1、力学实验与创新第1讲力学实验与创新本部分属于高考必考内容，每个实验都有可能考查，但纸带类问题为命题的重点由于实验考查“来源于大纲，而又不拘泥于大纲”的特点，所以在复习中一定要把握实验的灵魂原理，只有在原理性内容掌握之后，才能进行数据的处理和误差分析热点题型一研究匀变速直线运动实验装置图操作要领考查热点研究匀变速直线运动平行：细绳、纸带与长木板平行靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集考装置：器材装配正误考读算：读纸带计数点间位移；计算瞬时速度；计算加速度摩擦力：无须平衡(木板平
2、放或斜放均可)远小于：无须满足(悬挂钩码质量与小车质量) (2019高考全国卷)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_点在打出C点时物块的速度大小为_m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_m/s2(保留2位有效数字)解析根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻
3、度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9. 30 cm，AB1.20 cm, BC1.95 cm, CD2.70 cm, DE3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间T5 s0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC0.233 m/s.由逐差法可得a，解得a0.75 m/s2.答案A0.2330.75纸带的三大应用(1)由纸带确定时间：要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算(2)求解瞬时速度：利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻
4、的瞬时速度如图所示，打n点时的瞬时速度vn. (3)用“逐差法”求加速度如图所示，a. 1.(2018高考北京卷)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律主要实验步骤如下：a安装好实验器材接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F所示c通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下
5、列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出vt图象(3)观察vt图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_vt图象斜率的物理意义是_(4)描绘vt图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该
6、是均匀变化的当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的解析：(1)打点计时器用的是低压交流电源，故选A；打相邻计数点的时间间隔是已知的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)(2)先标出计数点C对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上(3)依据vt图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；vt图象斜率的物理意义是加速度(4)表示的是t内的平均
7、速度，只有当t趋近于零时，才表示瞬时速度因此若用表示各计数点的瞬时速度，对t的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的x越大，x的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差有关(5)如果小球的初速度为0，其速度vt，那么它通过的位移xt，故推出xt2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化答案：(1)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0，其速度vt，那么它通过的位移xt2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀
8、变化热点题型二探究弹力和弹簧伸长之间的关系实验装置图操作要领考查热点探究弹力和弹簧伸长之间的关系操作：弹簧竖直悬挂；待钩码静止时测出弹簧长度作图：坐标轴标度要适中，单位要标注；连线时要使各数据点均匀分布在直线的两侧考装置：器材装配、读数考作图：根据记录数据作相关图线考计算：根据Fx或Fl或mx图象求k (2018高考全国卷)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针现要测量图(a)中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950
9、 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为_cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_N/m(保留3位有效数字)解析实验所用的游标卡尺最小分度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm150.05 mm3.7 cm0.075 cm3.775 cm.托盘中放有质量为m0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力Fmg0.1009.8 N0.980 N，弹簧伸长量为x3.775 cm1.950 cm1.825 c
10、m，根据胡克定律Fkx，解得此弹簧的劲度系数k53.7 N/m.答案3.77553.7探究弹力和弹簧伸长之间关系的三点注意(1)实验中的外力是钩码的重力提供，要注意钩码的个数和弹簧秤的限度(2)橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图象法(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧 2.(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是_A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几根不同的弹簧，分别测出几组拉
11、力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)若某同学采用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图乙中，请作出FL图线由此图线可得出该弹簧的原长L0_ cm，劲度系数k_ N/m.(结果均保留两位有效数字)(3)若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0 作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是_解析：(1
12、)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读数，故B正确弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C错误拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一般不同，故D错误(2)作出FL图线，如图所示弹簧处于原长时，弹力为零，故弹簧的原长L05 cm；图象的函数表达式为Fk(LL0)，故斜率表示劲度系数，劲度系数k N/m20 N/m.(3)当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量L1，但此时所挂重物的重力为0(F0)，结合弹簧弹力的特点
