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重難點(diǎn)19力學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)考點(diǎn)2025考向預(yù)測(cè)考點(diǎn)1:測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度高考主要考查力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法,并借助基本實(shí)驗(yàn)分析拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。主要考查長(zhǎng)度的測(cè)量和讀數(shù);對(duì)力的研究;“紙帶類(lèi)”實(shí)驗(yàn);探究彈簧彈力與型變量的關(guān)系;驗(yàn)證力的平行四邊形定則;研究平拋運(yùn)動(dòng);力學(xué)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。通常作為第一個(gè)實(shí)驗(yàn)題,考查實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法,難度一般較小??键c(diǎn)2:探究彈簧彈力與型變量的關(guān)系考點(diǎn)3:驗(yàn)證力的平行四邊形定則考點(diǎn)4:研究平拋運(yùn)動(dòng)【情境解讀】【高分技巧】1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(如圖)(2)電火花計(jì)時(shí)器(如圖)工作條件:eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:8V交變電源,電火花計(jì)時(shí)器:220V交變電源))探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律數(shù)據(jù)處理(1)求物體的速度與加速度①利用平均速度求瞬時(shí)速度:vn=eq\f(xn+xn+1,2T)=eq\f(dn+1-dn-1,2T).②利用逐差法求解平均加速度a1=eq\f(x4-x1,3T2),a2=eq\f(x5-x2,3T2),a3=eq\f(x6-x3,3T2)?a=eq\f(a1+a2+a3,3)=eq\f(x4+x5+x6-x1+x2+x3,9T2).③利用速度—時(shí)間圖像求加速度a.作出速度—時(shí)間圖像,通過(guò)圖像的斜率求解物體的加速度;b.剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度.(2)依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)①x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離.②Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2,….③若Δx等于恒量(aT2),則說(shuō)明小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).④Δx=aT2,只要小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.注意事項(xiàng)(1)平行:紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行.(2)兩先兩后:實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)電源,后取下紙帶.(3)防止碰撞:在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng),防止槽碼落地及小車(chē)與滑輪相撞.(4)減小誤差:小車(chē)的加速度應(yīng)適當(dāng)大些,可以減小長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差,加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6~7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.(5)小車(chē)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置釋放.對(duì)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新的方法1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)及速度的測(cè)量方法(如圖)2.獲得加速度方法的改進(jìn)靠重物的拉力獲得加速度→長(zhǎng)木板傾斜靠重力獲得加速度,如圖甲、乙所示.3.用頻閃照相的方法、滴水法或光電計(jì)時(shí)器代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.通過(guò)以上裝置的改進(jìn)能最大限度地減少因長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔的阻力而導(dǎo)致的小車(chē)加速度不恒定,使小車(chē)盡可能做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),以提高實(shí)驗(yàn)的精確度.2.探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理(2)用刻度尺測(cè)出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長(zhǎng)量x,建立直角坐標(biāo)系,以縱坐標(biāo)表示彈力大小F,以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x,在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組(x,F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn),用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái),根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線(xiàn),就可探知彈力大小與形變量間的關(guān)系.注意事項(xiàng)(1)不要超過(guò)彈性限度:實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多,以免彈簧被過(guò)度拉伸,超過(guò)彈簧的彈性限度.(2)盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù):要使用輕質(zhì)彈簧,且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù).(3)觀(guān)察所描點(diǎn)的走向:本實(shí)驗(yàn)是探究型實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前并不知道其規(guī)律,所以描點(diǎn)以后所作的曲線(xiàn)是試探性的,只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線(xiàn)來(lái)連接這些點(diǎn).(4)統(tǒng)一單位:記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位.對(duì)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新的方法實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)1.將彈簧水平放置或穿過(guò)一根水平光滑的直桿,在水平方向做實(shí)驗(yàn).消除了彈簧自重的影響.2.利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù),將彈簧水平放置,且一端固定在傳感器上,傳感器與計(jì)算機(jī)相連,對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時(shí),計(jì)算機(jī)上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖像(如圖所示),分析圖像得出結(jié)論.3.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)原理(1)等效法:一個(gè)力F′的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長(zhǎng)到同一點(diǎn),所以一個(gè)力F′就是這兩個(gè)力F1和F2的合力,作出力F′的圖示,如圖所示.(2)平行四邊形定則:根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示.(3)驗(yàn)證:比較F和F′的大小和方向,若在誤差允許的范圍內(nèi)相等,則驗(yàn)證了力的平行四邊形定則.注意事項(xiàng)(1)彈簧相同:使用彈簧測(cè)力計(jì)前,要先觀(guān)察指針是否指在零刻度處,若指針不在零刻度處,要設(shè)法調(diào)整指針,使之指在零刻度處,再將兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉,兩個(gè)示數(shù)相同方可使用.(2)位置不變:在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同.(3)角度合適:用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),其夾角不宜太小,也不宜太大,以60°~120°之間為宜.