（江蘇選考）2018版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題五 物理實(shí)驗(yàn)學(xué)案

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1、 專題五　物理實(shí)驗(yàn) [思維腦圖]　　　　　　　　　　學(xué)前串一串，平時(shí)翻一翻，考前憶一憶　　　　　　　　　　　　　 　　　　 一、力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1．熟知常規(guī)力學(xué)量的測量 物理量 測量工具、使用方法或測量方法 力 ①彈簧測力計(jì)(不超量程，調(diào)零；會讀數(shù))；②力傳感器(調(diào)零) 質(zhì)量 天平(水平放置、調(diào)零；被測物放左盤、砝碼放右盤；會讀數(shù)) 長度 ①刻度尺(要估讀，精度1 mm)；②螺旋測微器(要估讀，精度0.01 mm)；③游標(biāo)卡尺(不估讀，精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三種) 時(shí)間 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下交流電，電火花計(jì)時(shí)器使用220

2、V交流電，打點(diǎn)時(shí)間間隔0.02 s)；②光電計(jì)時(shí)器(記錄擋光時(shí)間Δt)；③秒表(不估讀，精度0.1 s) 速度 ①紙帶：v＝＝；②頻閃照相： v＝＝；③光電門：瞬時(shí)速度v＝(d為遮光板寬度)；④速度傳感器 加速度 ①打點(diǎn)紙帶：a＝；②頻閃照相：a＝；③光電門：a＝或a＝；④v-t圖像：a＝k(斜率) 2．洞悉重要力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn) 實(shí)驗(yàn) 裝置圖 操作要領(lǐng) 考查熱點(diǎn) 速度隨 時(shí)間變 化的規(guī) 律　　 ①平行：細(xì)繩、紙帶與長木板平行 ②靠近：小車釋放前，應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置 ③先后：實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，后釋放小車；實(shí)驗(yàn)后先斷開電源，后取下紙帶 ④適當(dāng)：懸掛鉤碼要

3、適當(dāng)，避免紙帶打出的點(diǎn)太少或過于密集 ①考裝置：器材裝配正誤 ②考讀算：讀紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)間位移；計(jì)算瞬時(shí)速度；計(jì)算加速度 ③摩擦力：無需平衡(木板平放或斜放均可) ④遠(yuǎn)小于：無需滿足(懸掛鉤碼質(zhì)量比小車質(zhì)量) 力的平 行四邊 形定則 ①等效：同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)O位置必須保持不變 ②拉力：沿彈簧測力計(jì)軸線方向拉，橡皮條、彈簧測力計(jì)和細(xì)繩套與紙面平行；兩分力F1、F2的夾角不要太大或太小 ③作圖：選定比例要相同；嚴(yán)格按力的圖示要求作平行四邊形求合力 ①考讀數(shù)：彈簧測力計(jì)示數(shù) ②考操作：兩次拉橡皮條時(shí)需將結(jié)點(diǎn)O拉到同一位置 ③求合力：根據(jù)分力F1、F2大小與方向

4、用作圖法求合力 ④會區(qū)分：能區(qū)分合力的理論值與真實(shí)值 加速度 與物體 質(zhì)量、物 體受力 的關(guān)系 ①平衡：必須平衡摩擦力(改變小車或重物質(zhì)量，無需重新平衡) ②質(zhì)量：重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量(若使用力傳感器或以小車與重物的系統(tǒng)為研究對象，無需滿足此要求) ③其他：細(xì)繩與長木板平行；小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋放；實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，后釋放小車 ①考裝置：器材安裝正誤；平衡摩擦力的方法、標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量控制要求 ②測定a：根據(jù)紙帶或光電門數(shù)據(jù)計(jì)算加速度 ③求結(jié)論：描點(diǎn)作a-F或a-圖像，并得出結(jié)論 ④判成因：給定異常a-F圖像，判斷其可能成因 探究動 能定理 ①平

5、衡：須平衡摩擦力 ②做功：橡皮筋做的功是變力功，不能具體求解，須用倍增法改變功的大小 ③小車：靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且接通電源再釋放小車；每次小車須由同一位置靜止彈出 ①考裝置：平衡摩擦力的方法、判斷標(biāo)準(zhǔn) ②求速度：小車獲得速度就是紙帶點(diǎn)距均勻的速度 ③考圖像：作W-v或W-v2圖像，得出結(jié)論 驗(yàn)證機(jī) 械能守 恒定律 ①安裝：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝；紙帶沿豎直方向拉直 ②重物：選密度大、質(zhì)量大的金屬塊，且靠近計(jì)時(shí)器處釋放 ③速度：應(yīng)用vn＝，不能用vn＝或vn＝gt計(jì)算 ①考裝置：器材選擇、裝配正誤 ②考運(yùn)算：下落速度的計(jì)算；減小重力勢能與增加動能的計(jì)算 ③考圖像：由h

6、或Δh圖像的斜率判斷機(jī)械能是否守恒 二、電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1．熟知常規(guī)電學(xué)量的測量 物理量 測量工具、使用方法或測量方法 電壓 ①電壓表(會選用；會接線；會讀數(shù))；②電壓傳感器；③多用電表電壓擋；④靈敏電流計(jì)與大電阻串聯(lián) 電流 ①電流表(會選用；會接線；會讀數(shù))；②電流傳感器；③多用電表電流擋；④靈敏電流計(jì)與小電阻并聯(lián) 電阻 ①多用電表電阻擋(粗測)；②伏安法(外接法、內(nèi)接法)；③等效替代法測電阻；④電阻箱(接線、讀數(shù))；⑤滑動變阻器(選用、接線) 電動勢 ①伏安法；②伏阻法；③安阻法等 2.洞悉重要電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn) 項(xiàng)目 電路圖 實(shí)驗(yàn)原理 考查熱點(diǎn) 決定導(dǎo)線電

