1、专题七力学实验 同学们实验章节到了!实验题是所有物理题目类 型中最坑人的一种。所谓坑人,就是题目理解难度大,数据处理繁琐,出错率高,而且处理出来的数据都是以 填空题的形式考查的,所以就算前面都处理对了最后 一步错了一样还是0分。说到这,学弟学妹们可能已经 心凉了,不要怕,最容易失分的地方恰恰就是最容易得分的地方。注意实验数据有效数字的保留,小数点后面多个0、少个0都是不给分的,注意描点作图时直线用尺子不要徒手(如果你是学美术的可以自动忽略),描出的点要字迹清楚,注意如果原先是直线最后变成了曲线就不要一条直线捅上去具体的计算思路一般还是比较简单的,只是计算量大,算起来很容易出错,这就要求平时练习
2、时一定不要用计算器,自觉锻炼自己的计算能力。高考实验题有时会比较新颖,花几分钟完全弄懂实验到底是什么原理不算浪费时间,如果不分青红皂白按照思维定势做下去很有可能最后一分也得不到。这一部分题目比较多,坚持就是胜利!北京大学元培学院 张文瀚 考纲要求 考查频率 高考示例 命题趋向 实验 1 研究匀变速直线运动 5 年 3 考 2017课标全国22 题2017课标全国22 题2015课标全国22 题 1.力学实验每年必考,一般只能考查其中一个实验。虽然高考题中的实验与教材上的原实验会有所不同,但是一定会有原实验的影子,在原理、操作、数据处理等方面都有相似之处,是由原实验“变来的”。实验 2 探究弹力
3、和弹簧伸长的关系 5 年 1 考 2014课标全国23 题 实验 3 验证力的平行四边形定则 5 年 1 考 2017课标全国22 题 考纲要求 考查频率 高考示例 命题趋向 实验 4 验证牛顿第二定律 5 年 2 考 2016课标全国23 题2014课标全国22 题 2.预计 2018 年力学实验的考查热点是验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律,一般也会涉及打点计时器的纸带问题。设计性实验,创新性实验的考查也存在可能性,但基础仍然是 7 个基本实验。实验 5 探究动能定理 5 年 0 考 实验 6 验证机械能守恒定律 5 年 1 考 2016课标全国22 题 实验 7 验证动量
4、守恒定律 5 年 1 考 2014课标全国35(2)题 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验1研究匀变速直线运动 1.(2017课标全国,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器 等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)图(a)图(b)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6
5、 实验7(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字)【答案】(1)从右向左(2)0.19 0.037 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐渐减小,故小车由右向左运动。(2)滴水的时间间隔 t=-1=23 s,A 点的瞬时速度等于包含这一点在内的两相邻点之间的平均速度即 vA=(117+133)
6、10-3232m/s0.19 m/s,a=(150+133-83-100)10-3 m6 23 s 20.037 m/s2。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 2.(2017课标全国,22,6分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下:如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验
7、7 当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t;用s表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示),表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小,求出;将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤、;多次重复步骤;利用实验中得到的数据作出-t图,如图(c)所示。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 完成下列填空:(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则与vA、a和t的关系式为=。(2)由图(c)可求得,vA=cm/s,a=c
8、m/s2。(结果保留3位有效数字)【答案】(1)vA+2 t(2)52.1 16.3 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)挡光片固定在滑块上,滑块和挡光片的速度相等,一起在固定斜面上做匀加速直线运动,滑块在挡光片遮住光线的 t 时间内的平均速度就是2 时刻的瞬时速度,所以=vA+2 t。(2)从图(c)图线上任取两点代入=vA+2 t 中可求解出 vA 和 a。(注:两点距离应较大一些,可减小实验误差)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 3.(2016海南单科,11,6分)某同学利用
9、图甲所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器,释放物块,物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 甲乙根据实验数据分析,该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题:(1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为 m/s。在打出D点时,物块的速度大小为 m/s。(保留两位有效数字)(2)物块的
10、加速度大小为 m/s2。(保留两位有效数字)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)0.56 0.96(2)2.0【解析】(1)根据匀变速直线运动的中间时刻速度等于该过程的平均速度,所以有(2)根据题意,由于物块的运动为匀加速运动,则根据速度公式vD=vB+a2T,代入数据整理可以得到a=2.0 m/s2。vB=2=0.56 m/s,vD=2=0.96 m/s。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 4.(2015课标全国,22,6分)某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数
11、。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示,图中标出了五个连续点之间的距离。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)物块下滑时的加速度a=m/s2,打C点时物块的速度v=m/s;(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是 (填正确答案标号)。A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角【答案】(1)3.25 1.79(2)C 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)滑块下滑的加速度a=(+)-(+)(2)2=(3.
