高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題十 必考 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（二）

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專題十 必考 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（二）考綱解讀實(shí)驗(yàn)名稱考試屬性說明必考加試5.探究作用力與反作用力的關(guān)系1.不要求對研究平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析2不要求對驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律進(jìn)行定量分析實(shí)驗(yàn)誤差.6.研究平拋運(yùn)動(dòng)7.探究做功與物體速度變化的關(guān)系8.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律探究作用力與反作用力的關(guān)系1用彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力的關(guān)系如圖1甲所示，任取A、B兩個(gè)彈簧測力計(jì)，使兩掛鉤鉤住，B固定，A用手拉著彈簧測力計(jì)A受到B的拉力FBA，彈簧測力計(jì)B受到A的拉力FAB.讀出此時(shí)兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)FA和FB，比較FA和FB的大小和方向如圖乙所示，將兩個(gè)彈簧測力計(jì)掛鉤鉤住，B連接一塊木塊，A用手拉著探究在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)A和FB的大小和方向?qū)⒗瓌?dòng)方向改為豎直方向，如圖丙所示，重復(fù)上述探究圖12用力傳感器探究作用力與反作用力的關(guān)系如圖2所示，用兩只力傳感器鉤住對拉從計(jì)算機(jī)屏幕上所顯示的力和時(shí)間關(guān)系圖線中讀出不同時(shí)刻兩只力傳感器間的相互作用力FA和FB，比較FA和FB的大小和方向圖23實(shí)驗(yàn)結(jié)論作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，大小相等、方向相反，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，性質(zhì)相同作用力與反作用力之間的關(guān)系與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)4注意事項(xiàng)(1)使用彈簧測力計(jì)前，應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度(2)彈簧測力計(jì)對拉時(shí)作用力要在同一直線上(3)實(shí)際的彈簧測力計(jì)往往存在一定的誤差，發(fā)現(xiàn)兩彈簧測力計(jì)示數(shù)不等既不能“視而不見”也不能“武斷定論”(4)將彈簧測力計(jì)A和B分別與彈簧測力計(jì)C互拉，通過與C的示數(shù)比較確定兩彈簧測力計(jì)拉力是否相等，是一種“等效替代”的方法(5)同一實(shí)驗(yàn)步驟中，小泡沫塑料位置必須保持不變(6)用力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，也需要調(diào)零(7)用力傳感器對拉時(shí)要使作用力在同一直線上例1(2015浙江9月選考科目試題)在“探究作用力與反作用力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用兩個(gè)力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)將兩個(gè)傳感器按圖3甲方式對拉，在計(jì)算機(jī)屏上顯示如圖乙所示，橫坐標(biāo)代表的物理量是_，縱坐標(biāo)代表的物理量是_圖3(2)(多選)由圖乙可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是()A兩傳感器間的作用力與反作用力大小相等B兩傳感器間的作用力與反作用力方向相同C兩傳感器間的作用力與反作用力同時(shí)變化D兩傳感器間的作用力與反作用力作用在同一物體上答案(1)時(shí)間(t)力(F)(2)AC變式題組1如圖4所示，將兩彈簧測力計(jì)a、b連接在一起，當(dāng)用力緩慢拉a彈簧測力計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不管拉力F多大，a、b兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)總是相等，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明()圖4A這是兩只完全相同的彈簧測力計(jì)B彈力的大小與彈簧的形變量成正比C作用力與反作用力大小相等、方向相反D力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因答案C解析a、b兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別顯示b彈簧的拉力和a彈簧的拉力，這是一對作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律得知，它們的示數(shù)總是相等，說明作用力與反作用力大小相等、方向相反，與彈簧測力計(jì)無關(guān)，故兩只彈簧測力計(jì)不一定完全相同故A錯(cuò)誤，C正確；此實(shí)驗(yàn)不能說明彈力的大小與彈簧的形變量成正比故B錯(cuò)誤；彈簧測力計(jì)的運(yùn)動(dòng)沒有改變，故此實(shí)驗(yàn)不能說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因故D錯(cuò)誤研究平拋運(yùn)動(dòng)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)用實(shí)驗(yàn)的方法描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡(2)用實(shí)驗(yàn)軌跡求解平拋物體的初速度2實(shí)驗(yàn)原理使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，建立直角坐標(biāo)系，測出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y，由公式：xv0t和ygt2，可得v0x.3實(shí)驗(yàn)器材(以斜槽法為例)斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺4實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖5甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端恰好靜止)圖5(2)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點(diǎn)用同樣方法，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)(4)將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開始連接畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖乙所示5實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)固定斜槽時(shí)，要保證斜槽末端的切線水平，保證小球的初速度水平(2)固定木板時(shí)，木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，固定時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直(3)小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放，為此，可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板(4)要在斜槽上適當(dāng)高度釋放小球，使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?