是，圖線在末端彎曲的原因是

解析：(1)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。

(2)平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)掛小桶，讓小車拖著紙帶在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，A

錯(cuò)誤；每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接

通電源后放小車，C錯(cuò)誤；因?yàn)椤Ｒ?為正比關(guān)系，故為得出加速度a與質(zhì)量相

m

的關(guān)系而作出a-L圖象，D正確。

m

(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.02sX5=0.1s,打8計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小

2

為^0.54m/s;根據(jù)逐差法得a=竽,小車的加速度4=迎右聲^右1.5m/s0

(4)由圖線可知，當(dāng)力/到達(dá)一定的值時(shí)才有加速度，故圖線不過原點(diǎn)的原

因是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力；圖線在末端彎曲的原因是未滿足小車的

質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和石去碼的總質(zhì)量。

答案：(1)A(2)BD(3)0.541.5

(4)未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和

祛碼的總質(zhì)量

5.(2020?南陽(yáng)市上學(xué)期期末)如圖甲所示，為了測(cè)量滑塊與木板間的動(dòng)摩擦

因數(shù)，某同學(xué)將帶有滑輪的長(zhǎng)木板放置在水平桌面上，在靠近滑輪的B處固定

一個(gè)光電門，用質(zhì)量為m的重物通過細(xì)線(與長(zhǎng)木板平行)與質(zhì)量為M的滑塊(帶

遮光條)連接，細(xì)線的長(zhǎng)度小于重物離地面的高度。將滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放，

測(cè)出A、B之間的距離s和遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的遮光時(shí)間to保持滑塊和懸掛

的重物的質(zhì)量不變，改變釋放點(diǎn)A與B間的距離s,多次測(cè)量最終完成實(shí)驗(yàn)。建

立點(diǎn)一s坐標(biāo)系，描出圖線如圖乙所示，求得圖線的斜率為鼠則滑塊與木板間的

動(dòng)摩擦因數(shù)〃=(用斜率上、重力加速度g、遮光條的寬度小滑

塊質(zhì)量M和重物質(zhì)量m表示)。

解析：據(jù)擋光時(shí)間可知，滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為半滑塊從A運(yùn)動(dòng)到

8的過程中，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)能定理得：（mg—〃A?s=g（M+

12{mg—/.tMg)

變式為:

則k=(M+〃M

_m_/(M+m)

解得:〃=而一—2Mg-

〃

答案瑞(M+m)

2Mg

6.（2020?山西運(yùn)城一輪檢測(cè)）如圖所示，利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守

恒定律”實(shí)驗(yàn)的裝置。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

光電門

,4/滑塊

IP▽

祛再和托盤

A.將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平

B.測(cè)出遮光條的寬度d

C.將帶有遮光條的滑塊移至圖示的位置，測(cè)出遮光條到光電門的距離/

D.釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時(shí)間f

E.用天平稱出托盤和祛碼的總質(zhì)量〃?

F.?????????

已知重力加速度為g。請(qǐng)回答下列問題：

（1）為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)量的物理量是（寫出要

測(cè)的物理量名稱及對(duì)應(yīng)該量的符號(hào)）；

（2）滑塊從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到光電門的過程中，所要驗(yàn)證的機(jī)械能守恒的表

達(dá)式為（用上述物理量符號(hào)表示）。

解析：（1）根據(jù)瞬時(shí)速度的定義式可知，遮光條通過光電門的速率為

令滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M,托盤和硅碼下落過程中，系統(tǒng)增加的動(dòng)能為

1.2（m+M）/

AEk=2（A/+m）v^=--斤---

根據(jù)題意可知，系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能即為托盤和硅碼減小的重力勢(shì)能，即為

△Ep=〃2g/

為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需滿足的關(guān)系是mgl=2P

實(shí)驗(yàn)中還要測(cè)量的物理量為滑塊和遮光條的總質(zhì)量M。

（2）滑塊從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到光電門的過程中，所要驗(yàn)證的機(jī)械能守恒的表

達(dá)式為〃儂=吟就

答案：（1）滑塊和遮光條的總質(zhì)量M

7.（2020?綿陽(yáng)市第三次診斷）用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證滑塊（含遮光片）和重

物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。光電門固定在氣墊導(dǎo)軌上B點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

,遮光片光電門

20

A\i<10

氣墊導(dǎo)軌

①用天平測(cè)滑塊（含遮光片）質(zhì)量M和重物質(zhì)量m,用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光片寬

度d。測(cè)得3.0kg,加=1.0kg。

②正確安裝裝置，并調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使其水平，調(diào)整滑輪，使細(xì)線與導(dǎo)軌平行。

③在氣墊導(dǎo)軌上確定點(diǎn)A,讓滑塊由靜止從A點(diǎn)釋放，記錄滑塊通過光電門

遮光片的擋光時(shí)間加；并用刻度尺測(cè)A、B兩點(diǎn)間距離s。

④改變A點(diǎn)位置，重復(fù)第③步，得到如下表數(shù)據(jù):

實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456

s/cm20.030.040.050.060.070.0

4/(XKT?s)2.191.781.551.381.261.17

回答下列問題：

（1）測(cè)遮光片的寬度△時(shí)的情況如圖乙所示，則