(4)盡量減少誤差:在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些;細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向.(5)統(tǒng)一標(biāo)度:在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫(huà)力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些.對(duì)本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)創(chuàng)新的方法常見(jiàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案合力的改進(jìn):橡皮筋伸長(zhǎng)到同一位置→鉤碼(重物)的重力不變分力的改進(jìn):彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(力傳感器,鉤碼的重力))力的大小創(chuàng)新:彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)→橡皮筋長(zhǎng)度的變化4.探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)安裝、調(diào)整背板:將白紙放在復(fù)寫(xiě)紙下面,然后固定在裝置背板上,并用重垂線(xiàn)檢查背板是否豎直.(2)安裝、調(diào)整斜槽:將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,用平衡法檢查斜槽末端是否水平,也就是將小球放在斜槽末端直軌道上,小球若能靜止在直軌道上的任意位置,則表明斜槽末端已調(diào)水平,如圖.(3)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡:讓小球在斜槽的某一固定位置由靜止?jié)L下,并從斜槽末端飛出開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng),小球落到傾斜的擋板上,擠壓復(fù)寫(xiě)紙,會(huì)在白紙上留下印跡.取下白紙用平滑的曲線(xiàn)把這些印跡連接起來(lái),就得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.(4)確定坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)軸:選定斜槽末端處小球球心在白紙上的投影的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,從坐標(biāo)原點(diǎn)O畫(huà)出豎直向下的y軸和水平向右的x軸.?dāng)?shù)據(jù)處理(1)判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線(xiàn)如圖所示,在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3…,把線(xiàn)段OA1的長(zhǎng)度記為l,則OA2=2l,OA3=3l,由A1、A2、A3…向下作垂線(xiàn),與軌跡交點(diǎn)分別記為M1、M2、M3…,若軌跡是一條拋物線(xiàn),則各點(diǎn)的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)之間應(yīng)該滿(mǎn)足關(guān)系式y(tǒng)=ax2(a是待定常量),用刻度尺測(cè)量某點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo)值代入y=ax2求出a,再測(cè)量其他幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值,代入y=ax2,若在誤差范圍內(nèi)都滿(mǎn)足這個(gè)關(guān)系式,則這條曲線(xiàn)是一條拋物線(xiàn).(2)計(jì)算平拋物體的初速度情景1:若原點(diǎn)O為拋出點(diǎn),利用公式x=v0t和y=eq\f(1,2)gt2即可求出多個(gè)初速度v0=xeq\r(\f(g,2y)),最后求出初速度的平均值,這就是做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的初速度.情景2:若原點(diǎn)O不是拋出點(diǎn)①在軌跡曲線(xiàn)上取三點(diǎn)A、B、C,使xAB=xBC=x,如圖所示.A到B與B到C的時(shí)間相等,設(shè)為T(mén).②用刻度尺分別測(cè)出yA、yB、yC,則有yAB=y(tǒng)B-yA,yBC=y(tǒng)C-yB.③yBC-yAB=gT2,且v0T=x,由以上兩式得v0=xeq\r(\f(g,yBC-yAB)).注意事項(xiàng)(1)固定斜槽時(shí),要保證斜槽末端的切線(xiàn)水平,以保證小球的初速度水平,否則小球的運(yùn)動(dòng)就不是平拋運(yùn)動(dòng)了.(2)小球每次從槽中的同一位置由靜止釋放,這樣可以確保每次小球拋出時(shí)的速度相等.(3)坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn),應(yīng)是小球在槽口時(shí),球的球心在背板上的水平投影點(diǎn).(建議用時(shí):60分鐘)【考向一:測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度】1.(2024·天津薊州·三模)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的裝置測(cè)量勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度。(1)下列做法中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度有利的是____________。A.實(shí)驗(yàn)前需要把木板右側(cè)墊高以平衡摩擦力影響。B.選用質(zhì)量盡量小一些的砝碼桶C.開(kāi)始時(shí)讓小車(chē)盡可能接近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.細(xì)繩保持與木板平行(2)圖乙為該小組得到的一條紙帶,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,根據(jù)已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)若實(shí)驗(yàn)中采用的交流電頻率低于50Hz,則計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”)?!敬鸢浮?1)CD(2)1.5(3)偏大【詳解】(1)A.測(cè)量勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度不需要把木板右側(cè)墊高以平衡摩擦力,故A錯(cuò)誤;B.測(cè)量勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度,不能使小車(chē)的加速度太小,所以不能選用質(zhì)量盡量小一些的砝碼桶,故B錯(cuò)誤;C.為了充分利用紙帶,開(kāi)始時(shí)讓小車(chē)盡可能接近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,故C正確;D.為了保證小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的細(xì)繩拉力恒定不變,應(yīng)使細(xì)繩保持與木板平行,故D正確。故選CD。(2)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為根據(jù)逐差法可得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為(3)若實(shí)驗(yàn)中采用的交流電頻率低于50Hz,則實(shí)際打點(diǎn)周期大于,所以代入計(jì)算的時(shí)間間隔偏小,使得計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值相比偏大。2.(2024·天津河西·模擬預(yù)測(cè))某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。(1)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含交流電源、紙帶)、小車(chē)、平板和重物外,在下面的器材中,必須使用的是___________(選填選項(xiàng)前的字母)。A.刻度尺 B.秒表 C.天平(2)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶如圖2所示,在紙帶上依次取O、A、B、C、D……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出打點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v。描繪圖像前,還不知道小車(chē)是否做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔t的要求是(選填“越大越好”、“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)。(3)另一位同學(xué)更換重物后,用下述方法計(jì)算小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度:在紙帶上依次取O、A、B、C、D、E、F若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,如圖3所示。相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別是:、、、、、。