7、阻的因素 ①測Rx：Rx＝(伏安法) ②算ρ：Rx＝ρ，ρ＝ ①考讀數(shù)：U、I、L及d ②考電路：電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯，器材選擇 ③考運(yùn)算：U-I求Rx，求ρ 描繪小燈泡的伏安特性曲線 ①電路：伏安法外接；滑動變阻器分壓式 ②圖像：U-I圖像為曲線(溫度升高，燈絲電阻增大) ①考電路：電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯，器材選擇 ②考作圖：描點(diǎn)、連線畫U-I圖像 ③考運(yùn)算：由U-I圖像求電阻、電功率 測量電源的電動勢和內(nèi)阻 ①伏安法：E＝U＋I(xiàn)r ②安阻法：E＝I(R＋r) ③伏阻法：E＝U＋r ①考電路：電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯，器材選

8、擇 ②考作圖：描點(diǎn)連線畫圖線 ③考運(yùn)算：由U-I或I－1-R或U－1-R－1圖像求E、r 練習(xí)使用多用電表 ①V、A擋：相當(dāng)于電壓表、電流表 ②Ω擋：閉合電路歐姆定律 ③調(diào)零：機(jī)械調(diào)零、歐姆調(diào)零 ④電流方向：紅表筆進(jìn)，黑表筆出 ①考讀數(shù)：電壓、電流、電阻擋的讀值 ②考使用：歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等 ③考黑箱：多用電表探測黑箱內(nèi)的元件 2015～2017年實(shí)驗(yàn)必做題統(tǒng)計(jì) 第10題 第11題 2017 探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 利用繼電器與熱敏電阻制作簡易的溫控裝置 2016 探究金屬電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系 利用光電門與鋼球驗(yàn)證機(jī)械

9、能守恒定律 2015 利用伏安法測量干電池的電動勢和內(nèi)阻 探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動規(guī)律 　二十二、基本儀器的使用和讀數(shù) 長度測量類儀器 1．游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法 游標(biāo)尺 精確度 (mm) 游標(biāo)尺上第n條刻度線與主尺上的某刻度線對齊時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)(mm) 刻度格數(shù) 刻度總長度(mm) 每小格與1 mm相差(mm) 10 9 0.1 0.1 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.1n 20 19 0.05 0.05 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.05n 50 49 0.02 0.02 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.02n 注意：(1)讀數(shù)最后

10、的“0”不能丟，且不需要估讀。 (2)讀數(shù)時(shí)主尺和游標(biāo)尺所用單位要統(tǒng)一，都用mm，最后根據(jù)題目要求轉(zhuǎn)換單位。 (3)游標(biāo)卡尺可以測量長度、深度、內(nèi)徑、外徑等。 2．螺旋測微器讀數(shù)方法 測量值＝固定刻度值(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度×可動刻度上與固定刻度水平線所對的刻度值(注意刻度值要估讀一位)。精確度為0.01 mm。 注意：(1)螺旋測微器讀數(shù)以“mm”為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面一定有三位數(shù)字。 (2)螺旋測微器需要估讀，讀數(shù)時(shí)要估讀到0.001 mm。 [即時(shí)訓(xùn)練] 1．下面各圖均是用游標(biāo)卡尺測量時(shí)的示意圖，圖甲為50分度游標(biāo)卡尺，圖乙為20分度游標(biāo)卡尺，圖丙為10分度游

11、標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)分別為：________；________；________。 解析：題圖甲中，主尺讀數(shù)為42 mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是50分度的，所以讀數(shù)為42 mm＋8×0.02 mm＝42.16 mm；題圖乙中，主尺讀數(shù)為63 mm，游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是20分度的，所以讀數(shù)為63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；題圖丙中，主尺讀數(shù)為29 mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是10分度的，所以讀數(shù)為29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm。 答案：42.16 m

12、m　63.30 mm　29.8 mm 2.用螺旋測微器測某圓柱體的直徑時(shí)，示數(shù)如圖所示，圓柱體的直徑為________mm。 解析：固定刻度上讀數(shù)為4 mm，可動刻度與固定刻度水平線對齊格數(shù)為3.5格(0.5格為估讀)，則螺旋測微器的讀數(shù)為4 mm＋3.5×0.01 mm＝4.035 mm。 答案：4.035 時(shí)間測量類儀器 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法 (1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下的交流電源，電火花計(jì)時(shí)器使用220 V的交流電源，電源頻率都為50 Hz，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個點(diǎn)。 (2)在使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，再放開紙帶，每打完一條紙帶，應(yīng)及時(shí)關(guān)