13、可得，Fk(LL0L1)k(LL0)kL1kxkL1，其图象只可能是C图答案：(1)AB(2)图见解析5.020(3)C热点题型三验证力的平行四边形定则实验装置图操作要领考查热点验证力的平行四边形定则等效：同一次实验中橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2 的夹角不要太大或太小作图：选定比例要相同；严格按力的图示要求作平行四边形求合力考读数：弹簧测力计示数考操作：两次拉橡皮条时需将结点O拉到同一位置求合力：根据分力F1、F2 大小与方向用作图法求合力会区分：能区分合力的理论值与实验值 (2018高考天津卷)某研究
14、小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示其中对于提高
15、实验精度最有利的是_解析(1)由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，A、D项错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O必须在同一位置但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点O的位置可以与前一次不同，B项正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，C项正确(2)为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，A项错误；根据纸张大小，选择合适的标度，使图尽量大，所以B项正确，C、D项错误答案(1)BC(2)B验证
16、力的平行四边形定则中的两点说明(1)本实验中一个弹簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计的共同作用效果相同，具有等效替代关系，两次拉橡皮条时结点O完全重合，以保证力F1，F2 的合力与F的作用效果相同(2)实验过程中要同时记录弹簧测力计的示数及拉力方向 3.(2017 高考全国卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计
17、读出测力计的示数如图(b)所示，F的大小为_N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点，此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2 N和F25.6 N.用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合； F合的大小为_N，F合与拉力F的夹角的正切值为_若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N(2)利用
18、平行四边形定则作图；由图可知F合4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.答案：(1)4.0(2)F1、F2和F合如图所示4.00.05热点题型四验证牛顿第二定律实验装置图操作要领考查热点验证牛顿第二定律平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无须重新平衡)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无须满足此要求)其他：细绳与长木板平行；小车靠近打点计时器的位置释放；实验时先接通电源，后释放小车考装置：器材安装正误；平衡摩擦力的方法、标准；质
19、量控制要求测定a：根据纸带或光电门数据计算加速度求结论：描点作aF或a图象，并得出结论判成因：给定异常aF图象，判断其可能成因 “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，试回答下列问题(1)实验中在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有4个计时点未画出根据测量结果计算：打C点时小车的速度大小为_ m/s；小车运动的加速度大小为_ m/s2.(结果保留三位有效数字)(2)平衡好摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一
20、个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度根据小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据作出的aF图线如图丙所示，此图线不通过原点的主要原因是_(3)在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，保持砝码盘中砝码个数不变，小车自身的质量保持不变(已知小车的质量远大于砝码盘和盘中砝码的质量)，在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的m关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车受到的拉力大小为_，小车的质量为_解析(1)纸带上两相
21、邻计数点的时间间隔为T0.10 s，s19.50 cm、s211.00 cm、s312.55 cm、s414.00 cm、s515.50 cm、s617.05 cm，由匀变速直线运动中，物体在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可知打C点时小车的速度大小为vC，代入数值得vC1.18 m/s，小车的加速度大小为a，代入数值得a1.50 m/s2.(2)平衡摩擦力后，F0时就产生了加速度，说明未计入砝码盘的重力(3)当小车上无砝码时，小车加速度为a0，设小车的质量为M，则小车受到的拉力为FMa0；图丁中图线的函数关系式满足kmb，根据牛顿第二定律得F(mM)a，可解得M，F.答
22、案(1)1.181.50(2)未计入砝码盘的重力(3)验证牛顿第二定律的两点体会(1)图象法处理实验数据一直是高考考查的热点，一般会要求根据数据画出图象，根据图象分析误差原因或根据图象斜率和截距等得出相关物理量(2)在实验中如果发现一个量x与另一个量y成反比，那么，x就应与成正比，可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线进行处理 4.某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(
23、1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的st图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出an图象从图象可以看出：当物体质量一定时，
24、物体的加速度与其所受的合外力成正比(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线，但该直线不过原点Can图线仍是直线，但该直线的斜率变大解析：(3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有sat2，结合图乙得加速度a0.39 m/s2.(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a与n成正比，即an图象为过原点的直线an图象的斜率k0.196 m/s2，平衡摩擦力后，下