則小車(chē)的加速度(保留3位有效數(shù)字)?!敬鸢浮?1)A(2)越小越好(3)0.630【詳解】(1)在下列儀器和器材中,還需要刻度尺,來(lái)測(cè)量各點(diǎn)的位移大小,從而算出各自速度大小,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以測(cè)量時(shí)間不需要秒表和天平。故選A。(2)用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,時(shí)間越小,平均速度越趨近于瞬時(shí)速度,故越小越好;(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà),則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為由逐差法有3.(2024·天津·模擬預(yù)測(cè))(1)在做“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),打出的一條紙帶如圖所示,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器周期,在紙帶上選取O、A、B、C、D5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,小車(chē)加速度(均保留兩位有效數(shù)字)。(2)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)①采用如圖甲所示裝置,質(zhì)量不計(jì)的彈簧下端掛一個(gè)小盤(pán),在小盤(pán)中增添砝碼,改變彈簧的彈力,實(shí)驗(yàn)中做出小盤(pán)中砝碼重力隨彈簧伸長(zhǎng)量x的圖像如圖乙所示。(重力加速度)利用圖乙中圖像,可求得該彈簧的勁度系數(shù)為,小盤(pán)的質(zhì)量為;②為了制作一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),乙同學(xué)選了A、B兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖丙所示的圖像,為了制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì),應(yīng)選彈簧(填“A”或“B”)(3)在某次探究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,描出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示,A、B、C是運(yùn)動(dòng)軌跡上的三個(gè)點(diǎn),以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,已知小球從到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,由軌跡圖來(lái)判斷,A點(diǎn)平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)(選填“是”或“不是”);由圖可計(jì)算得出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為(保留兩位有效數(shù)字);【答案】(1)0.38(2)2000.1A(3)不是1.0【詳解】(1)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,則每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為根據(jù)逐差法計(jì)算小車(chē)加速度為(2)[1]彈簧的勁度系數(shù)為[2]由圖乙可知,不放砝碼時(shí),有解得[3]丙圖中縱坐標(biāo)為彈簧伸長(zhǎng)量,橫坐標(biāo)為拉力,圖線(xiàn)斜率的倒數(shù)為勁度系數(shù),由圖可知彈簧A的勁度系數(shù)小,為了制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì),應(yīng)選彈簧A。(3)[1]根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知小球從A到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也為,由初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移比為可知A點(diǎn)不是拋出點(diǎn);[2]由圖可計(jì)算得出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為4.(2025·江西·一模)某同學(xué)做“探究加速度與物體質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,讓槽碼通過(guò)細(xì)繩拖動(dòng)小車(chē)在長(zhǎng)木板上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(1)先平衡摩擦力,再懸掛槽碼,調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使?fàn)恳≤?chē)的輕繩;(2)如圖乙所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,圖示中標(biāo)出了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=m/s,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(3)按正確的步驟操作,保持槽碼的質(zhì)量m0不變,改變小車(chē)上的砝碼質(zhì)量從而改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M,測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度a,并作出圖像,實(shí)驗(yàn)操作無(wú)誤,下列圖像最符合實(shí)際的是圖丙中的圖線(xiàn)(填“1”“2”“3”或“4”)?!敬鸢浮?1)與長(zhǎng)木板平行(2)0.650.52(3)1【詳解】(1)先平衡摩擦力,再懸掛槽碼,調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使?fàn)恳≤?chē)的輕繩與長(zhǎng)木板平行;(2)[1]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度為[2]小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為(3)根據(jù)題意,由牛頓第二定律有整理得圖像1正確。5.(2024·四川成都·三模)在研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)拖著紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄下的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示,圖中0、1、2、3、4、5、6為連續(xù)選定的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,電源的頻率為。(1)在打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度大小為(結(jié)果保留2位有效數(shù)字),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判斷在誤差允許的范圍內(nèi)小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小為(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(2)在此實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)寫(xiě)出兩種減小誤差的方法:。【答案】0.812.0采用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、多次測(cè)量求平均值【詳解】(1)[1]相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,電源的頻率為50Hz。則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為則,打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的速度大小為[2]由逐差法公式得加速度大小為(2)[3]減小誤差的方法有:采用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(減小摩擦)、多次測(cè)量求平均值、提高測(cè)量工具的精度等。6.(2024·四川內(nèi)江·一模)某同學(xué)利用如圖所示裝置來(lái)探究小車(chē)的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(1)實(shí)驗(yàn)中,必要的措施是______。A.細(xì)線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行B.先釋放小車(chē)再接通電源C.小車(chē)從距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器較遠(yuǎn)的位置釋放D.將長(zhǎng)木板的右端適當(dāng)墊起,以平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板之間的摩擦力(2)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,得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,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)。