13、閉電源。 (3)若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上留下的不是點(diǎn)，而是一些短線，這種現(xiàn)象是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針與紙帶的接觸時(shí)間過長而引起的，這時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)低輸入電壓(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用電磁鐵吸附振針來實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)的，調(diào)低電壓減小了電磁鐵對振針的吸引力，可以解決問題)或調(diào)節(jié)振針的高度、振片的高度。 (4)要注意區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙帶上每隔四個計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t＝0.02×5 s＝0.1 s。 2．秒表的讀數(shù)方法 機(jī)械秒表一般由分針和秒針組成，分針的短刻線代表半分鐘，秒針的最小刻度為0.1 s，而且不需要估讀。 [即時(shí)訓(xùn)練] 1．一同學(xué)利用打點(diǎn)

14、計(jì)時(shí)器打出的紙帶分析做減速運(yùn)動的小車的運(yùn)動規(guī)律時(shí)，得到了一條不完整的紙帶，紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)沒有畫出，所用交流電的頻率為50 Hz，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離已標(biāo)在圖中，單位：cm。 (1)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是________s。 (2)小車的加速度大小a＝________m/s2，方向?yàn)開_____(填“A→B”或“B→A”)。 (3)當(dāng)電源頻率低于50 Hz時(shí)，如果仍按頻率為50 Hz的時(shí)間間隔計(jì)算，則測出的速度數(shù)值將比小車速度的真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)因?yàn)閮捎?jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，而相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個計(jì)時(shí)點(diǎn)

15、，故t＝0.1 s。 (2)由逐差法可得x1－x4＝3a1t2，x2－x5＝3a2t2，x3－x6＝3a3t2，求得a1、a2、a3的平均值為a＝＝0.80 m/s2，因?yàn)閺腁到B相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離越來越小，故加速度方向?yàn)锳→B。 (3)當(dāng)交流電的頻率為50 Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個點(diǎn)，當(dāng)交流電的頻率低于50 Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打一次點(diǎn)的時(shí)間間隔將大于0.02 s，即0.02 s小于真實(shí)的時(shí)間間隔，因此測出的速度數(shù)值將比真實(shí)值偏大。 答案：(1)0.1　(2)0.80　A→B　(3)偏大 2．在一次學(xué)校組織的運(yùn)動會上，一位同學(xué)參加400 m跑步比賽，計(jì)時(shí)員用秒表記下該同

16、學(xué)所用的時(shí)間如圖所示，其讀數(shù)為________s。 解析：由秒表的讀數(shù)方法，可得時(shí)間t＝ 短針讀數(shù)t1＋長針讀數(shù)t2＝90 s＋9.8 s＝99.8 s。 答案：99.8 電壓表和電流表 電壓表、電流表的讀數(shù)規(guī)則 1．電壓表、電流表若用0～3 V、0～3 A量程，其最小分度(精確度)分別為0.1 V、0.1 A，應(yīng)估讀到下一位。 2．電壓表若用0～15 V量程，則其最小分度為0.5 V，估讀到最小分度的，以“V”為單位，所讀數(shù)值有一位小數(shù)。 3．電流表若用0～0.6 A量程，則其最小分度為0.02 A，估讀到最小分度的，以“A”為單位，所讀數(shù)值有兩位小數(shù)。 [即時(shí)訓(xùn)練]

17、 如圖所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、圖乙所示。 (1)若使用的是0～3 V量程，讀數(shù)為________V。若使用的是0～15 V量程，讀數(shù)為________V。 (2)若使用的是0～0.6 A量程，讀數(shù)為________A。若使用的是0～3 A量程，讀數(shù)為________A。 解析：(1)對于電壓表，當(dāng)選取0～3 V量程時(shí)，每小格為0.1 V，讀數(shù)為1.68 V，當(dāng)選取0～15 V量程時(shí)，每小格為0.5 V，讀數(shù)為8.4 V。 (2)對于電流表，當(dāng)選取0～0.6 A量程時(shí)，每小格為0.02 A，讀數(shù)為0.47 A，當(dāng)選取0～3 A量程時(shí)，每小格為0.1

18、A，讀數(shù)為2.33 A。 答案：(1)1.68　8.4　(2)0.47　2.33 　二十三、速度和加速度的幾種測量模型 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 [例1]　在“研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)獲得的一條紙帶如圖所示。 (1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為________。 (2)A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x＝________m。 (3)C點(diǎn)對應(yīng)的速度是________m/s，小車運(yùn)動的加速度為________m/s2。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效

19、數(shù)字) (4)若實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)際所用交流電的頻率高于50 Hz，則第(3)問中計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比________。(填“偏大”“偏小”或“不變”) [解析]　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔t＝ s＝0.02 s。 (2)由于每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1 s，A、B間的距離x＝0.30 cm＝0.003 0 m。 (3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間的平均速度，可以求出打下C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小vC＝ m/s＝0.060 m/s。 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Δx＝aT2，可以求出加速度的大小

20、，得a＝ ＝＝0.20 m/s2。 (4)如果實(shí)驗(yàn)中實(shí)際所用交流電的頻率高于50 Hz，那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得，第(3)問中計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比偏小。 [答案]　(1)0.02 s　(2)0.003 0　(3)0.060　0.20　(4)偏小 [備考錦囊]　 1．如何選取紙帶和計(jì)數(shù)點(diǎn) 要選取點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，舍掉剛開始時(shí)比較密集的點(diǎn)跡，從便于測量的地方取一個起點(diǎn)O，然后每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。 2．判定物體運(yùn)動的性質(zhì) 若x1、x2、x3…基本相等，則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動；若Δx＝xm－xn基本相等，則物體在實(shí)驗(yàn)誤差允