，其軌跡由木板左上角到達(dá)右下角，這樣可以減小測量誤差(5)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)(6)計(jì)算小球的初速度時(shí)，應(yīng)選距拋出點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些的點(diǎn)為宜，以便于測量和計(jì)算6判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線(1)原理：若平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線，則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系后，軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)具有yax2的關(guān)系，且同一軌跡上a是一個(gè)特定的值(2)驗(yàn)證方法方法一：代入法用刻度尺測量幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，分別代入yax2中求出常數(shù)a，看計(jì)算得到的a值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)方法二：圖象法建立yx2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對應(yīng)y值的x2值，在yx2坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，并求出該直線的斜率即為a值7計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度(1)平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn))在軌跡上任取一點(diǎn)，測出該點(diǎn)離原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y，就可求出初速度v0.因xv0t，ygt2，故v0x.(2)平拋軌跡殘缺(即無拋出點(diǎn))如圖6所示，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，使A、B間及B、C間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，A、B間與B、C間所用時(shí)間相等，設(shè)為t，則hhBChABgt2.所以t ，所以初速度v0x.圖6例2某?？萍蓟顒?dòng)開展了關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)習(xí)(1)學(xué)習(xí)小組甲為了探究影響平拋運(yùn)動(dòng)水平射程的因素，某同學(xué)通過改變拋出點(diǎn)的高度及初速度的方法做了6次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表.序號拋出點(diǎn)的高度(m)水平初速度(m/s)水平射程(m)10.202.00.4020.203.00.6030.204.00.8040.452.00.6050.454.01.2060.802.00.80若探究水平射程與初速度的關(guān)系，可用表中序號為_的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析若探究水平射程與高度的關(guān)系，可用表中序號為_的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(2)學(xué)習(xí)小組乙在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，將小球做平拋運(yùn)動(dòng)，用頻閃照相機(jī)對準(zhǔn)方格背景照相，拍攝到了如圖7所示的照片，已知每個(gè)小方格邊長為9.8 cm，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間9.8 m/s2.圖7若以拍攝的第一點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被拍攝到的小球位置坐標(biāo)為_小球平拋的初速度大小為_答案(1)1、2、31、4、6(2)(58.8 cm,58.8 cm)1.96 m/s解析(1)探究影響平拋運(yùn)動(dòng)水平射程的因素時(shí)，若探究水平射程和初速度的關(guān)系應(yīng)保持拋出點(diǎn)高度不變，可用1、2、3的三組數(shù)據(jù)；若探究水平射程和高度的關(guān)系，應(yīng)保持初速度不變，可用表中序號為1、4、6的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，水平方向的坐標(biāo)為329.8 cm58.8 cm，豎直方向y(123)9.8 cm58.8 cm，故沒有被拍攝到的小球位置坐標(biāo)為(58.8 cm,58.8 cm)；由hgt2，得t s0.1 s，v0 m/s1.96 m/s.變式題組2在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，小希同學(xué)采用如圖8所示的裝置來獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖8(1)為得到一條軌跡，需多次釋放小球，每次釋放小球的位置_(填“相同”或“任意”)(2)為了測得小球離開斜槽末端時(shí)的速度，該同學(xué)需測量的物理量是_A小球的質(zhì)量B小球下落的時(shí)間C斜槽末端距落點(diǎn)間的水平距離和豎直高度D斜槽末端距釋放點(diǎn)間的水平距離和豎直高度答案(1)相同(2)C解析(1)本實(shí)驗(yàn)要通過多次重復(fù)平拋小球來記錄軌跡，所以每次的軌跡必須相同，因此要求每次將小球從軌道同一位置無初速度釋放；(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，水平方向xv0t，豎直方向hgt2，解得小球離開斜槽末端時(shí)的速度v0x，故需要測量的物理量是斜槽末端距落點(diǎn)間的水平距離x和豎直高度h，選項(xiàng)C正確探究做功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方案一1實(shí)驗(yàn)原理圖9重物通過滑輪牽引小車，當(dāng)小車的質(zhì)量比重物的質(zhì)量大得多且摩擦力忽略不計(jì)時(shí)，可以把重物所受的重力當(dāng)作小車受到的牽引力如圖9所示改變重物的質(zhì)量或者改變小車運(yùn)動(dòng)的距離，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)器材小車、一端帶滑輪的長木板、砝碼、鉤碼、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺等3實(shí)驗(yàn)步驟(1)墊高木板不帶滑輪的一端，平衡摩擦力(2)在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼(3)將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，再釋放小車，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源(4)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)進(jìn)行操作4注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前必須首先平衡摩擦力(2)必須保證所懸掛鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的重力，這時(shí)鉤碼重力才近似等于小車所受的合外力5數(shù)據(jù)處理(1)小車受到的合外力F：大小近似等于所掛鉤碼的重力mg，故用天平測出鉤碼的質(zhì)量m可求Fmg.