12、78+3.65)-(3.52+3.39)10-2(20.02)2m/s2解得 a=3.25 m/s2v=+2=(3.65+3.52)10-220.02m/s=1.79 m/s(2)由 mgsin-mgcos=ma,可得=tan-cos,故还需要测出斜面的倾角,选项 C 正确。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 5.(2014大纲全国,22,6分)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10 Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1
13、、x2、x3、x4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g取9.80 m/s2。单位:cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 根据表中数据,完成下列填空:(1)物块的加速度a=m/s2(保留3位有效数字)。(2)因为 ,可知斜面是粗糙的。【答案】(1)4.30(4.294.31)(或物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)(2)物块加速度小于 g=5.88 m/s2试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2
14、 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)根据“逐差法”可得物块的加速度为a=(4+3)-(2+1)42=(23.65+19.34)-(15.05+10.76)10-24(0.1)2m/s24.30 m/s2。(2)假设斜面光滑,对物块受力分析可得物块下滑的加速度a=gsin=g=9.80 48.0010-280.0010-2 m/s2=5.88 m/s2。根据 aa 可知斜面是粗糙的。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 典例导引1(2017山西模拟)某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动,他将打点计时器接到频率为50 Hz的交
15、流电源上,实验时得到一条纸带如图所示,他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点,在这点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清,他只测得AC长为14.56 cm,CD长为11.15 cm,DE长为13.73 cm。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)为了探究匀变速直线运动的规律,该同学所取的计时点个数 (填字母序号)。A.偏少 B.偏多 C.合适(2)若小车是做匀变速直线运动,由该同学所测的实验数据,请你帮他求出:打C点时小车的瞬时速度vC=m/s,小车的加速度a=m
16、/s2,AB的距离应为 cm。(3)打A点时小车的瞬时速度vA=m/s。(计算结果保留三位有效数字)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)本实验根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2可以求出加速度的大小,应多取一些数据,根据逐差法求出加速度,再求平均值,而该同学只取两组数据,计数点偏少,故A正确;(2)根据题给条件可知,相邻的计数点间的时间间隔2t=0.1 s,再根据匀变速直线运动的时间中点的速度等于该过程的平均速度,得由于AC间的时间间隔2T=0.2 s,CE间的时间间隔也为2T=0.2 s,根据xDE-xCD=x=aT2可以求出加
17、速度的大小,a=2.58 m/s2;vC=4=0.986 m/s试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(3)根据匀变速直线运动的推论公式xm-xn=(m-n)aT2,xDE-xCD=x=2.58 cm xCD-xAB=2x 所以xAB=xCD-2x=5.99 cm 根据匀变速直线运动速度时间公式有vC=vA+2aT 代入数值解得vA=0.470 m/s。【答案】(1)A(2)0.986 2.58 5.99(3)0.470 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 高招1利用纸带数据求解物体的速度、加速度的
18、方法(1)瞬时速度的求法“中间点”的瞬时速度:所谓中间点,是指该点两侧的数据是有效的,可以用来计算这一段的平均速度,如图甲中的第n点。根据匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于这段位移上的平均速度求物体在某点的瞬时速度,即。甲 vn=+12 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7“边缘点”的瞬时速度:所谓“边缘点”,是指该点的一侧没有可用的数据,或虽有数据,但是数据无效,如图乙中的A、F两点。“边缘点”的瞬时速度有以下几种求法:a.先求出加速度,然后根据vB=vA+aT求出A点瞬时速度;根据vF=vE+aT求出F点瞬时速度;b.根据匀变速直线运动在
19、相等的时间内速度的变化量相等的特点,利用vB-vA=vC-vB求出A点瞬时速度,同样,利用vF-vE=vE-vD求出F点的瞬时速度;c.根据。其中后一种方法最为简单。乙 xAB=+2T 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)加速度的求法 若题目给的是奇数段数据(一般是5段或7段),一般舍去第一段,方法同上。若题目给的是纸带上两段相邻的数据,则 xm-xm-1=aT2 若题目给的是纸带上两段不相邻的数据,则 xm-xn=(m-n)aT2若题目给的是偶数段数据(一般是 6 段)“逐差法”求物体的加速度,即 a1=4-132,a2=5-232,a3
20、=6-332,然后求平均值,即 a=1+2+33=(4+5+6)-(1+2+3)92,这样所测数据全部得到利用,准确度较高。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 1.(2017福建宁德一模)在研究匀变速直线运动中,某同学用一端装有定滑轮的长木板、小车、打点计时器(电源频率为50 Hz)、钩码、纸带、细线组成如图甲所示的装置,用钩码拉动小车,使其做匀变速直线运动,得到如图乙所示的一条纸带,纸带中相邻两个计数点之间有四个点未画出。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)某同学操作实验步骤如下,有错误或
21、不需要的步骤是 (填写字母)。A.将打点计时器固定在平板上,并接好电路 B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 C.适当抬高长木板的右端,使不挂钩码的情况下,轻推小车,小车能匀速运动 D.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码 E.将小车移至靠近打点计时器处 F.放开纸带,再接通电源(2)用毫米刻度尺测量得图乙中各计数点的距离为AB=3.00 cm、AC=10.16 cm、AD=21.48 cm、AE=36.95 cm,则打D点时小车的速度大小为 m/s;小车的加速度为 m/s2。(结果保留三位有效数字)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验
22、4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)CF(2)1.34 4.16【解析】(1)其中不需要的步骤是C,本实验是研究匀变速直线运动,是否存在摩擦阻力对实验没有影响,只要加速度恒定即可;错误的是F,实验时,不能先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,所以应该先接通电源,再释放纸带。(2)打点计时器打点的时间间隔为0.02 s,由于相邻两个计数点之间还有四个点未画出,所以相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s。根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的 瞬时速度大小,vD=2=1.34 m/s
23、。根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2 可以求出加速度的大小,即 a=-42=4.16 m/s2。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 2.(2017广东肇庆二模)小张同学利用打点计时器研究自由落体运动,他设计的实验方案如下:如图甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,先打开电源后释放重物,重物带动纸带从静止开始下落,打出几条纸带并选出一条比较理想的纸带如 图乙所示,在纸带上取出若干计数点,其中相邻计数点之间有四个点未画出,分别用s1,s2,s3,s4,s5表示各计数点间的距离,已知打点计时器的电源频率为f。则图乙中相邻计数点间的时间间隔T=(用f
24、表示),计算重力加速度的公式是g=(用f、s2、s5表示),计数点5的速度是v5=(用f、s4、s5表示)。甲 乙 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】5 5-275 f2 35-410 f【解析】由于打点计时器的电源频率为 f,故打下的两个相邻点间的时间为1,又因为每相邻计数点之间有四个点未画出,故题图乙中相邻计数点间的时间间隔 T=5;如果用 f、s2、s5 表示加速度,则s5-s2=g(5-2)T2=3g(5)2,则计算重力加速度的公式是 g=5-275 f2;点 4的瞬时速度为 v4=4+52,又因为 v5=v4+gT,故 v5=