25、端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm0g(MNm0)a，解得an，则k，可得M0.45 kg.(6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm0gM(Nn)m0g(MNm0)a，解得ang，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B、C项正确答案：(3)0.39(0.370.41均可)(4)an图线如图(5)0.45(0.430.47均可)(6)BC热点题型五探究动能定理实验装置图操作要领考查热点探究动能定理平衡：须平衡摩擦力做功：橡皮筋做的功是变力做功，不能具体求解，须用倍增法改变功的大小小车：靠近打点计时器且接通电
26、源再释放小车；每次小车须由同一位置静止弹出考装置：平衡摩擦力的方法、判断标准求速度：小车获得速度就是纸带上点距均匀的速度考图象：作Wv或Wv2 图象，得出结论 (2017高考北京卷)如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验(1)打点计时器使用的电源是_(选填选项前的字母)A直流电源B交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力正确操作方法是_(选填选项前的字母)A把长木板右端垫高B改变小车的质量在不挂重物且_(选填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩
27、擦力和其他阻力的影响A计时器不打点B计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3如图2所示实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W_，打B点时小车的速度v_(4)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2W图象由此图象可得v2随W变化的表达式为_根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应
28、是_(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2W关系的是_解析(1)打点计时器使用的电源是交流电源，故选B.(2)实验中，平衡摩擦力和其他阻力时，应先不挂重物，把长木板右端适当垫高，在小车后面挂上纸带，接通电源，在打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，给小车一个初速度，若小车拖着纸带做匀速运动，则表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响(3)实验中，可认为小车所受的拉力F大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功WFx2mgx2.在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故vB.(4)由
29、题图3可知，v2kW，斜率k，其单位为m2s2J1.又1 J1 Nm，1 N1 kgms2，故1 J1 kgm2s2，故J1kg1m2s2，因此斜率k的单位为，故与图线斜率有关的物理量应是质量(5)假设完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，对由小车和重物组成的系统，其动能增加量为Ek，考虑到我们按重力做功Wmgx，有EkW，即v2W，故v2W的图象斜率k，保持不变，故选项A正确答案(1)B(2)AB(3)mgx2(4)v2kW，k(4.55.0) m2s2J1质量(5)A探究动能定理的三点说明(1)不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W(2)由于橡皮筋做功而使小
30、车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据(3)以橡皮筋对小车做的功为横坐标，小车获得的速度的平方为纵坐标，作出v2W图线，分析这条直线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系 5.(2019青岛高三第二次联考)某实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放，把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功
31、记为2W1橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出根据第四次的纸带(如图2所示)求得小车获得的速度为_m/s(保留三位有效数字)(2)若根据多次测量数据画出的Wv图象如图3所示，根据图线形状，可知对W于v的关系符合实际的图是_解析：(1)小车的速度应从匀速运动部分取纸带，可得小车获得的速度为2.00 m/s.(2)根据Wmv2，可得W是关于v的二次函数，为开口向上的抛物线，可知应选C.答案：(1)2.00(2)C热点题型六验证机械能守恒定律实验装置图操作要领考查热点验证机械能守恒定律安装：打点计时器竖直安装；纸带沿竖直方向拉直重物：选密度大、质量大的金属块，且靠近打点计
32、时器处释放速度：应用vn，不能用vn或vngt计算考装置：器材选择、装配正误考运算：下落速度的计算；减少重力势能与增加动能的计算考图象：h或h图象的斜率判断机械能守恒 (2019临沂模拟)某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图乙所示的纸带选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为s019.00 cm，点A、C间的距离为s18.36 cm，点C、E间的距离为s29.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物的质量为m1 kg.(1)下列做法正确的有_A图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C
33、实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是_J，打下C点时重物的速度大小是_m/s.(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以为纵坐标、以s为横坐标画出的图象应是下面的_(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是_(写出一条即可)解析(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端，并使纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A、B正确；实验时，应先接通打点计时器的电源再放开
34、纸带，选项C错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项D错误(2)重物减少的重力势能为Epmg(s0s1)2.68 J，由于重物下落时做匀变速运动，根据匀变速直线运动任意时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，打下C点时重物的速度为vC2.28 m/s.(3)物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出mgsmv2，即gsv2，所以s图线应是一条过原点的倾斜直线，选项C正确(4)在实验过程中，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的，克服阻力做功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能答案(1)AB(2)2.