21、許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動。 3．由紙帶求物體的運(yùn)動速度 平均速度法：做勻變速直線運(yùn)動的物體，某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即vn＝。 4．由紙帶求物體的加速度 (1)逐差法：如圖所示的紙帶，相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，且滿足x6－x5＝x5－x4＝x4－x3＝x3－x2＝x2－x1，則用a1＝，a2＝，a3＝，算出a1、a2、a3的平均值即物體運(yùn)動的加速度，a＝＝，這樣可使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，準(zhǔn)確性得以提高。 (2)圖像法：由“平均速度法”求出多個點(diǎn)的速度，畫出v-t圖像，直線的斜率即加速度。 光電門 [例2]　如圖所示為用光電門測定鋼球下落時(shí)受到

22、的阻力的實(shí)驗(yàn)裝置，直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出鋼球通過A、B的時(shí)間分別為tA、tB，用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。 (1)鋼球下落的加速度大小a＝__________，鋼球受到的空氣平均阻力Ff＝__________。 (2)本題用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，鋼球通過光電門的平均速度__________(選填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。 [解析]　(1)鋼球通過光電門A、B時(shí)的瞬時(shí)速度分別為

23、：vA＝，vB＝，由vB2－vA2＝2ah得，加速度a＝，由牛頓第二定律得：mg－Ff＝ma，解得： Ff＝mg－。 (2)鋼球通過光電門的平均速度等于該過程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因鋼球做加速運(yùn)動，在中間時(shí)刻時(shí)鋼球球心還沒到達(dá)光電門位置，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。 [答案]　(1)　mg－　(2)< [備考錦囊] 利用光電門研究本實(shí)驗(yàn)的兩個注意點(diǎn) (1)根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，求出滑塊運(yùn)動到光電門時(shí)的速度大小。 (2)通過光電門求出速度，再利用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律求出加速度，進(jìn)而利用牛頓第二定律求力。 頻閃照

24、相 [例3]　某校同學(xué)們在學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動之后的一次課外興趣活動中，利用頻閃照相方法研究小球的自由落體運(yùn)動。如圖所示是其中一小組拍出的照片，他們所用的是每隔 s時(shí)間拍一次的相機(jī)，從某個適當(dāng)?shù)奈恢瞄_始測量，用1、2…6表示第一、第二……第六段相鄰間隔，第一段和第六段相鄰間隔的距離已標(biāo)在圖中。 (1)由圖中信息求出小球加速度的測量值a＝________。 (2)由圖中數(shù)據(jù)，求出小球在位置A時(shí)的瞬時(shí)速度vA＝________m/s。 [解析]　(1)根據(jù)逐差法有x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝aT2，可得xn－x1＝(n－1)aT2，故x6－x1＝5aT2，解得a＝＝9.

25、72 m/s2。 (2)對于第一段間隔，其中間時(shí)刻的速度大小為v1＝，而vA＝v1＋a·，代入數(shù)據(jù)解得vA＝2.472 m/s。 [答案]　(1)9.72 m/s2　(2)2.472 本題與用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測勻變速直線運(yùn)動的加速度實(shí)驗(yàn)形異質(zhì)同，因此在處理數(shù)據(jù)的方法上也相同。對于第(2)問，則要考慮用勻變速直線運(yùn)動的特殊規(guī)律，即一段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，再利用運(yùn)動學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算。　　 DIS系統(tǒng) [例4]　某學(xué)校物理興趣小組，利用光控實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行了“探究自由落體的下落高度與速度之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，光控實(shí)驗(yàn)板上有帶刻度的豎直板、小球、光控門和配套的速度顯示

26、器，速度顯示器能顯示出小球通過光控門的速度?，F(xiàn)通過測出小球經(jīng)過光控門時(shí)每次的速度來進(jìn)行探究。另配有器材：多功能電源、連接導(dǎo)線、重垂線、鐵架臺等。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖甲所示，將光控板豎直固定，連好電路； ②在光控實(shí)驗(yàn)板的合適位置A處固定好小球及光控門B，并測出兩者間距離h1； ③接通光控電源，使小球從A處由靜止釋放，讀出小球通過B時(shí)的速度值vB1； ④其他條件不變，調(diào)節(jié)光控門B的位置，測出h2、h3、…，讀出對應(yīng)的vB2、vB3、…； ⑤將數(shù)據(jù)記錄在Excel軟件工作簿中，利用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，如圖乙所示，小組探究，得出結(jié)論。 在數(shù)據(jù)分析過程中，小明同學(xué)先得出了vB-

27、h圖像，繼而又得出vB2-h圖像，如圖丙、丁所示。 請根據(jù)圖像回答下列問題： (1)小明同學(xué)在得出vB-h圖像后，為什么還要作出vB2-h圖像？ (2)若小球下落過程機(jī)械能守恒，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理結(jié)果，你能否得出重力加速度g？如果能，請簡述方法。______________________________________________。 [解析]　(1)先作出的vB-h圖像，不是直線，不能準(zhǔn)確判定vB與h的關(guān)系。但從圖像形狀知可以考慮vB2-h圖像，從而找出vB2、h之間的線性關(guān)系。 (2)能。機(jī)械能守恒，只需驗(yàn)證方程mgh＝mv2成立，即由v2-h得圖像的斜率k＝2g