其中,,,,,,。則小車(chē)的加速度(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)?!敬鸢浮?1)A(2)0.800.40【詳解】(1)AB.為了讓小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),應(yīng)使小車(chē)受力恒定,故應(yīng)將細(xì)線(xiàn)與木板保持水平,同時(shí)為了打點(diǎn)穩(wěn)定,應(yīng)先開(kāi)電源再放紙帶。故A正確;B錯(cuò)誤;C.為了節(jié)約紙帶,小車(chē)從距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器較近的位置釋放。故C錯(cuò)誤;D.本實(shí)驗(yàn)中只是研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),只要摩擦力恒定即可,不需要平衡摩擦力。故D錯(cuò)。故選A。(2)[1]依題意,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)間間隔為根據(jù)逐差法可知,物體的加速度大小為[2]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為【考向二:探究彈簧彈力與型變量的關(guān)系】7.(2024·天津·模擬預(yù)測(cè))某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來(lái)探究彈簧彈力和長(zhǎng)度的關(guān)系,把彈簧上端固定在鐵架臺(tái)的橫桿上,記錄彈簧自由下垂時(shí)下端所到達(dá)的刻度位置。然后,在彈簧下端懸掛不同質(zhì)量的鉤碼,記錄每一次懸掛鉤碼的質(zhì)量和彈簧下端的刻度位置,實(shí)驗(yàn)中彈簧始終未超過(guò)彈簧的彈性限度。再以彈簧受到的彈力為縱軸、彈簧長(zhǎng)度為橫軸建立直角坐標(biāo)系,依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖像,如圖乙所示。由圖像可知:(1)彈簧自由下垂時(shí)的長(zhǎng)度。(保留三位有效數(shù)字)(2)彈簧的勁度系數(shù)。(保留三位有效數(shù)字)(3)關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法正確的是________(請(qǐng)將正確答案對(duì)應(yīng)的字母填在橫線(xiàn)上);A.應(yīng)該先把彈簧水平放置測(cè)量其原長(zhǎng)B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,彈簧應(yīng)保持豎直狀態(tài)C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要在鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)讀數(shù)D.實(shí)驗(yàn)中彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量【答案】(1)10.0(2)40.0(3)BC【詳解】(1)由圖乙可知彈簧拉力為0時(shí),彈簧自由下垂時(shí)的長(zhǎng)度為(2)由胡克定律可知可得彈簧的勁度系數(shù)為(3)A.為了消除彈簧自重的影響,實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)該先把彈簧豎直放置測(cè)量其原長(zhǎng),故A錯(cuò)誤;B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要使彈簧保持豎直狀態(tài),此時(shí)彈簧的彈力等于鉤碼的重力,故B正確;C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要在鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)讀數(shù),故C正確;D.用刻度尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度不是伸長(zhǎng)量,是原長(zhǎng)和伸長(zhǎng)量之和,故D錯(cuò)誤。故選BC。8.(2024·天津·二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)。將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè)。彈簧自然懸掛,待彈簧靜止時(shí),讀出彈簧長(zhǎng)度,記為;彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí),讀出彈簧長(zhǎng)度,記為;在砝碼盤(pán)中每次增加一個(gè)10g的砝碼,彈簧長(zhǎng)度依次記為至,數(shù)據(jù)如下表:代表符號(hào)數(shù)值(cm)24.3527.3529.3531.3333.3635.3537.3739.35(1)由表中數(shù)據(jù)可以看出,所用刻度尺的最小分度為(選“1mm”或“0.1mm”);(2)如圖是根據(jù)表中數(shù)據(jù)做圖像,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長(zhǎng)度與的差值(填“”或“”);(3)通過(guò)圖像可得彈簧的勁度系數(shù)為N/m(取重力加速度)【答案】(1)1mm(2)(3)4.9【詳解】(1)用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)要估讀到分度值的下一位,記錄數(shù)據(jù)的最后一位是估讀位,故刻度尺的最小分度為1mm。(2)彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí),根據(jù)胡克定律可得在砝碼盤(pán)中增加砝碼,根據(jù)胡克定律可得可得可知橫軸是彈簧掛砝碼后彈簧長(zhǎng)度與彈簧掛砝碼盤(pán)時(shí)彈簧長(zhǎng)度的差值。(3)根據(jù)胡克定律,彈簧的勁度系數(shù)為9.(2024·四川綿陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))用如圖所示的裝置探究?jī)筛L(zhǎng)相等的不同彈簧并聯(lián)后的勁度系數(shù)與兩根彈簧各自勁度系數(shù)的關(guān)系。先分別測(cè)量彈簧A和彈簧B掛上不同鉤碼時(shí)的伸長(zhǎng)量,再把兩根彈簧并列掛好,并將下端連接在一起,測(cè)量掛上不同鉤碼時(shí)的伸長(zhǎng)量,測(cè)量結(jié)果如下表。已知每個(gè)鉤碼的重力為0.5N,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
鉤碼數(shù)
伸長(zhǎng)量/cm彈簧1234勁度系數(shù)k/Nm?1A5.0010.0015.0020.0010.0B2.004.006.008.00A+B1.402.804.305.70(1)彈簧B的勁度系數(shù)N/m;彈簧A和B并聯(lián)后的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果都保留3位有效數(shù)字)(2)根據(jù)測(cè)得的勁度系數(shù),可得結(jié)論:在誤差允許范圍內(nèi),兩根并聯(lián)彈簧的勁度系數(shù)兩根彈簧各自勁度系數(shù)之和。(選填“大于”“等于”或“小于”)【答案】(1)(2)等于【詳解】(1)[1][2]由胡克定律可得代入數(shù)據(jù)解得(2)由于顯然在誤差允許的范圍內(nèi),等于并聯(lián)后等效彈簧的勁度系數(shù)。10.(2024·安徽·一模)在老師指導(dǎo)下,實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用圖甲所示裝置“探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系”。重物放在水平放置的力傳感器上面,輕質(zhì)彈簧一端與重物相連,上端與跨過(guò)定滑輪的豎直輕繩連接,在左側(cè)鐵架臺(tái)上固定有一豎直刻度尺,初始時(shí),刻度尺的零刻度線(xiàn)恰與彈簧的上端點(diǎn)M對(duì)齊。在輕繩的右端掛上托盤(pán),緩慢向托盤(pán)中放入砝碼,分別記錄端點(diǎn)M移動(dòng)的距離x及對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F。F-x關(guān)系如圖乙所示,圖中均為已知量,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)由圖乙可得彈簧的勁度系數(shù),重物的質(zhì)量。(2)若拉動(dòng)端點(diǎn)M時(shí)偏離了豎直方向,則彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量值與其真實(shí)值相比將(填“偏大”“偏小”或“不變”)?!敬鸢浮?1)(2)不變【詳解】(1)[1]對(duì)重物受力分析可知對(duì)彈簧由胡克定律得所以彈簧的勁度系數(shù)為[2]時(shí),彈簧拉力為零,力傳感器的示數(shù)等于重物的重力,則解得重物的質(zhì)量(2)根據(jù)上述分析可得當(dāng)M點(diǎn)偏離豎直方向時(shí),x的測(cè)量值與實(shí)際值相比較為圖像中,其斜率依然不變,即為勁度系數(shù)不變,只會(huì)導(dǎo)致傳感器的示數(shù)有所增大。11.