25、35-410 f。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 实验2探究弹力和弹簧伸长的关系 1.(2015福建理综,19(1),6分)某同学做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量l为 cm;(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是 ;(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩
26、码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)6.93(6.926.94)(2)A(3)超过弹簧的弹性限度【解析】(1)题图甲示数为7.73 cm,题图乙示数为14.66 cm,弹簧的伸长量l=(14.66-7.73)cm=6.93 cm。(2)逐一增挂钩码,弹簧的伸长量逐渐地增大,不会出现超过弹性限度的情况,选项A正确。(3
27、)当超过弹簧的弹性限度时,弹力与弹簧伸长量不再成正比。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 2.(2014课标全国,23,9分)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0,挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取
28、重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。甲 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm)2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x(cm)2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m)163 56.0 43.6 33.8 28.8 1k(m/N)0.006 1 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7 (1)将表中数据补充完整:
29、;。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)以 n 为横坐标,1为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出1-n 图象。乙(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点,若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=N/m。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)81.7 0.012 2(2)见解析图(3)1.75103(1.67103 1.83103)3.520(3.310 3.6
30、20)【解析】(1)根据胡克定律有:F=k(x-x0),得 k=81.7 N/m,则1=0.012 2m/N。(2)1-n 图象如图所示实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(3)由1-n 图象可得图线的斜率为 5.7210-4 m/N,则有1=5.7210-4n,整理得 k=1.75103;由题中给的数据可得圈数 n 与弹簧自由长度间的关系为n=4.97102l0,代入 k=1.75103得 k=3.520N/m。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 典例导引2(2017四川成都一诊)将两根自然长度
31、相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看作一根新弹簧,设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记为B)劲度系数为k2、套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3。关于k1、k2、k3的大小关系,同学们做出了如下猜想:甲同学:和电阻并联相似,可能是 13=11+12乙同学:和电阻串联相似,可能是 k3=k1+k2丙同学:可能是 k3=1+22(1)为了验证猜想,同学们设计了相应的实验(装置见图甲)。(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 甲 a.将弹簧A悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0;
32、b.在弹簧A的下端挂上钩码,记下钩码的个数、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1;试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 c.由F=计算弹簧的弹力,由x=L1-L0计算弹簧的伸长量,由计算弹簧的劲度系数;乙 d.改变 ,重复实验步骤b、c,并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1;e.仅将弹簧分别换为B、C,重复上述操作步骤,求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3。比较k1、k2、k3并得出结论。(3)图乙是实验得到的图线,由此可以判断 同学的猜想正确。k=试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4
33、 实验5 实验6 实验7【解析】(2)弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg;多次测量求平均值,可以减小误差,所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力。(3)由题图乙可知,相同伸长量时,FC=FA+FB,由胡克定律可得k3x=k1x+k2x 所以k3=k1+k2,乙同学的猜想是正确的。【答案】(2)nmg 钩码的个数(3)乙 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 高招2图象的描绘与分析的方法(1)以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,根据所测数据在坐标纸上描点。(2)按照图中各点的分布与走向,作出一条平滑的图线,使更多的点在图线上,不在图线上的点尽
34、可能均匀分布在图线两侧,如图所示。(3)纵坐标为弹力,横坐标无论是弹簧的形变量还是弹簧的实际长度,图线的斜率均为劲度系数。(4)计算斜率的技巧:计算斜率时一般从图线上选取两个点,这两个点间隔要适当远一些,二是这两个点的坐标要清晰。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 1.(2017河南安阳一模)某学校老师在研究性学习课上给同学们讲了两弹簧串联后的等效劲度系数k与两原弹簧劲度系数k1、k2的关系式为。该研究性学习小组为了证明这个结论的正确性,设计了如图甲所示的实验
35、,即把两根劲度系数分别为k1、k2的弹簧连接起来探究,已知重力加速度为g。1=11+12 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)某次测量指针B如图乙所示,指针示数为 cm;(2)设每个钩码的质量为m,若测量多次并计算得出每增加一个钩码指针A示数的平均伸长量为xA,指针B示数的平均伸长量为xB,则可求得k=,k1=,k2=,从而验证的正确性。1=11+12【答案】(1)16.00(2)-试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)刻度尺的读数要读到最小刻度的下一位,故读数为16.00 cm;
36、(2)设整个弹簧伸长量为 xB,则根据胡克定律 k=;单独对 A弹簧分析,A 弹簧的伸长量为 xA,则 k1=,而 B 弹簧的伸长量为xB-xA,根据胡克定律可以得到 k2=-。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 2.在探究弹簧弹力与伸长量的关系、并测定弹簧的劲度系数的实验中,实验装置如图所示。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。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)有一个同学通过
37、以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中,请作出F-l 图线。(2)由此图线可得出的结论是 。(3)根据图象中的数据可知,该弹簧的原长为l0=cm,劲度系数k=N/m。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)如图所示(2)在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比(3)10 25(24.825.2均算对)【解析】(1)用平滑的曲线将各点连接起来,如答案图所示。(3)弹簧处于原长时,弹力为零,故弹簧的原长l0=10 cm;图象的函数表达式为F=k(l-l0),故斜率表示劲度系数,则劲度系数 k=25 N/m。实验1 实验2 实验3 实验4 试做
38、真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 实验3验证力的平行四边形定则 1.(2017课标全国,22,6分)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的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为 N。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)撤去(1)中的拉力