28、，所以可得g＝k。 [答案]　見解析 本題用DIS系統(tǒng)測得速度和物體下落的高度，建立起相關(guān)圖像，利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，一定要明確圖像的物理意義。　　 　二十四、力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 1．某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。 (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

29、 上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號)。 (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為________m/s。比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。 解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先向左推物塊使彈簧壓縮，測量出彈簧壓縮量，然后把紙帶向左拉直，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，故正確的操作順序是④①③②。 (2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線運(yùn)動，

30、由M紙帶可知物塊脫離彈簧時(shí)的速度v＝＝ m/s≈1.29 m/s。比較M、L兩紙帶，物塊脫離彈簧后在相同時(shí)間內(nèi)的位移M的比L的大，則M紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊在脫離彈簧后的速度大，即M紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。 答案：(1)④①③②　(2)1.29　M 2．某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。 (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量

31、可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________。 (2)已測得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。 解析：(1)重物勻加速下落時(shí)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律得vB＝＝f(s1＋s2) vC＝＝f(s2＋s3) 由s3－s1＝2aT2得 a＝。 (2)根據(jù)牛頓第二定律，有mg－kmg＝ma 根據(jù)以上各式，化簡得f＝ 代入

32、數(shù)據(jù)可得f≈40 Hz。 答案：(1)f(s1＋s2)　f(s2＋s3) f2(s3－s1)　(2)40 3．(2017·南京二模)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究動能定理。他通過測量小車所受合外力(近似等于懸掛鉤碼的重力)做的功和小車動能的增量進(jìn)行探究，所用小車質(zhì)量為M，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)操作如下： ①用游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度d； ②安裝好實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)整墊塊位置使長木板的傾角合適，將小車放在長木板上某一位置A，用刻度尺量出小車上的遮光片到光電門的距離L； ③在細(xì)線左端掛一個質(zhì)量為m0的鉤碼，將小車從A位置由靜止釋放，記錄下遮光片通過光電門的時(shí)間t； ④保持小車質(zhì)量不變，

33、逐次增加懸掛鉤碼個數(shù)，重復(fù)步驟③，并將各次實(shí)驗(yàn)中遮光片通過光電門的時(shí)間記錄到下表中： 懸掛鉤碼個數(shù)n 1 2 3 4 5 t/ms 11.79 8.16 6.71 5.77 5.14 /(×104 s－2) 0.78 1.50 2.22 3.00 3.78 回答下列問題： (1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法錯誤的是________。 A．要將小車從同一位置由靜止釋放 B．改變懸掛鉤碼的數(shù)量后，要重新平衡摩擦力 C．實(shí)驗(yàn)中需保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 D．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行 (2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度如圖乙所示

34、，則遮光條的寬度d＝________mm。 (3)請根據(jù)表中測量數(shù)據(jù)，以懸掛鉤碼的個數(shù)n為橫軸，以為縱軸，在坐標(biāo)紙上作出n圖像。 (4)能否僅依據(jù)“n圖像是一條過原點(diǎn)的直線”就得出“合外力對小車做的功等于小車動能增量”的結(jié)論？________(選填“能”或“不能”), 理由是________________。 解析：(1)每次都要將小車從同一位置由靜止釋放，這樣才能保證每次拉力做功相同，故A正確；由于平衡摩擦力之后有Mgsin θ＝μMgcos θ，故tan θ＝μ，所以無論懸掛鉤碼的數(shù)量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤；

35、為了使小車受到的合外力等于懸掛鉤碼的重力，所以需要保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確；為保證細(xì)線的拉力沿長木板的方向，所以應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行，故D正確。 (2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d＝10 mm＋0×0.1 mm＝10.0 mm。 (3)根據(jù)描點(diǎn)法可得： (4)根據(jù)nm0gL＝M2，解得＝·n，故只有當(dāng)所作出的圖線斜率等于時(shí)，才可得出這個結(jié)論。 答案：(1)B　(2)10.0 (3)見解析圖　(4)不能　只有當(dāng)所作出的圖線斜率等于時(shí)，才可得出這個結(jié)論 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的常見處理方法： 1．列表法：將測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的

36、表格之中，可以分析兩物理量間的定性關(guān)系。 2．圖像法：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)過直線，或在直線兩側(cè)均勻分布。 3．函數(shù)法：根據(jù)圖像得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式。 [例1]　在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。 (1)某同學(xué)先把彈簧放在水平桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長為L0，再把彈簧豎直懸掛起來，然后用鉤碼掛在彈簧下端，測出彈簧的長度為L，把L－L0作為彈簧的伸長量x1，改變鉤碼個數(shù)重復(fù)操作。由于彈簧自身重力的影響，最后作出的F-x圖像，可能是下圖中的(　　) (2)另一同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到

37、彈力與彈簧長度的圖像如圖所示。下列表述正確的是(　　) A．a(chǎn)的原長比b的長 B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比 (3)為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼。實(shí)驗(yàn)測出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對應(yīng)點(diǎn)已在圖上標(biāo)出，請作出m-l的關(guān)系圖線。彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)由于彈簧自身重力的原因，在不施加外力，把彈簧豎直懸掛起來時(shí)，彈簧有一定的伸長量，根據(jù)公式F＝kΔx可知圖像是一條傾斜的直線，故C正確。 (2)F＝0時(shí)，彈簧處