(2024·云南大理·模擬預(yù)測(cè))某物理興趣小組為測(cè)量自動(dòng)筆里面被壓縮彈簧的勁度系數(shù),設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):將自動(dòng)筆活動(dòng)端豎直置于電子秤上,當(dāng)豎直向下按下約時(shí)(未觸底且未超過(guò)彈簧彈性限度),穩(wěn)定后電子秤上的讀數(shù)增加了(重力加速度?。?1)這支筆的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)(填“有”或“無(wú)”)影響,這支筆里的彈簧勁度系數(shù)為(保留3位有效數(shù)字)。(2)他們將三根相同的彈簧串起來(lái),豎直掛在圖乙所示的裝置中。某次彈簧上的指針在刻度尺上對(duì)應(yīng)的位置如圖丙所示,該處的讀數(shù)為cm。(3)通過(guò)測(cè)量,他們作出三根彈簧的總長(zhǎng)度與相應(yīng)所掛重物重力即拉力大小的關(guān)系圖像(圖丁),則一根彈簧的勁度系數(shù)(保留3位有效數(shù)字)?!敬鸢浮?1)無(wú)41.0(2)7.20(3)50.0【詳解】(1)[1]沒(méi)有影響,這是由于彈簧受擠壓時(shí)彈力大小可借助于電子秤測(cè)出,所以與筆的重力無(wú)關(guān)。[2]根據(jù)胡克定律,可得彈簧勁度系數(shù)為(2)如圖丙所示,刻度尺分度值為,應(yīng)估讀到下一位,指針對(duì)應(yīng)處的讀數(shù)為。(3)由于有三根彈簧,則彈簧勁度系數(shù)滿(mǎn)足12.(2024·湖北黃岡·一模)某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),所用鉤碼的重力均為2.0N?;卮鹣旅娴膯?wèn)題,不計(jì)一切摩擦。
(1)如圖甲所示,彈簧左、右兩端分別與輕質(zhì)細(xì)繩相連,將兩側(cè)細(xì)繩分別懸掛一個(gè)鉤碼,鉤碼靜止時(shí)彈簧處于水平,則彈簧的彈力大小為N。(保留兩位有效數(shù)字)(2)若得到彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度l的關(guān)系圖線(xiàn)如圖乙所示,則由圖乙可知該彈簧原長(zhǎng)為cm(保留兩位有效數(shù)字),勁度系數(shù)N/m?!敬鸢浮?1)2.0(2)1.5200【詳解】(1)因彈簧左、右兩端分別掛重力為2.0N的鉤碼,可知彈簧的彈力大小為2.0N;(2)[1][2]由圖乙可知該彈簧原長(zhǎng)為l0=1.5cm勁度系數(shù)【考向三:驗(yàn)證力的平行四邊形定則】13.(2024·天津·模擬預(yù)測(cè))某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線(xiàn)掛一重物,彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線(xiàn)系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。(1)為了完成實(shí)驗(yàn),需要記錄下來(lái)的是結(jié)點(diǎn)O的位置以及彈簧測(cè)力計(jì)中力的大小和方向,如果作圖得到的合力與物塊重力,則平行四邊形定則得以驗(yàn)證。(2)為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加嚴(yán)謹(jǐn),實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn),則每次實(shí)驗(yàn)不必要或錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作是()A.使兩彈簧測(cè)力計(jì)的夾角保持不變B.改變O,P點(diǎn)位置C.拉線(xiàn)方向與木板平面平行D.使兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)保持相同(3)實(shí)驗(yàn)小組某同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A超過(guò)了其最大量程,為了保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行且保持原有實(shí)驗(yàn)器材不變,改進(jìn)方法為(任寫(xiě)一種即可)【答案】(1)等大反向(2)AD(3)將彈簧測(cè)力計(jì)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度【詳解】(1)根據(jù)平衡條件可知,如果作圖得到的合力與物塊重力等大反向,則平行四邊形定則得以驗(yàn)證。(2)AD.實(shí)驗(yàn)只需保證結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置,且兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不超過(guò)量程,兩彈簧測(cè)力計(jì)的夾角不需要保持不變,兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不需要保持相同,故AD符合題意;B.改變O,P點(diǎn)位置,多次實(shí)驗(yàn),排除偶然情況的可能性,從而驗(yàn)證力的平行四邊形定則,故B不符合題意;C.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,拉線(xiàn)方向與木板平面平行,故C不符合題意。故選AD。(3)根據(jù)平行四邊形定則,兩分力間的夾角越小,合力越大,實(shí)驗(yàn)小組某同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A超過(guò)了其最大量程,為了保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行且保持原有實(shí)驗(yàn)器材不變,改進(jìn)方法為將彈簧測(cè)力計(jì)B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度。14.(2024·天津·一模)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究互成角度的力的合成規(guī)律。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線(xiàn)掛一重物M。彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線(xiàn)系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和細(xì)線(xiàn)的方向。(1)該實(shí)驗(yàn)用到以下的方法來(lái)選擇兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。有兩種選擇方案,方案一:兩彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛在鐵架臺(tái)上對(duì)拉,方案二:兩彈簧測(cè)力計(jì)置于盡量光滑的水平桌面對(duì)拉,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.對(duì)拉的兩個(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)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為N。(3)下列必要的實(shí)驗(yàn)要求是______。(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力B.彈簧測(cè)力計(jì)B的拉力盡可能大C.細(xì)線(xiàn)方向應(yīng)與木板平面平行D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置【答案】(1)AD(2)3.6(3)AC【詳解】(1)對(duì)拉彈簧測(cè)力計(jì)是為了校準(zhǔn)兩彈簧測(cè)力計(jì),但是在校準(zhǔn)前必須要調(diào)零,然后在水平面上對(duì)拉兩彈簧測(cè)力計(jì),若其讀數(shù)相等,則可正常使用,豎直方向上對(duì)拉時(shí)應(yīng)考慮彈簧自身重力的影響,并且與彈簧的量程無(wú)關(guān)。故AD正確;BC錯(cuò)誤。故選AD。(2)彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度為0.2N,讀數(shù)時(shí)不需要估讀到下一位。所以圖中A的示數(shù)為3.6N。(3)A.實(shí)驗(yàn)通過(guò)作出三個(gè)力的圖示,來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,因此重物M所受的重力必須要測(cè)量。故A正確;B.實(shí)驗(yàn)中彈簧秤的拉力大小要適中,便于作圖即可,不要盡可能的大。故B錯(cuò)誤;C.拉線(xiàn)方向必須與木板平面平行,這樣才能使各力在同一平面內(nèi)。故C正確;D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)都和上一次沒(méi)有關(guān)系,因此不必每次靜止在同一位置。故D錯(cuò)誤。故選AC。15.(2024·天津河?xùn)|·二模)在“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩,細(xì)繩另一端帶有繩套.先用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套并互成角度地拉橡皮條,使橡皮條的結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O,并記下該點(diǎn)的位置O.再用一個(gè)彈簧秤將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O點(diǎn),如圖甲所示.