(2)通過紙帶測小車的位移l.(3)求出合力對小車做的功WFlmgl.(4)通過紙帶求出對應(yīng)位移l時(shí)，小車獲得的速度v.6結(jié)論研究W與v的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)合力對小車做的功W與小車速度的平方成正比，即滿足Wv2.實(shí)驗(yàn)方案二1實(shí)驗(yàn)原理(如圖10所示)圖10(1)一根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離x做功為W.(2)兩根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離x做功應(yīng)為2W.(3)三根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離x做功應(yīng)為3W.(4)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求出小車離開橡皮筋的速度，列表、作圖，由圖象可以確定功與速度變化的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)器材橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、鐵釘?shù)?實(shí)驗(yàn)步驟(1)墊高木板的一端，平衡摩擦力(2)拉伸的橡皮筋對小車做功：用一條橡皮筋拉小車做功W.用兩條橡皮筋拉小車做功2W.用三條橡皮筋拉小車做功3W.(3)測出每次做功后小車獲得的速度(4)分別用各次實(shí)驗(yàn)測得的v和W繪制Wv或Wv2、Wv3、圖象，直到明確得出W和v的關(guān)系4注意事項(xiàng)(1)將木板一端墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，找到長木板的一個(gè)合適的傾角(2)測小車速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上的點(diǎn)均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的部分(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值(4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些5實(shí)驗(yàn)探究的技巧與方法(1)不直接計(jì)算W和v的數(shù)值，而只是看第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中的W和v是第1次的多少倍，簡化數(shù)據(jù)的測量和處理(2)做Wv圖象，或Wv2、Wv3圖象，直到作出的圖象是一條傾斜的直線6實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體速度v與外力做功W間的關(guān)系：W與v2成正比例3如圖11所示是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究做功與物體速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形這時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們把2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放小車在每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測出圖11(1)除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有_；(2)平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測量；(3)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置；橡皮筋做的功Wn10個(gè)間距的距離x(m)10個(gè)間距的時(shí)間T(s)小車獲得的速度vn小車速度的平方v第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn_，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖12所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性圖12答案(1)刻度尺(2)點(diǎn)距均勻(3)2W3W4W5W(4)v見解析圖解析(1)計(jì)算小車速度需要測量紙帶上的點(diǎn)的距離，要用刻度尺(2)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻(3)橡皮筋每增加一條，對小車做的功就增加W.(4)縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點(diǎn)法描出各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連線作出vWn圖象，如圖所示變式題組3某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中采用了如圖13甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖13(1)將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是_(2)如圖乙所示，游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d_cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標(biāo)記，以保證每次拉伸的距離恒定現(xiàn)測得掛一根橡皮條時(shí)，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時(shí)間為t，則滑塊最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為v_(用字母表示)(3)逐條增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時(shí)間，并計(jì)算出對應(yīng)的速度則畫出的Wv2圖象應(yīng)是_答案(1)將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌上，看其是否滑動(dòng)(將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上，看輕推是否勻速運(yùn)動(dòng))(2)0.55(3)一條過原點(diǎn)的直線解析(1)將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌上，看其是否滑動(dòng)(將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上，看輕推是否勻速運(yùn)動(dòng))；(2)游標(biāo)尺零刻度線對應(yīng)的主尺上整數(shù)部分為5 mm，游標(biāo)尺第10條刻度線與主尺某刻度線對齊，100.05 mm0.5 mm，故讀數(shù)為5.5 mm0.55 cm.