38、于原長，由題圖可知，b的原長比a的長，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，所以a的勁度系數(shù)比b的大，由于圖像沒有通過原點(diǎn)，即彈簧的長度等于原長加變化量，即彈簧的長度和彈力不成正比，綜上所述，B正確。 (3)如圖所示： 由胡克定律F＝kx得：k＝＝＝gk斜≈0.255 N/m。 [答案]　(1)C　(2)B　(3)見解析圖 0．255(0.248～0.262均可) [即時(shí)訓(xùn)練] (2016·浙江高考)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m。如圖甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)，在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下

39、： (1)若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為______N。 (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 解析：(1)根據(jù)胡克定律，彈簧OC伸長1.00 cm時(shí)彈簧的彈力Fc＝kΔx＝500×1.00×10－2 N＝5.00 N；由題圖可知彈簧秤a的讀數(shù)Fa＝3.00 N，根據(jù)勾股定理，F(xiàn)a2＋Fb2＝Fc2，解得Fb＝4.00 N。 (2)改變彈簧秤b與OC

40、的夾 角時(shí)，由于保持彈簧伸長1.00 cm不變，因而Fa與Fb的合力F保持不變，根據(jù)平行四邊形定則，F(xiàn)a、Fb合成的平行四邊形如圖所示(?OAC′B)，當(dāng)彈簧秤b與OC的夾角變小時(shí)，其力合成的平行四邊形為?OA′C′B′，由圖可知a、b兩彈簧秤的示數(shù)都將變大。 答案：(1)3.00(3.00～3.02)　4.00(3.90～4.10)(有效數(shù)字不作要求)　(2)變大　變大 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1．本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”。 2．對實(shí)驗(yàn)步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點(diǎn)。 [例2]　(2017·南京模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來

41、驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M，彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于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)的位置和拉線的方向。 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖乙中彈簧測力計(jì)的示數(shù)為________N。 (2)(多選)下列的實(shí)驗(yàn)要求中不必要的是________。 A．細(xì)線應(yīng)盡可能長一些 B．應(yīng)測量重物M所受的重力 C．細(xì)線AO與BO之間的夾角應(yīng)盡可能大于90° D．改變拉力的大小與方向，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)(多選) 圖丙是

42、在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的圖示，下列說法正確的是________。 A．圖中的F是力F1和F2合力的理論值 B．圖中的F′是力F1和F2合力的理論值 C．F是力F1和F2合力的實(shí)際測量值 D．本實(shí)驗(yàn)將細(xì)繩都換成橡皮條，同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (4)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。 A．理想實(shí)驗(yàn)法　　　 B．等效替代法 C．控制變量法 D．建立物理模型法 [解析]　(1)題圖乙中彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為3.80 N。 (2)本實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測力計(jì)合力的大小和方向是一定的，與重物M的重力等大反向，故應(yīng)測量重物M的重力，但進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒有必要保持O點(diǎn)位置不變，細(xì)線長些便于更準(zhǔn)

43、確地確定兩拉力的方向，但沒必要一定使夾角大于90°，故不必要的為C、D。 (3)題圖丙中的F′是F1和F2兩力根據(jù)平行四邊形定則所作出的合力的理論值，而F為F1和F2的合力的實(shí)際值，A錯誤，B、C正確；本實(shí)驗(yàn)將細(xì)線換成橡皮條并不影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，D正確。 (4)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法為等效替代法，B正確。 [答案]　(1)3.80(3.79～3.81)　(2)CD　(3)BCD　(4)B [即時(shí)訓(xùn)練] (2015·安徽高考)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn)，兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計(jì)分別拉住兩

44、個細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置，如圖所示。請將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整： (1)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置，記為O； (2)記錄兩個彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點(diǎn)，用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線； (3)只用一個彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O，記錄測力計(jì)的示數(shù)F3，________________________________________________________________________ ________________________________________________

45、________________________； (4)按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3； (5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F； (6)比較________的一致程度，若有較大差異，對其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 解析：(3)用鉛筆描出繩上的幾個點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線(畫拉力的方向)，目的是畫出同兩分力產(chǎn)生相同效果的這個力的方向。 (6)F與F3作比較，即比較用平行四邊形作出的合力和產(chǎn)生相同效果的實(shí)際的力是否相同，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則的正確性。 答案：(3)沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點(diǎn)，用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線　

46、(6)F與F3 加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系 1．實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。 2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3．實(shí)驗(yàn)條件：M?m，只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。 4．作圖：畫出a-F圖像和a-圖像并進(jìn)行分析。 [例3]　(2017·鎮(zhèn)江三模)某實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)用如圖1所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量為m，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的交流電的頻率為50 Hz。實(shí)驗(yàn)步驟

47、如下： A．按圖1安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計(jì)相連的細(xì)線豎直； B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運(yùn)動； C．掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度； D．改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C，求得小車在不同合力作用下的加速度。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程，回答以下問題： (1)對于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。 A．小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等 B．實(shí)驗(yàn)過程中砝碼盤處于超重狀態(tài) C．與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行 D．彈簧測力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為砝碼和砝碼盤總重力的一半 E．砝碼和砝碼盤的總