(1)物理學(xué)有很多的科學(xué)研究方法,本實(shí)驗(yàn)所采用的是__________;A.理想模型法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.演繹推理法(2)圖甲中沿OB方向拉的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N;(保留三位有效數(shù)字)(3)實(shí)驗(yàn)中,在白紙上畫(huà)出的測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,其中O處為結(jié)點(diǎn)位置.圖中的F與兩力中,方向一定沿橡皮筋方向的是;(4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是__________.A.彈簧秤、細(xì)繩、橡皮筋都應(yīng)與木板平行B.橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線(xiàn)在同一直線(xiàn)上C.兩次拉伸橡皮條,只要使橡皮條伸長(zhǎng)到相同長(zhǎng)度即可D.拉橡皮筋的細(xì)繩要適當(dāng)長(zhǎng)些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)些【答案】(1)B(2)3.70(3)(4)AD【詳解】(1)本實(shí)驗(yàn)用一根彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條的效果替代兩根彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條的效果,應(yīng)用了等效替代法。故選B。(2)彈簧測(cè)力計(jì)的精確度為0.1N,因此要估讀到下一位,所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.70N。(3)是通過(guò)平行四邊形得出的值,而是用一個(gè)彈簧拉繩套時(shí)測(cè)得的力,其方向一定沿橡皮筋方向。(4)A.測(cè)量力的實(shí)驗(yàn)要求盡量準(zhǔn)確,為了減小實(shí)驗(yàn)中因摩擦造成的誤差,操作中要求彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行,A正確;B.橡皮筋可以與兩繩夾角的平分線(xiàn)在同一直線(xiàn)上,也可以不在同一直線(xiàn)上,保證每次的結(jié)點(diǎn)相同即可,B錯(cuò)誤;C.本實(shí)驗(yàn)采用“等效法”,為了使兩次拉伸橡皮條的效果相同,要求兩次拉橡皮條時(shí)必須將其結(jié)點(diǎn)拉至同一個(gè)位置,即沿同一個(gè)方向拉伸相同長(zhǎng)度,故C錯(cuò)誤;D.彈簧測(cè)力計(jì)標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些,作圖時(shí)產(chǎn)生的角度誤差會(huì)減小,故D正確。故選AD16.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中,在豎直放置的木板上固定一張白紙。(1)如圖甲,點(diǎn)為三段細(xì)線(xiàn)、、的結(jié)點(diǎn),繞過(guò)固定在木板上的定滑輪后懸掛4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼的重力為),用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地分別拉住細(xì)線(xiàn)、。記下兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)及、、的方向;不改變鉤碼的個(gè)數(shù),改變兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成的角度,多次實(shí)驗(yàn)。以下說(shuō)法正確的是(
)A.圖甲中拉細(xì)線(xiàn)的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3NB.彈簧測(cè)力計(jì)在使用前應(yīng)校零C.多次實(shí)驗(yàn)時(shí)每次點(diǎn)靜止的位置可以不同D.本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法與“曹沖稱(chēng)象”成語(yǔ)故事中所用方法相同(2)再在木板上放置一小滑輪,將細(xì)線(xiàn)繞過(guò)小滑輪,在、、三段細(xì)線(xiàn)上分別掛上3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同的鉤碼,改變小滑輪的位置,平衡時(shí)如圖乙所示。保持、細(xì)線(xiàn)下所掛鉤碼的個(gè)數(shù)不變,改變小滑輪的位置,要使裝置平衡,細(xì)線(xiàn)下所掛鉤碼的個(gè)數(shù)的范圍是?!敬鸢浮?1)BCD(2)(為整數(shù))【詳解】(1)A.由題圖甲可知彈簧測(cè)力計(jì)的最小分度值是0.2N,故讀數(shù)為,A錯(cuò)誤;B.為了減小力的大小的測(cè)量誤差,彈簧測(cè)力計(jì)在使用前應(yīng)校零,B正確;C.每次實(shí)驗(yàn)時(shí)只需要使結(jié)點(diǎn)受到的三段細(xì)線(xiàn)的拉力的合力為零,不需要使點(diǎn)靜止在同一位置,C正確;D.本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是“等效替代法”,與“曹沖稱(chēng)象”成語(yǔ)故事中所用方法相同,D正確。故選BCD。設(shè)一個(gè)鉤碼的重力大小為,則細(xì)線(xiàn)、上的拉力大小分別為它們的合力大小等于細(xì)線(xiàn)OB上的拉力大小F。由可得故細(xì)線(xiàn)下所掛鉤碼的個(gè)數(shù)的范圍是(為整數(shù))17.(2024·山東濟(jì)南·二模)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律:實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將力傳感器通過(guò)一根輕質(zhì)細(xì)繩提起重物保持靜止,記下的示數(shù);②將力傳感器分別固定在左右兩側(cè)桿上,與相連的兩根輕質(zhì)細(xì)繩連接的結(jié)點(diǎn)O處用輕繩OC系上同一重物。系統(tǒng)靜止后,記下O點(diǎn)位置,的示數(shù)及細(xì)繩的方向OA、OB、OC;③在白紙上從O點(diǎn)沿OC反向延長(zhǎng)作有向線(xiàn)段,以為對(duì)角線(xiàn)作平行四邊形,如圖乙所示。用毫米刻度尺測(cè)出線(xiàn)段的長(zhǎng)度分別為;④調(diào)整力傳感器Q的位置,重復(fù)以上步驟?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)下列做法有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________。A.兩側(cè)桿必須用鉛垂線(xiàn)調(diào)整為豎直放置,不能左右傾斜B.兩個(gè)細(xì)繩間夾角越大越好C.記錄細(xì)繩方向時(shí),選取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)D.調(diào)整力傳感器Q的位置時(shí),必須保證結(jié)點(diǎn)O的位置不變(2)在誤差允許的范圍內(nèi),若與滿(mǎn)足關(guān)系式,則能夠證明力的合成遵循平行四邊形定則。(3)某次實(shí)驗(yàn)中,若平衡時(shí)兩細(xì)繩互相垂直,保持繩和結(jié)點(diǎn)O的位置不動(dòng),取下力傳感器Q,將細(xì)繩OB繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度,此過(guò)程中OB繩的拉力(選填“變大”“變小”或“不變”)。