光電門測量的是運(yùn)動(dòng)物體遮光時(shí)間內(nèi)的平均速度，因?yàn)檎诠鈼l較窄，所以可看作測量的是瞬時(shí)速度，所以v；(3)由動(dòng)能定理有Wmv2，畫出的Wv2圖象是一條過原點(diǎn)的直線驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)，求出做自由落體運(yùn)動(dòng)物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動(dòng)能的增加量，若二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律圖142實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導(dǎo)線兩根(如圖14所示)3實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝器材：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與低壓電源相連(2)打紙帶用手豎直提起紙帶，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器下方附近，先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，取下紙帶，換上新的紙帶重打幾條(35條)紙帶(3)選紙帶：分兩種情況說明若選第1點(diǎn)O到下落到某一點(diǎn)的過程，即用mghmv2來驗(yàn)證，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2 mm的紙帶用mvmvmgh驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時(shí)選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否小于或接近2 mm就無關(guān)緊要了4數(shù)據(jù)處理方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算代入mghn和mv，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，mghn和mv相等，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律方法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算(1)任取兩點(diǎn)A、B，測出hAB，算出mghAB.(2)算出mvmv的值(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若mghABmvmv，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律方法三：圖象法從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2h圖線若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律5實(shí)驗(yàn)結(jié)論在誤差允許的范圍內(nèi)，自由落體運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒6誤差分析(1)測量誤差：減小測量誤差的方法，一是測下落距離時(shí)都從O點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對應(yīng)下落高度測量完，二是多測幾次取平均值(2)系統(tǒng)誤差：由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量Ekmv必定稍小于重力勢能的減少量Epmghn，改進(jìn)辦法是調(diào)整安裝的器材，盡可能地減小阻力7注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直：安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)，以減少摩擦阻力(2)重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料(3)應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，后松開紙帶讓重物下落(4)測長度，算速度：某時(shí)刻的瞬時(shí)速度的計(jì)算應(yīng)用vn，不能用vn或vngt來計(jì)算圖15例4如圖15所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材是_A米尺B秒表C直流電源D交流電源(2)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟，其中操作不當(dāng)?shù)囊粋€(gè)步驟是_A用天平測出重錘的質(zhì)量B按照圖示的裝置安裝器件C先釋放紙帶，后接通電源D測量紙帶上某些點(diǎn)間的距離(3)利用這個(gè)裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出各點(diǎn)之間的距離如圖16所示使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式為a_(用x1、x2、x3、x4及f表示)圖16答案(1)AD(2)C(3)解析(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，還需要測量長度的工具米尺，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源(2)操作不當(dāng)?shù)氖窍柔尫偶垘?，后接通電?3)由xaT2可得，a.變式題組4(20164月浙江選考模擬17)(1)在下列學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，需要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)有_(填字母)A“探究求合力的方法”B“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”C“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”D“探究作用力與反作用力的關(guān)系”(2)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，已有鐵架臺、鐵夾、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，還必須選取的器材是圖中的_(填字母)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中，在重物的正下方地面鋪海綿；調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)限位孔連線為豎直；重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)以上