39、,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F1=4.2 N和F2=5.6 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;实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 图(a)图(b)()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。实验1 实验2 实
40、验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)4.0(2)()F1、F2和F合如图所示()3.8 0.05 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(1)题图(b)中弹簧测力计的精度为0.2 N,则示数为4.0 N;(2)用5 mm长的线段表示1 N的力,F2对应的长度为2.8 cm,F1对应的长度为2.1 cm,根据平行四边形定则作出的图形如答案图所示;测出F合的长度为1.9 cm,则F合的大小为3.8 N,如图F合、F及F构成的三角形,F的长度约0.1 cm,此三角形可近似看作直角三角形,则F合与拉力F的
41、夹角的正切值 tan=0.11.9=0.05。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 2.(2015山东理综,21,10分)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤:将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。甲如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧测力计示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧测力计的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧测力计示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:实验1 实验2 实
42、验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 F(N)0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l(cm)l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 乙实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 找出中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O,橡皮筋的拉力记为FOO。在挂钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在挂钩上,如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使挂钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。实验1 实验2 实验
43、3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在图丙的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0=cm。丙 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为 N。(3)根据如图丁所示给出的标度,作出FOA和FOB的合力F的图示。丁(4)通过比较F与 的大小和方向,即可得出实验结论。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2
44、)1.80(1.701.90均正确)(3)如图乙所示 (4)FOO 甲乙实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(1)作出F-l图线,由F=k(l-l0)可得,直线与横轴的截距即为l0,由图可知,l0=10.0 cm。(2)由题干表格可知,F=1.50 N时,l=13.00 cm,则弹簧的劲度系数=50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则橡皮筋拉力FOA=kL=50(6.00+7.60-10.00)10-2 N=1.80 N。(3)见答案图(4)由图可知F为作图法所得到的合力,FOO为真实合力,F与FOO不完全重合,存在
45、一定误差,但在误差允许范围内,可得出实验结论。k=实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 3.(2015安徽理综,21()在验证力的平行四边形定则实验中,某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上,将橡皮条的一端固定在板上一点,两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套,互成角度地施加拉力,使橡皮条伸长,结点到达纸面上某一位置,如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整:用铅笔描下结点位置,记为O;记录两个弹簧测力计的示数F1和F2,沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点,用刻度尺把相应的点连成线;只用一个弹簧测力计,通过细
46、绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3,;实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 按照力的图示要求,作出拉力F1、F2、F3;根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F;比较 的一致程度,若有较大差异,对其原因进行分析,并作出相应的改进后再次进行实验。【答案】沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线 F和F3【解析】确定力的方向时,不要用铅笔沿细绳方向画线,而应沿细绳(套)的方向描出几个点,再用刻度尺把这些点连成直线,即可确定力的方向;根据题意,F3为合力的实际值,F为合力的理论值,比较F和F3,若误差较小,
47、即可验证力的平行四边形定则;若有较大差异,应分析原因,再次进行实验。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 典例导引3(2017河南洛阳统考)某物理兴趣小组在验证平行四边形定则的实验中,找到两条劲度系数相同的橡皮筋(遵循胡可定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、白纸、钉子,设计了如图所示实验,将两条橡皮筋的一端用细绳连接成结点O,两条橡皮筋的另一端分别挂在墙上的钉子A及重物C上,同时用一条细绳一端与结点O相连,另一端用钉子B固定在墙上。(1)为完成该实验,下述操作中不必要的是 。A.记录细绳OB的位置 B.测量每条橡皮筋的伸长量 C.记录悬
48、线重物后结点O的位置 D.测量细绳OB的长度 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)为了减小实验误差,以下采取的措施必要的是 。A.两橡皮筋必须等长,粗细相同 B.每条橡皮筋的伸长量应尽可能大 C.细绳、橡皮筋都应与竖直墙面平行 D.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远些 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)实验时要记录细绳OB的位置,从而记录力的方向,选项A有必要;测量每条橡皮筋的伸长量,从而计算力的大小,选项B有必要;记录悬线重物后结点O的位置,选项C有必要;没
49、必要测量细绳OB的长度,选项D没必要,故选D。(2)因为两橡皮筋的劲度系数相同,只要分别测出各自的伸长量及夹角即可,并非要求两橡皮筋等长,故A错误;每条橡皮筋的伸长量不能太大,也不能太小,故B错误;实验要求尽量准确,为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求细绳、橡皮筋都应与墙面平行,故C正确;为了更加准确地记录力的方向,拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D正确。故选C、D。【答案】(1)D(2)CD 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 高招3实验中减小误差的方法 1.实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效
50、数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。2.作图时用刻度尺和三角板,一定要使力的对边平行。3.操作过程中的几个合适(1)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮筋时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60100之间为宜。(2)在合力不超出量程及在橡皮筋弹性限度内,形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。(3)在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 典例导引4(2017安徽合肥模拟)在验证力的平行四边形定则实验中,情况如图甲所示,其中A为固定橡皮