【答案】(1)C(2)(3)變大【詳解】(1)A.實(shí)驗(yàn)中研究的是結(jié)點(diǎn)O的受力情況,無(wú)須兩側(cè)桿保持豎直狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B.兩繩之間的夾角可以適當(dāng)大些,便于作圖,減小實(shí)驗(yàn)誤差,但并非越大越好,故B錯(cuò)誤;C.記錄細(xì)繩方向時(shí),應(yīng)選取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn),有利于作出力的圖示,便于減小誤差,故C正確;D.不論結(jié)點(diǎn)在任何位置,平衡時(shí),其它兩個(gè)力的合力總是與第三力是一對(duì)平衡力,故結(jié)點(diǎn)的位置可以不同,故D錯(cuò)誤。故選C。(2)在誤差允許的范圍內(nèi),根據(jù)幾何三角形與力矢量三角形相似,對(duì)應(yīng)邊成比例??傻萌魸M(mǎn)足則能夠證明力的合成遵循平行四邊形定則。(3)作出結(jié)點(diǎn)O受力情況如圖所示,若將OB繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度,OB與豎直方向夾角減小,可看出繩子OB上的拉力將變大。18.(2024·浙江金華·二模)甲、乙兩位同學(xué)為了探究力的合成規(guī)律,分別設(shè)計(jì)了下圖兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。甲利用圓桌、三個(gè)相同的定滑輪、輕繩和鉤碼組裝成了如圖甲裝置;乙利用水平天花板、兩個(gè)相同的定滑輪、輕繩和鉤碼組裝成了如圖乙裝置。(1)有關(guān)圖甲的實(shí)驗(yàn),以下操作正確的是()A.實(shí)驗(yàn)中圓桌必須保持水平B.鉤碼可以換成拉力傳感器,幾個(gè)同學(xué)向下拉動(dòng)拉力傳感器讀出力的大小C.多次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要把結(jié)點(diǎn)拉到同一個(gè)O點(diǎn)D.應(yīng)該在桌面上放置白紙,畫(huà)出幾根繩子對(duì)O點(diǎn)的力的示意圖(2)乙實(shí)驗(yàn)時(shí)三處鉤碼個(gè)數(shù)為nA、nB和nC,以下情況可能存在的有()A.nA=3
nB=3
nC=2B.nA=3
nB=6
nC=5C.nA=2
nB=1
nC=5【答案】(1)B(2)A【詳解】(1)A.實(shí)驗(yàn)中圓桌不必保持水平,但細(xì)線(xiàn)必須與圓桌面保持平行,故A錯(cuò)誤;B.鉤碼可以換成拉力傳感器,幾個(gè)同學(xué)向下拉動(dòng)拉力傳感器讀出力的大小,故B正確;C.結(jié)點(diǎn)位置對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響,多次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不用保證結(jié)點(diǎn)位于同一個(gè)O點(diǎn),故C錯(cuò)誤;D.應(yīng)該在桌面上放置白紙,畫(huà)出幾根繩子對(duì)O點(diǎn)的力的圖示,故D錯(cuò)誤。故選B。(2)A.當(dāng)三力平衡時(shí),三個(gè)力可以構(gòu)成封閉三角形,鉤碼的個(gè)數(shù)nA=3,nB=3,nC=2,可以構(gòu)成力的三角形,則結(jié)點(diǎn)能處于平衡,故A正確;B.鉤碼的個(gè)數(shù)nA=3,nB=6,nC=5時(shí),設(shè)每個(gè)鉤碼的重力為G,則繩子OA、繩子OB和繩子OC中拉力平衡時(shí)的受力分析如圖所示,由幾何關(guān)系得,解得所以左邊OA繩子和中間OC繩子的夾角θ應(yīng)小于90°,但乙同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置無(wú)法讓?duì)?lt;90°,所以鉤碼的個(gè)數(shù)nA=3,nB=6,nC=5,該組數(shù)值不能完成實(shí)驗(yàn),故B錯(cuò)誤;C.鉤碼的個(gè)數(shù)nA=2
nB=1
nC=5,不可以構(gòu)成力的三角形,則結(jié)點(diǎn)不能處于平衡,故C錯(cuò)誤。故選A?!究枷蛩模貉芯科綊佭\(yùn)動(dòng)】19.(2024·天津和平·二模)某同學(xué)采用如圖甲所示的裝置做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn),按以下步驟進(jìn)行:(1)用小錘打擊彈性金屬片,金屬片把A球沿水平方向彈出,同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落,觀(guān)察到兩球同時(shí)落地。改變高度重復(fù)此實(shí)驗(yàn),觀(guān)察到兩球總是同時(shí)落地,這說(shuō)明________。A.平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)C.平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線(xiàn)D.改變擊打力度,可以得到A球水平方向上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(2)為得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,使用如圖乙所示的裝置,實(shí)驗(yàn)前,先將一張帶有小方格的白紙和復(fù)寫(xiě)紙固定在裝置的背板上,鋼球落到傾斜的擋板上后,就會(huì)擠壓復(fù)寫(xiě)紙,在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板,通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置,下列步驟,必要的是________。A.使用密度大、體積小的鋼球B.斜槽要盡可能光滑C.每次實(shí)驗(yàn)鋼球需要從同一位置釋放D.每次實(shí)驗(yàn),擋板需要下降相同的高度E.背板必須豎直放置F.需要用折線(xiàn)將白紙上的各位置連接(3)得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后,以?huà)伋鳇c(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立平面直角坐標(biāo)系,水平向右為x軸,豎直向下為y軸,已知每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),已經(jīng)在軌跡上確定了坐標(biāo)為(5L,5L)的A點(diǎn),若想得到小球水平方向運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,需要再選取縱坐標(biāo)為的B點(diǎn),若B點(diǎn)的橫坐標(biāo)為,則能初步說(shuō)明小球在水平方向的運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。【答案】(1)B(2)ACE(3)20L10L【詳解】(1)觀(guān)察到兩球同時(shí)落地。改變高度重復(fù)此實(shí)驗(yàn),觀(guān)察到兩球總是同時(shí)落地,則說(shuō)明,平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)時(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)。故選B。(2)A.