操作可減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_(填序號)答案(1)BC(2)BD解析(1)A需要彈簧秤、刻度尺；D與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器無關(guān)(2)需要B重物，刻度尺D測量下落距離；為了減少摩擦帶來的影響；可以減少偶然誤差5用如圖17甲所示的裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為f的交流電源上，從實(shí)驗(yàn)中打出的幾條紙帶中選出一條理想紙帶，如圖乙所示，從第一個(gè)點(diǎn)O開始選取紙帶上打出的5個(gè)連續(xù)的點(diǎn)O、A、B、C、D，各點(diǎn)距起始點(diǎn)O的距離分別為x1、x2、x3、x4，已知重錘的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則從打下起始點(diǎn)O到打下C點(diǎn)的過程中，重錘重力勢能減少量的表達(dá)式為_，重錘動(dòng)能增加量的表達(dá)式為_(均用題中所給字母表達(dá))圖17答案mgx3m(x4x2)2f2解析從O到C的過程中重錘減少的重力勢能Epmgx3，C點(diǎn)速度vC，周期T，C的動(dòng)能Ekmvm(x4x2)2f2.1如圖1所示，利用彈簧測力計(jì)探究作用力與反作用力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中圖1(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)以下說法正確的是_A若滑塊靜止不動(dòng)，則彈簧測力計(jì)A對B的拉力與B對A的拉力大小相等B若滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則彈簧測力計(jì)A對B的拉力與B對A的拉力大小相等C若滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則彈簧測力計(jì)A對B的拉力與B對A的拉力大小不相等D若滑塊做變加速直線運(yùn)動(dòng)，則彈簧測力計(jì)A對B的拉力與B對A的拉力大小不相等(2)在彈簧測力計(jì)的指針下面放上一點(diǎn)泡沫塑料的作用是_A為了增大指針受到的阻力B可以幫助我們記錄下指針示數(shù)的最大值C防止指針與彈簧測力計(jì)外殼間的摩擦D防止測的力超過彈簧測力計(jì)的測量范圍答案(1)AB(2)B解析(1)彈簧測力計(jì)A對B的拉力與B對A的拉力大小關(guān)系與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，作用力與反作用力總是大小相等，故選項(xiàng)A、B正確(2)在彈簧測力計(jì)的指針下面放上一點(diǎn)泡沫塑料，可以做成帶“記憶功能”的彈簧測力計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中泡沫塑料停在拉力最大的位置上，方便我們記錄指針示數(shù)，故選項(xiàng)B正確2如圖2所示，在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列實(shí)驗(yàn)器材需要的是()圖2A停表 B量角器C打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D彈簧答案C3(2015浙江理綜21)甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)圖3(1)圖3中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材_；乙同學(xué)需在圖中選用的器材_(用字母表示)圖4(2)乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖4所示的兩條紙帶和.紙帶_的加速度大(填“”或“”)，其加速度大小為_答案(1)ABBDE(2)(2.50.2) m/s2解析(1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，讓重物拉著紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)動(dòng)，故需要選擇重錘A和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓鉤碼牽著小車?yán)垘ㄟ^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)動(dòng)，故需要選擇鉤碼E、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B和小車D；(2)由xaT2得連續(xù)相等時(shí)間的位移差越大，加速度越大，故的加速度大，代入得加速度大小為2.5 m/s2.4(2015溫州八校聯(lián)考)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m1 kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖5所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s)，那么：圖5(1)紙帶的_(用字母表示)端與重物相連；(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，物體的速度vB_；(保留2位有效數(shù)字)(3)從起點(diǎn)P到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中物體的重力勢能減少量Ep_，此過程中物體動(dòng)能的增加量Ek_；(g取9.8 m/s2，保留2位有效數(shù)字)(4)通過計(jì)算，數(shù)值上Ep_(填“”或“”)Ek，這是因?yàn)開答案(1)P(2)0.98 m/s(3)0.49 J0.48 J(4)有機(jī)械能損失解析(1)本題借助自由落體運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，故在紙帶上點(diǎn)距會逐漸增大，因此紙帶P端與重物相連；(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論vB102 m/s0.98 m/s；(3)從起點(diǎn)P到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中物體的重力勢能減少量Epmgh0.49 J；物體動(dòng)能的增加量Ekmv0.48 J；(4)因?yàn)樵谙侣溥^程中受到阻力的作用，由動(dòng)能定理可得mghWfEk，而Epmgh，聯(lián)立可知EpEk.5兩個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)：圖6(1)甲同學(xué)采用如圖6甲所示的裝置用小錘擊打彈性金屬片，使A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明_.