48、質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (3)由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖像如選項(xiàng)圖所示，與本實(shí)驗(yàn)相符合的是________。 [解析]　(1)由題圖1可知，小車的加速度是砝碼盤的加速度大小的2倍，故A錯誤；實(shí)驗(yàn)過程中，砝碼盤向下加速運(yùn)動，處于失重狀態(tài)，故B錯誤；與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行，保證拉力沿著長木板方向，故C正確；實(shí)驗(yàn)過程中，砝碼盤向下加速運(yùn)動，處于失重狀態(tài)，故彈簧測力計(jì)的讀數(shù)小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，故D錯誤；由于

49、不是以砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的條件，故E錯誤。 (2)在勻變速直線運(yùn)動中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，即Δx＝aT2，由題圖2知，本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理可采用兩分法，解得：a＝×10－2 m/s2＝0.88 m/s2。 (3)由題意可知，小車的加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)該是成正比，即為過原點(diǎn)的一條傾斜直線，故A符合。 [答案]　(1)C　(2)0.88　(3)A [即時(shí)訓(xùn)練] 用如圖甲所示的裝置探究加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系，現(xiàn)有如下一些操作： 甲 (1)在實(shí)驗(yàn)中，要進(jìn)行“平衡摩擦力”的操作，下列關(guān)于“平衡摩擦力”

50、的說法正確的是(　　) A．平衡摩擦力的目的是為了使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力 B．平衡摩擦力的目的是為了使小車受到繩子的拉力等于所掛砂桶的總重力 C．平衡摩擦力時(shí)，繩子上不掛砂桶，也不掛紙帶，只通過改變斜面的傾角，使小車在斜面上能勻速下滑 D．平衡摩擦力時(shí)，不改變斜面的傾角，繩子掛上質(zhì)量適當(dāng)?shù)纳巴?，使小車在斜面上能勻速下? (2)選擇適當(dāng)?shù)男≤嚭晚来a的總質(zhì)量、砂和砂桶的總質(zhì)量，讓小車由靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置無初速釋放，得到如圖乙所示的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出。用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作

51、頻率為50 Hz，則小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。 乙 (3)保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，得到對應(yīng)的加速度，這是為了探究“________________不變，加速度與__________________的關(guān)系”。 解析：(1)平衡摩擦力的目的是為了使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力，選項(xiàng)A正確，B錯誤；平衡摩擦力時(shí)，繩子上不掛砂桶，通過改變斜面的傾角，使小車拖著紙帶在斜面上能勻速下滑，選項(xiàng)C、D錯誤。 (2)根據(jù)Δx＝aT2可知：－＝2a1T2，－＝2a2T2，解得：a＝(a1＋a2)＝＝ m/s2

52、＝0.40 m/s2。 (3)題述實(shí)驗(yàn)操作是為了探究“合外力不變，加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系”。 答案：(1)A　(2)0.40　(3)合外力　小車和砝碼的總質(zhì)量 探究動能定理 在探究動能定理時(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圖像，也可以拓展為與W或v2相關(guān)的物理量間的關(guān)系圖像，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＝mv2－mv02計(jì)算出動能的變化量，兩者比較即可。 [例4]　(2017·江蘇高考)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M＝200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m＝

53、10.0 g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電。 (1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________________。 (2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝________m/s。 (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對小車做的功W。利用Ek＝Mv2算出小車動能，并求出動能的變化量ΔEk。計(jì)算結(jié)果

54、見下表。 W/×10－3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/×10－3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出ΔEk-W圖像。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F＝______N。 [解析]　(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動，表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響。 (2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度 v1＝ m/s＝0.228 m/s。 (

55、3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，如圖所示： (4)由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，則有F＝mg＝×0.01×9.80 N≈0.093 N。 [答案]　(1)小車做勻速運(yùn)動　(2)0.228　(3)見解析圖　(4)0.093 [即時(shí)訓(xùn)練] (2017·南通二模)探究外力做功與物體動能變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中力傳感器讀數(shù)和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的測量數(shù)據(jù)等，可分別求得外力對小車做功和小車動能的變化。 (1)(多選)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的有________。 A．調(diào)整墊塊的高度，改變鉤碼質(zhì)量，使小車能在木板上做勻速運(yùn)動 B．調(diào)整滑輪的高度，使連接小車的細(xì)

56、線與木板平行 C．實(shí)驗(yàn)中要始終滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 D．若紙帶上打出的是短線，可能是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器輸入電壓過高造成的 (2)除了圖甲中所注明的器材外，實(shí)驗(yàn)中還需要交流電源、導(dǎo)線、刻度尺和________。 (3)某次實(shí)驗(yàn)中打出了一條紙帶，其中一部分如圖乙所示，各個打點(diǎn)是連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)， A、B、D、E、F各點(diǎn)與O點(diǎn)的距離如圖，若小車質(zhì)量為m、打點(diǎn)周期為T，且已讀出這次實(shí)驗(yàn)過程中力傳感器的讀數(shù)F，則A、E兩點(diǎn)間外力做功W＝________，小車動能變化ΔEk＝________；在不同次實(shí)驗(yàn)中測得多組外力做功Wi和動能變化ΔEki的數(shù)據(jù)，作出WΔEk圖像如圖丙所示，圖線斜率約等于1，由

57、此可得到的結(jié)論是__________________________。 (4)每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，拉力F做的功W總略小于小車動能的變化ΔEk，請分析出現(xiàn)這種情況的可能原因 ______________________________________。(寫出1條) 解析：(1)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)在不掛鉤碼的情況下，調(diào)整墊塊的高度，使小車能在木板上做勻速運(yùn)動，A錯誤；為使細(xì)線的拉力沿木板方向，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使連接小車的細(xì)線與木板平行，B正確；因有力傳感器，故實(shí)驗(yàn)中沒必要始終滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，C錯誤；若紙帶上打出的是短線，可能是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器輸入電壓過高造成的，D正確。 (2)根據(jù)