51、筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)图乙中的F与F中,(选填“F”或“F”)一定与AO共线。(2)为了便于操作并能提高测量的精度,我们应注意的是()A.固定橡皮筋时,应用图钉尖把橡皮筋钉在木板上 B.用两个弹簧测力计拉橡皮筋时,要尽量将两个弹簧测力计拉伸到相同刻度 C.标记同一细绳方向时,要用笔顺着细绳仔细地画出直线 D.两次拉橡皮筋,要将橡皮筋和细绳的结点拉到相同位置 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7
52、【解析】(1)因为橡皮筋有弹性,不能使用图钉直接固定,需要用一段细绳,用图钉将细绳固定,A错误;F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮筋,使橡皮筋伸长到O点,该弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同,一定沿AO方向的是F;(2)标记方向时应在细绳的方向上标两个点,由两点确定一条直线,不能直接沿绳子画出方向,故C错误;该实验使用的是等效替代法,所以两次情况下作用效果相同,即两次拉橡皮筋,要将橡皮筋和细绳的结点拉到相同位置,而弹簧测力计不必拉到相同刻度,B错误,D正确。【答案】(1)F(2)D 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验
53、4 实验5 实验6 实验7 高招4等效法和作图法在验证平行四边形定则中的应用 1.等效法是指两个弹簧测力计同时拉橡皮筋使橡皮筋产生的形变与一个弹簧测力计单独拉橡皮筋时产生的形变相同。也就是两个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置与一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置是同一个位置。2.作图法是用来验证两个弹簧测力计拉力的合力与单个弹簧测力计拉力的大小、方向是否相同的,反映在图上就是两力是否重合。在实验中的体现是先选定标度作出两个力的图示,依据平行四边形定则作出对角线,然后再根据同样标度作出用一个弹簧测力计时力的图示(两个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置与一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置相同),看两个力的
54、图示是否重合。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 1.(2017宁夏石嘴山一模)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)主要实验步骤如下:弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示数F;弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点
55、,此时绳套1沿0方向,绳套2沿120方向,记下弹簧测力计的示数F1;根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1=;比较 ,即可初步验证;只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是 。A.逐渐增大B.先增大后减小 C.逐渐减小D.先减小后增大【答案】(1)3 F1 和 F1(2)D试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1
56、)根据平行四边形定则计算绳套1的拉力F1=Ftan30=,通过比较F1和F1,在误差范围内相同,则可初步验证。(2)绳套1在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出图象,如图所示:根据图象可知,绳套1的拉力大小先减小后增大,故D正确。3 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 2.(2017河北正定模拟)某研究小组在水平放置的方木板上做探究共点力的合成规律实验时:图(a)图(b)(1)利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向,如图(a)所示,图中每一小格长度均代表0.5 N,则F1与F2的合力大小为 N。试做真题
57、 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)关于此实验,下列叙述中正确的是 。A.弹簧测力计应先在竖直方向进行调零 B.橡皮筋对结点O的拉力就是两弹簧测力计对结点O的拉力F1与F2的合力 C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同 D.若要改变弹簧测力计的拉力大小又要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整两只弹簧测力计的拉力大小使其中一只增大另一只减小即可(3)图(b)是甲、乙两位同学在做以上实验时得到的结果,其中力F是用一只弹簧测力计拉橡皮筋时的图示,则哪一位同学的实验结果一定存在问题?请简单说明理由。答:
58、。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)3.0(2)C(3)乙同学。乙同学实验的结果F的方向不与橡皮筋的伸长方向在同一直线上,因为只用一个弹簧测力计拉橡皮筋,拉力方向应和橡皮筋在一条直线上【解析】(1)以F1和F2为邻边作平行四边形,与F1和F2共点的对角线表示合力F,标上箭头。如图所示。则F1与F2的合力大小为3.0 N。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)弹簧测力计应先在水平方向进行调零,故A错误;橡皮筋对结点O拉力与两弹簧测力计对结点O的拉力F1和F2的合力是一对平衡力,故B
59、错误;两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同,故C正确;根据平行四边形定则可知,合力不变,只增大一个分力的大小时,另一个分力的大小和方向都变化,故D错误。(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮筋拉力一定在同一直线上,所以乙同学的实验结果存在问题,因为乙同学实验的结果F的方向不与橡皮筋的伸长方向在同一直线上。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 实验4验证牛顿第二定律 1.甲(2016课标全国,23,10分)某物理课外小组利用图甲中的装
60、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N=5个,每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下:实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(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n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n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
61、s,绘制s-t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。n=2时的s-t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。n 1 2 3 4 5 a/(ms-2)0.20 0.58 0.78 1.00 萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点,并作出a-n图象。从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。乙丙萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(5)利用a-n图象求得小车(空载)
62、的质量为 kg(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8 ms-2)。(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)。A.a-n图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大【答案】(3)0.40(0.370.49均对)(4)a-n图线见解析(5)0.45(0.430.47均对)(6)BC萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(3)小滑车释放后做初速度为零的匀加速直线运动满足x=at2由题图乙知,当x=0.8 m时,t=2.00 s,代入式解得a=0.4
63、0 m/s2(4)描点作图a-n图线如图:12 萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(5)对钩码与小滑车组成的系统有 nmg=(m+5m)a代入数据解得 a=+5n=0.1N+0.05kgn由图象知 k=15,故0.1+0.05=15,解得 m=0.45 kg。(6)若木板保持水平,则对系统由牛顿第二定律得nmg-m+(N-n)mg=(m+Nm)aa=(1+)+n-g=(1+)+5 n-g。由此知图线不过原点,且斜率增大,故 B、C 选项正确。萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7 2.(2014课标