(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使ACBD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球同時(shí)以相同的初速度v0分別從軌道M、N的末端射出實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是_僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_答案(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析(1)通過對照實(shí)驗(yàn)，說明兩球具有等時(shí)性，由此說明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)兩球在水平軌道上相遇，水平方向上運(yùn)動(dòng)情況相同，說明平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)圖76在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡和求物體的平拋初速度(1)實(shí)驗(yàn)簡要步驟如下：A如圖7所示，安裝好器材，注意斜槽末端水平和木板豎直，記下斜槽末端O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線，檢測斜槽末端水平的方法是_.B讓小球多次從_(“同一”或者“不同”)位置上滾下，記下小球穿過卡片孔的一系列位置C測出曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y，(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭已知)用v0_算出該小球的平拋初速度，實(shí)驗(yàn)需要對多個(gè)點(diǎn)求v0的值，然后求它們的平均值D取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋軌跡(2)研究平拋運(yùn)動(dòng)，下面說法正確的是()A使用密度大、體積小的小球B必須測出平拋小球的質(zhì)量C將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行D盡量減小小球與斜槽之間的摩擦答案(1)讓小球置于槽口任一位置，小球均不發(fā)生滾動(dòng)同一x(2)AC解析(1)A項(xiàng)中根據(jù)平衡，若FNG，小球不會滾動(dòng)，此時(shí)FN豎直向上，說明末端水平B項(xiàng)中要記下小球運(yùn)動(dòng)途中經(jīng)過一系列位置，不可能在一次平拋中完成每次平拋只能確定一個(gè)位置，要確定多個(gè)位置，要求小球每次的軌跡都重合，故小球平拋時(shí)的初速度必須相同，小球每次都從同一位置滾下C項(xiàng)中，由xv0t及ygt2得：v0x.(2)研究平拋運(yùn)動(dòng)，一是盡量減小小球運(yùn)動(dòng)中空氣阻力的影響，二是準(zhǔn)確地描繪出小球的軌跡，故A、C正確7在“探究做功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，常用的兩種實(shí)驗(yàn)方案如圖8所示：甲通過重物提供牽引力，小車在牽引力作用下運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量小車的速度，定量計(jì)算牽引力所做的功，進(jìn)而探究牽引力所做功與小車速度的關(guān)系；乙通過在不同條數(shù)橡皮筋的作用下使小車運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量小車的速度，進(jìn)而探究橡皮筋對小車所做功與其速度的關(guān)系圖8(1)針對這兩種實(shí)驗(yàn)方案，下列說法正確的是_A甲、乙兩種方案均需測定功的具體數(shù)值B甲中小車受恒力作用，而乙中小車受變力作用C甲可以只對一條紙帶研究，而乙必須對多條紙帶研究D甲需要平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，而乙不需要平衡阻力(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖9所示，0、1、2、7為連續(xù)打出的點(diǎn)，電源頻率為50 Hz.根據(jù)這條紙帶，可以判斷他在實(shí)驗(yàn)中采用的方案是_(填“甲”或“乙”)，實(shí)驗(yàn)中小車在外力作用下最終獲得的速度為_m/s.圖9答案(1)BC(2)乙1.75解析(1)甲方案需要測出功的具體數(shù)值，乙方案中各條橡皮筋做功相等，因此不需要測出功的具體數(shù)值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；甲方案中小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，小車所受的力為恒力，乙方案中橡皮筋的長度是變化的，小車所受的力為變力，選項(xiàng)B正確；甲實(shí)驗(yàn)方案可根據(jù)打下的一條紙帶，用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求得速度，并能根據(jù)紙帶測量出重物下落的距離，即可進(jìn)行探究，乙實(shí)驗(yàn)方案中，當(dāng)改變拉力做功時(shí)，用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系，所以必須打足夠多條紙帶才能研究，選項(xiàng)C正確；在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，小車下滑時(shí)受到重力、細(xì)線或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則都要用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得拉力做的功等于合外力對小車做的功，故D錯(cuò)誤(2)在甲實(shí)驗(yàn)中，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)推論xaT2，在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移應(yīng)均勻增大；在乙實(shí)驗(yàn)中，小車先做變加速運(yùn)動(dòng)，在失去外力后做勻速直線運(yùn)動(dòng)由紙帶上的數(shù)據(jù)看出，此小車最后做勻速運(yùn)動(dòng)，故他在實(shí)驗(yàn)中采用的方案是乙小車獲得的最終速度v1.75 m/s.8某學(xué)習(xí)小組做“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖10所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算圖10(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和_(填“交流”或“直流”)電源(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是()A放開小車，能夠自由下滑即可B放開小車，能夠勻速下滑即可C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測量(根據(jù)如圖11所示的紙帶回答)圖11答案(1)交流(2)D(3)B(4)GJ解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源(2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，D正確(3)水平放置木板，放開小車后，小車做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí)，小車的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，小車沒過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線，B正確，A、C、D錯(cuò)誤(4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點(diǎn)比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進(jìn)行測量