58、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊字?，為?jì)算小車動能的變化，實(shí)驗(yàn)中還需要天平測量小車的質(zhì)量。 (3)A、E兩點(diǎn)間外力做功W＝F(s4－s1)，小車在A點(diǎn)的速度vA＝，在E點(diǎn)的速度vE＝，小車動能變化ΔEk＝m(vE2－vA2)＝；作出WΔEk圖像圖線斜率約等于1，說明W＝ΔEk，由此得到結(jié)論是：外力對小車所做的功等于小車動能的增量。 (4)拉力F做的功W總略小于小車動能的變化ΔEk，可能原因是平衡摩擦力時(shí)木板墊得過高，一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。 答案：(1)BD　(2)天平　(3)F(s4－s1) 　外力對小車所做的功等于小車動能的增量 　(4)平衡摩擦力時(shí)木板墊得過高 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1．

59、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理 方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。代入ghn和vn2，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ghn＝vn2，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。任取兩點(diǎn)A、B測出hAB，算出ghAB；算出vB2－vA2的值；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若ghAB＝vB2－vA2，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法三：圖像法。從紙帶上選取多個點(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)繪出v2-h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。 2．誤差分析 教材中驗(yàn)證機(jī)械能守

60、恒定律的實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動進(jìn)行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差。而利用豎直上拋運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，動能的減少量略大于重力勢能的增加量，所以在對誤差進(jìn)行分析時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結(jié)論。 [例5]　　(2016·江蘇高考)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點(diǎn)。光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。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t可由計(jì)時(shí)器測出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的

61、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)之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。 (1)用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離。 A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端 B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心 C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端 (2)用ΔEk＝mv2計(jì)算鋼球動能變化的大小。用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm。某次測量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s。則鋼球的速度為v＝________m/s。 (3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ΔEp

62、(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點(diǎn)？請說明理由。 (4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。 [解析]　(1)高度變化要比較鋼球球心的高度變化。 (2)毫米刻度尺讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米下一位，由v＝代入數(shù)據(jù)可計(jì)算出相應(yīng)速度。 (3)從表中數(shù)據(jù)可知ΔEk＞ΔEp，若有空氣阻力，則應(yīng)為ΔEk＜ΔEp，所以不同意他的觀點(diǎn)。 (4)實(shí)驗(yàn)中遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度大

63、于鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度，因此由ΔEk＝mv2計(jì)算得到的ΔEk偏大，要減小ΔEp與ΔEk的差異可考慮將遮光條的速度折算為鋼球的速度。 [答案]　(1)B　(2)1.50(1.49～1.51均可)　1.50(1.49～1.51 均可)　(3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇斐搔k小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp。　(4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的長度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝v。 [即時(shí)訓(xùn)練] (2016·北京高考)利用如圖甲所示裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。 (1)為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的________。 甲 A．動能變化量

64、與勢能變化量 B．速度變化量和勢能變化量 C．速度變化量和高度變化量 (2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是________。 A．交流電源　 B．刻度尺　　C．天平(含砝碼) (3)實(shí)驗(yàn)中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。 乙 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的重力勢能變化量ΔEp＝__________，動能變化量ΔEk＝______

65、______。 (4)大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是________。 A．利用公式v＝gt計(jì)算重物速度 B．利用公式v＝ 計(jì)算重物速度 C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D．沒有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法 (5)某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒：在紙帶上選取多個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量它們到起始點(diǎn)O的距離h，計(jì)算對應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v，描繪v2-h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點(diǎn)的直線，則重物下落過程中機(jī)械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。 解析：(1)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，重物下落，重力勢能減少，動能增加，要驗(yàn)證機(jī)械能是

66、否守恒，需比較重物下落過程中任意兩點(diǎn)間的動能變化量與勢能變化量大小是否相等，故選A。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)用到電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則必須使用交流電源。在計(jì)算動能和勢能變化量時(shí)，需用刻度尺測量位移和重物下落高度。在比較動能變化量和勢能變化量是否相等時(shí)需驗(yàn)證m(v22－v12)＝mgh是否成立，而等式兩邊可約去質(zhì)量m，故不需要天平。故選A、B。 (3)從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物下落hB，重力勢能減少，則重物的重力勢能變化量ΔEp＝－mghB。動能增加，則動能的變化量ΔEk＝mvB2－0＝m2－0＝m2。 (4)重物在下落過程中，除受重力外還存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，重物的重力勢能要轉(zhuǎn)化為重物的動能和內(nèi)能，則重力勢能的減少量大于動能的增加量，選項(xiàng)C正確。 (5)不正確。v2-h圖像為一條直線，僅表明物體所受合力恒定，與機(jī)械能是否守恒無關(guān)。例如，在本實(shí)驗(yàn)中若存在恒定阻力，則物體的機(jī)械能不守恒，但mgh－fh＝mv2，v2＝2h，v2-h為一條過原點(diǎn)的直線，故該同學(xué)判斷不正確。要想通過v2-h圖像的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g。 答案：(1)A　(2)AB　(3)