64、全国,22,6分)某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图乙所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮。小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题。萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成 (选填“线性”或“非线性”)关系。(2)由图乙可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是 。(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力
65、mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是 ,钩码的质量应满足的条件是 。【答案】(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量 萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(1)由小车的加速度与钩码质量的关系图可知,描的点不在一条直线上,两者为非线性关系。(2)由关系图可知,当钩码质量不为零,即小车受到一定的拉力时,其加速度为零,原因可能是小车受到摩擦力的作用。(3)调节轨道的倾斜度,平衡摩擦力,使得小车受的合力等于绳对小车的拉力。分别对小车和钩码受力分析,由牛顿第二定律得,F=m0a和mg-F=ma
66、,解得,可知当m0m时,Fmg。因此,平衡摩擦力后,再使钩码的质量远小于小车的质量,就可以直接以钩码的重力作为小车受到的合外力。F=00+萃取高招 试做真题 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 3.(2012大纲全国,23,11分)图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用t表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。甲萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 对点精练 实验5 实验6 实验7(1)完成下列实验步骤中的填空:平衡小
67、车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列 的点。按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤。在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1,s2,。求出与不同m相对应的加速度a。以砝码的质量 m 为横坐标,1为纵坐标,在坐标纸上作出1-m 关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则1与 m 应成 (填“线性”或“非线性”)关系。萃取高招 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真
68、题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)完成下列填空:()本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是 。()设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3。a可用s1、s3和t表示为a=。图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=mm,s3=mm,由此求得加速度的大小a=m/s2。乙 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7()图丙为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为 ,小车的质量为 。丙
69、实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)等间距 线性(2)()远小于小车和砝码的总质量()3-12(5)2 24.2(23.924.5 均对)47.3(47.047.6 均对)1.16(1.131.19 均对)()1 实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(1)小车所受的阻力平衡后,小车做匀速直线运动,打点计时器打出的点间距相等。若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则 F=(m0+m)a,1=1(m0+m)=0+1m,小车质量 m0 及拉力 F 一定。由数学知识可知1与m 应成线性关
70、系。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)()对小吊盘及物块,由牛顿第二定律可得:mg-T=ma;对小车同理:T=Ma,两式联立可得 T=+mg,故只有 Mm 时,Tmg,小车所受的拉力近似不变。()由匀变速直线运动中,等时间间隔位移关系特点,可知:s3-s1=2a(5t)2得 a=3-12(5)2=(47.3-24.2)10-320.12m/s2=1.16 m/s2()设小车质量为 m0,则由牛顿第二定律可得 F=(m0+m)a,即1=0+,由图象可以看出0=b,k=1,由可解得:F=1,m0=。实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验
71、6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练 典例导引5(2017山东青岛模拟)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及小车质量m的关系实验,图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器(其接50 Hz的交流电源),C为装有砝码的小盘,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小盘的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上打的点求得。(1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2。(结果保留两位有效数字)实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实
72、验7 试做真题 萃取高招 对点精练(2)在探究加速度与质量的关系时,保持砝码和小盘质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m的数据如下表:根据表中数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在图丙的方格坐标纸上选择恰当物理量建立坐标系,并作出图象。(如有需要,可利用表中的空格数据)实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小车加速度a/(ms-2)1.98 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 0.48 0.50 0.30 小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 0.75 1.00 1.67 小车质量的倒数1m/kg-1 实验1 实
73、验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练【解析】(1)根据逐差法可得 a=(4+3)-(1+2)423.2 m/s2。(2)从表中数据可以看出,保持砝码和小盘质量不变,随着小车质量的增大,加速度逐渐减小。在空格中算出1的值,如下表所示:实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小车加速度a/(ms-2)1.98 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 0.48 0.50 0.30 小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 0.75 1.00 1.67 小车质量的倒数1m/kg-1 4.00 3.45 3.03
74、2.50 2.00 1.41 1.33 1.00 0.60 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练 以横坐标表示1、纵坐标表示加速度 a,描点,可以看到多数点在一条直线上,只有(1.33,0.48)偏离直线较远,舍去此点,作出图象如图所示。【答案】(1)3.2(2)见解析图 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 试做真题 萃取高招 对点精练 高招5数据处理中坐标系建立的技巧 1.在探究加速度与力的关系的实验中,以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立坐标系,根据各组数据在坐标系中的描点。如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比