35、682.28(3)C(4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存在阻力)验证机械能守恒的三种方法(1)利用起始点和第n点计算，代入ghn和v，如果在实验误差允许的范围内，ghnv，则说明机械能守恒定律是正确的(2)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB和(vv)的值，如果在实验误差允许的范围内，ghABvv，则说明机械能守恒定律是正确的(3)图象法，从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以v2 为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2h图线若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒 6.某同学用图(a)所示的实验
36、装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz.打出纸带的一部分如图(b)所示该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_(2)已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_Hz.解析：(1)利用做
37、匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B点时重物下落的速度vB；打出C点时重物下落的速度vC.根据加速度的定义，重物下落的加速度大小为a(vCvB)f.(2)根据题述，重物下落受到的阻力为0.01mg，由牛顿第二定律得，mg0.01mgma，解得a0.99g.由0.99g，解得f40 Hz.答案：(1)(2)40热点题型七验证动量守恒定律实验装置图操作要领考查热点验证动量守恒定律安装：斜槽末端切线必须沿水平方向起点：斜槽末端上方l处速度：应用小球平抛的水平位移替代考装置：器材安装、小球选取、O点确定考测量：小球质量的测量和小球平抛运动的水平位移的测
38、量考结论：根据实验数据判断两球碰撞过程中动量是否守恒 某同学用如图甲所示的装置通过半径相同的A、B两球(mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律图甲中PQ是斜槽，QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹重复上述操作10次，得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10次图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐(1)碰撞后B球的水平射程
39、应取为_ cm；(2)在以下选项，哪些是本次实验必须进行的测量？_(填选项序号)A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C测量A球或B球的直径D测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E测量水平槽面相对于O点的高度(3)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是_A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力
40、越大，轨道对被碰小球的阻力越小解析(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm.(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系实验中要测量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到O点的距离x1、x2、x.所以选项A、B、D正确(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故选项C正确答案(1)65.7(2)ABD(3)C抛体法验证动量守恒定律的三点注意(1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(2)安装：如例7
41、图甲所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平(3)找点：用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心就是小球落点的平均位置 7.(2019湖南三湘大联考) 气垫导轨是常用的一种实验仪器它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)采用的实验步骤如下：用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB.调整气垫导轨，使导轨处于水平在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.按下电钮放
42、开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量是_ (2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是_，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是_. (3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？若能，请写出表达式：_.解析：(1)验证动量守恒，需要知道物体的运动速度，在已经知道运动时间的前提下，需要测量运动物体的位移，即需要测量的量是B的右端至D板的距离L2. (2)由于运动前两物体是静止的，故总动量为零，运动后两物体是向相反方向运动的，设向左运动为正，则有mAvAmBvB0，即mAmB0.造成误差的原因：一是测量本身就存在误差，如测量质量、时间、距离等存在误差；二是空气阻力或者是导轨不是水平的等(3)根据能量守恒知，两运动物体获得的动能之和就是弹簧的弹性势能，所以能测出故有Ep.答案：(1)B的右端至D板的距离L2(2)mAmB0原因见解析(3)见解析热点题型八创
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