為減少空氣阻力的影響,所以應(yīng)該選用密度大,體積小的鋼球,故A項(xiàng)正確;B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中斜槽不必盡可能光滑,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;C.為保證小球以同一初速度做平拋運(yùn)動(dòng),所以每次實(shí)驗(yàn)鋼球需要從同一位置釋放,故C項(xiàng)正確;D.每次實(shí)驗(yàn),豎直方向加速運(yùn)動(dòng),相同時(shí)間豎直方向位移變大,擋板不是必修需要下降相同的高度,故D項(xiàng)錯(cuò)誤;E.平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向?yàn)樽杂陕潴w,在同一平面,所以背板必須豎直放置,故E項(xiàng)正確;F.需要用光滑的曲線(xiàn)將白紙上的各位置連接,故F項(xiàng)錯(cuò)誤。故選ACE。(3)[1]小球平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),在豎直方向做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在相同時(shí)間內(nèi),其豎直方向的位移之比滿(mǎn)足,由題意可知,第一段時(shí)間內(nèi)豎直位移為5L,所以相同時(shí)間,第二段其位移為15L。則前兩段時(shí)間豎直位移為20L,所以B點(diǎn)的縱坐標(biāo)為20L。[2]若在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),所以其第二段小球的水平位移也為5L,則其前兩段的水平位移為10L,所以B點(diǎn)的橫坐標(biāo)因該為10L。20.(2024·天津河西·一模)為了研究平拋運(yùn)動(dòng),某同學(xué)用如甲圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)下列操作中,必要的是______。A.通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平B.每次都需要從不同位置由靜止釋放小球C.通過(guò)調(diào)節(jié)使木板保持豎直D.盡可能減小斜槽與小球之間的摩擦(2)該同學(xué)得到的痕跡點(diǎn)如圖乙所示,其中一個(gè)偏差較大的點(diǎn)產(chǎn)生的原因,可能是該次實(shí)驗(yàn)時(shí)______。A.小球釋放的高度偏高 B.小球釋放的高度偏低C.小球沒(méi)有被靜止釋放 D.擋板MN未水平放置(3)如丙圖所示,在通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的平拋軌跡上以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,B、C兩點(diǎn)的坐標(biāo)值也已標(biāo)出,則可以推斷出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小。(?。敬鸢浮?1)AC(2)AC(3)1【詳解】(1)[1]A.為了使小球離開(kāi)斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng),需要調(diào)節(jié)斜槽末端水平,A正確;B.為了使小球每次離開(kāi)斜槽后的速度相同,需要在同一位置靜止釋放小球,B錯(cuò)誤;C.為了使小球向下的運(yùn)動(dòng)在豎直方向上,需要調(diào)節(jié)木板保持豎直,C正確;D.只要使小球每次離開(kāi)斜槽后的速度相同,在同一位置釋放即可,無(wú)需減小小球與斜槽之前的摩擦,D錯(cuò)誤。故選AC。(2)[2]由圖可知,第3個(gè)痕跡點(diǎn)與其它痕跡點(diǎn)偏差較大,原因可能是離開(kāi)斜槽是的速度較大,使離開(kāi)斜槽時(shí)速度偏大的原因可能是小球釋放高度偏高,小球沒(méi)有靜止釋放,AC正確。故選AC。(3)[3]由圖可知、兩點(diǎn)間的水平位移等于、兩點(diǎn)間的水平位移,則、兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于、兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔,在豎直方向上根據(jù)逐差公式可知解得、兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為【點(diǎn)睛】本題(3)問(wèn)中,題中并未提及運(yùn)動(dòng)軌跡為從平拋運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)軌跡,所以要通過(guò)觀(guān)察軌跡圖像,利用逐差法計(jì)算出各個(gè)軌跡點(diǎn)的時(shí)間間隔為解題關(guān)鍵。21.(2025·云南昆明·一模)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小。(1)他們利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,用“描跡法”測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小。①關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。A.斜槽軌道末端應(yīng)保持水平B.應(yīng)想辦法盡量減小小球與軌道之間的摩擦C.每次應(yīng)將小球從斜槽軌道上同一位置由靜止釋放D.實(shí)驗(yàn)時(shí),必須控制擋板高度等間距下降②該小組正確實(shí)驗(yàn)后,在方格紙上記錄了小球在不同時(shí)刻的位置如圖乙中a、b、c所示,建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,y軸沿豎直方向,方格紙每一小格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),a、b、c三點(diǎn)的坐標(biāo)分別為a(2L,2L)、b(4L,3L)、c(8L,8L)。小球從a點(diǎn)到b點(diǎn)所用時(shí)間為,b點(diǎn)到c點(diǎn)所用時(shí)間為,則;在小球軌跡上取一個(gè)點(diǎn)d(圖中未畫(huà)出),使得小球從b點(diǎn)到d點(diǎn)和從d點(diǎn)到c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,則d點(diǎn)的縱坐標(biāo)為。③若L=2.45cm,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?.8m/s2,則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s。(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)該實(shí)驗(yàn)小組又設(shè)計(jì)一個(gè)新的方案,如圖丙所示。O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源,O點(diǎn)正前方d處豎直放置一塊毛玻璃,將小球從O點(diǎn)垂直毛玻璃水平拋出,在毛玻璃后方觀(guān)察到小球在毛玻璃上的投影點(diǎn)P,利用頻閃相機(jī)記錄小球在毛玻璃上的投影點(diǎn)P的位置。可得到P沿毛玻璃下降的高度h隨小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丁所示,若該圖像斜率為k,重力加速度為g,則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為。(用k、d和g表示)【答案】(1)AC
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