75、。2.在探究加速度与质量的关系的实验中,“加速度a与质量m成反比”实际上就是“加速度a与质量的倒数图线是一条过原点的直线,就能判断a与m成反比化曲为直法。1成正比”。如果 a-1 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 1.(2017湖南邵阳二模)某物理兴趣小组利用图示实验装置做验证牛顿运动定律的实验。(1)在平衡摩擦力后,要使细线的拉力可近似认为等于砝码盘及盘中砝码受到的总重力,小车的质量m0和砝码盘及盘中砝码的总质量m应满足的条件是 。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)下列实验操作中,正确
76、的是 。(填正确选项前的字母)A.调节定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B.每次小车都要从同一位置开始运动 C.实验中应先放小车,然后再接通打点计时器的电源 D.平衡摩擦力后,通过增减小车上的砝码改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力【答案】(1)m0m(2)AD 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)将两者看作一个整体,对整体有mg=(m0+m)a,对小车有FT=m0a,联立可得,所以只有当m0m时,FTmg(2)为了减小实验误差,应使牵引小车的细绳与长木板保持平行,A正确;我们通过实验需要得到一条打点的纸带,根据纸带
77、上的数据验证牛顿第二定律,每次实验时不需要小车都要从同一位置开始运动,B错误;为了能充分利用纸带,应先接通电源后释放小车,C错误;平衡摩擦力时,是重力沿木板方向的分力等于摩擦力,即mgsin=mgcos,可以约掉m,可以看出只需要平衡一次摩擦力就可以,D正确。FT=m0a=00+=1+0 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 2.(2017江西重点一模)如图所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质力传感器能显示挂钩处所受的拉力。试做真题 萃取高
78、招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)在探究质量一定时、加速度与合外力的关系时,要使力的传感器的示数等于小车所受合外力,必须进行的操作是 。然后保证小车的质量不变,多次向沙桶里加沙,测得多组a和F的值,画出的a-F图象是 。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)在探究合外力一定时、加速度与质量的关系时,先测出小车质量m,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间t。改变小车质量m,测得多组m、t的值,建立坐标系描点作出图线。下列能直观得出合外力一定时,加速度与质量成反比的图线是
79、 。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(3)如果用精度为0.02 mm的游标卡尺测量遮光片宽度,看到部分刻度如图所示,则正确的读数结果应该是 cm。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)平衡摩擦力 C(2)C(3)1.010【解析】(1)小车与木板之间存在摩擦力,这样就不能用绳子的拉力代替合力,所以做实验首先必须要平衡摩擦力。小车质量m0一定时,加速度与合外力F成正比,故C正确。(3)读数为1 cm+0.02 mm5=1.010 cm(2)小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动,位
80、移 x=12at2所以加速度 a=22,改变小车质量 m,测得多组 m、t 的值,由于位移不变,所以 a 与 t2成反比,则合外力一定时,加速度与质量成反比,正确的图线是 C,故选 C。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 3.(2017山东青岛一模)某实验小组所用的实验装置如图甲所示,通过改变沙桶内沙的质量研究加速度与力的关系。图中带滑轮的长木板水平放置于桌面上,一端拴有沙桶的细绳通过小车的滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小。甲试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)下列
81、操作必要且正确的是 。A.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录传感器的示数 B.改变沙的质量重复实验,打出几条纸带 C.用天平测出沙和沙桶的质量 D.为了减小误差,实验中一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)实验中得到如图乙所示的一条纸带,相邻计数点间的时间间隔为T,各相邻计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4,则加速度的计算表达式为;若以传感器的示数F为横坐标,通过纸带分析得到的加速度a为纵坐标,下面画出的a-F图象中合理的是 。(3)若(2)问中的四个图线(包括C
82、中的直线部分)的斜率为k,则小车的质量为 。乙试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】(1)AB(2)a=3+4-(1+2)42 B(3)2【解析】(1)小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录传感器的示数,选项A正确;改变沙的质量重复实验,打出几条纸带,选项B正确;因有传感器记录拉力大小,故不需用天平测出沙和沙桶的质量,选项C错误;因有传感器显示小车受到的拉力,故实验中没必要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量,选项D错误。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(2)根据
83、 x=aT2 可得 s3-s1=2a1T2,s4-s2=2a2T2,则 a=1+22=3+4-(1+2)42;若以传感器的示数 F 为横坐标,通过纸带分析得到的加速度 a 为纵坐标,根据牛顿第二定律得 2F-Ff=ma,则图象应为 B。(3)由 2F-Ff=ma,可得 a=2F-f,则2=k,故 m=2。实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7 1.(2013福建理综,19(1),6分)在探究恒力做功与动能改变的关系实验中(装置如图甲):甲 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7(1)下列说法哪一项是正确
84、的 。(填选项前字母)A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量 C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交变电流频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保留三位有效数字)。乙 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7【答案】(1)C(2)0.653【解析】(1)平衡摩擦力时,需要垫高木板固定打点计时器一端,保证小车自身重力的分量可以与摩擦力平衡即可,不能将钩码挂在小车上,A项错误;实验时应保
85、证小车质量远大于钩码质量,才能认为小车受的合力等于钩码的重力,B项错误;小车应靠近打点计时器由静止释放,以保证将纸带充分利用,得到较多可用数据,C项正确。(2)根据题意可知,相邻两计数点间的时间间隔t=0.1 s,打B点时小车的速度应等于从A到C过程的平均速度,即 vB=2=(18.59-5.53)10-220.1m/s=0.653 m/s。实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7 2.(2013大纲全国,23)测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切
86、,C点在水平地面的垂直投影为C。重力加速度大小为g。实验步骤如下:用天平称出物块Q的质量m;测量出轨道AB的半径R、BC的长度l和CC的长度h;将物块Q在A点从静止释放,在物块Q落地处标记其落地点D;重复步骤,共做10次;将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到C的距离s。实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7(1)用实验中的测量量表示:()物块Q到达B点时的动能EkB=;()物块Q到达C点时的动能EkC=;()在物块Q从B运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf=;()物块Q与平板P之间的动摩擦因数=。(2)回答下列问题:()实验
87、步骤的目的是 ;()已知实验测得的值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其他的可能是 。(写出一个可能的原因即可)实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7【答案】(1)()mgR()24 ()mgR-24()24(2)()减小实验结果的误差()圆弧轨道存在摩擦(或接缝 B处不光滑等)实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7【解析】(1)()根据动能定理,EkB=mgR()滑块从 C 点平抛,h=12gt2,s=v0t,滑块在 C 点的动能EkC=12 02,联立三式得 EkC=24()从 B 到
88、 C 过程中克服摩擦力做的功等于动能的减少量,故Wf=mgR-24实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 试做真题 萃取高招 对点精练 实验6 实验7()从 B 到 C 过程中,根据能量转化与守恒,mgl=mgR-24,得=24(2)()实验步骤是为了减小偶然误差。()从开始运动到抛出,物块可能因接缝B不平滑等原因而受到阻力,导致测得的 值比实际值偏大。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 典例导引6(2017江西吉安模拟)探究动能定理的实验装置如图甲所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0;当用4条、6条、8条、完全相同
89、的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0、,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器打点的纸带测出。甲乙试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)关于该实验,下列说法正确的是()A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为46 V B.实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等 C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出 D.利用每次测出的小车最大速度vmax和橡皮筋做的功W,依次作出的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系(2)图乙是某次在正确操作情况下打出的纸带,从中截取了测量物
90、体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65 cm、OB=7.12 cm、OC=8.78 cm、OD=10.40 cm、OE=11.91 cm。已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s,则小车获得的最大速度vmax=m/s。W-vmax、W-max 2、W-max 3、W2-vmax、W3-vmax、试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源,故A错误;实验中用到多条橡皮筋,就要求每次用的橡皮筋相同且被拉长的一样多,这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系,故B错误;小车获得的动能
91、应该等于橡皮筋对其做的功,所以小车必须从同一位置由静止弹出,故C正确;橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足W=mv2的关系,所以当小车质量一定时,W与v2成正比,所以最好作W与v2的关系图象,故D正确。故选CD。(2)从纸带上我们可判断出打C点时,小车具有最大的速度,vC可由B到D的平均速度求出,则【答案】(1)CD(2)0.82 12 vmax=2=0.82 m/s。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 高招6纸带选取与速度计算的方法(1)选取纸带 纸带上打点计时器打出的相邻各点的间距并不均匀,应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度,因为这
92、一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。(2)由 v=计算速度。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 1.(2017宁夏银川一模)某探究学习小组的同学欲以如图所示的装置中的滑块为对象探究动能定理,他们还找到了打点计时器所用的学生电源、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、细沙。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(1)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,则沙和沙桶
93、的总质量应满足的实验条件是 ,实验时首先要做的步骤是 。(2)在(1)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量m0。往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)。则对滑块,本实验最终要探究的数学表达式为 (用题中的字母表示)。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7(3)如果以合力对滑块做的功W为纵轴,以 (选填“v”或“v2”)为横轴,图线就是一条直线(如图),其斜率为 (用题中的字母表示)。(4)
94、如果实验时所用滑块质量为m0,沙及沙桶总质量为m,让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动,也可以用来探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒。用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2(v1Ek,即重力势能的减少量略大于动能的增加量。若重力势能的减少量与动能的增加量近似相等(如本题中重力势能的减少量1.22 J,动能的增加量为1.20 J),则可以得出结论:在误差允许范围内,机械能守恒定律成立。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7 典例导引8(2017江西南昌模拟)用如图甲所示的实
95、验装置验证机械能守恒定律。实验时接通电源,质量为m2的重物从高处由静止释放,质量为m1的重物拖着纸带打出一系列的点,图乙是实验中打出的一条纸带,A是打下的第1个点,量出计数点E、F、G到A点距离分别为h1、h2、h3,每相邻两计数点的计时间隔为T,当地重力加速度为g。(以下所求物理量均用已知符号表达)试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7(1)在打点AF的过程中,系统动能的增加量Ek=,系统重力势能的减少量Ep=,比较Ek、Ep大小即可验证机械能守恒定律。(2)某同学根据纸带算出各计数点速度,并作出图象如图丙所示,若图线的斜率k=,即可验证机械能守
96、恒定律。22-h 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7【解析】(1)由于每相邻两计数点的计时间隔为 T,根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,求出点F 的瞬时速度 vF=3-12。在打点 AF 过程中,系统动能的增量 Ek=12(m1+m2)2=(1+2)(3-1)282。系统重力势能的减小量为 Ep=(m2-m1)gh2。(2)根据机械能守恒定律可有,(m2-m1)gh=12(m1+m2)v2,即12v2=2-11+2gh,所以22-h 图象的斜率 k=2-11+2g试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3
97、实验4 实验6 实验5 实验7【答案】(1)(1+2)(3-1)282(m2-m1)gh2(2)2-11+2g试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7 高招8图象法处理实验数据 无论对单一物体,还是对一个系统,若机械能守恒定律成立,必有动能的变化量与重力势能的变化量(系统内无弹簧)大小相等,以为纵坐标,以高度h为横坐标,图线为过原点的直线,图线的斜率为kg,其中k为常数,本例中。只要图线的实际斜率与理论值吻合,则机械能守恒定律成立。22 k=2-11+2 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7 1.(20
98、17安徽十校模拟)在验证机械能守恒定律的实验中,所用电源的频率f=50 Hz,选择一条较理想纸带,某同学用毫米刻度尺测量起始点O依次到A、B、C、D、E、F各点的距离分别记作x1,x2,x3,x4,x5,x6,并记录在下表中。(1)在实验过程中需要用工具进行直接测量的是 。A.重锤的质量B.重力加速度 C.重锤下降的高度D.重锤的瞬时速度 符号 x1 x2 x3 x4 x5 x6 数值(10-2 m)0.19 0.76 1.71 3.06 4.78 6.87 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7(2)该同学用重锤在OE段的运动来验证机械能守恒定律
99、。已知重锤的质量为1 kg,当地的重力加速度g取9.80 m/s2,则此过程中重锤重力势能的减少量为 J,动能的增加量为 J。(结果均保留3位有效数字)(3)另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a,为了充分利用记录数据,尽可能减小实验操作和测量过程中的误差,他的计算式应为a=(用符号表示),代入数据求得a=m/s2(结果保留3位有效数字)。因此,(选填“能”或“不能”)用v=gt求重锤在E点处的速度。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7【答案】(1)C(2)0.468 0.454(3)(6-23)29 9.58不能【解析】(1)因
100、为要计算重力势能的减少量,在实验过程中需要用工具进行直接测量的是重锤下降的高度 h,而重锤的质量在等式两边可约去,故选项 C 正确;(2)重锤从开始下落到 E 点时,减小的重力势能 Ep=mgx5=0.468J,E 点的瞬时速度 vE=6-42=0.952 5 m/s,则重锤下落到打 E 点时增加的动能 Ek=12 2-0=0.454 J。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7(3)利用逐差法求加速度,s1=x1,s2=x2-x1,s3=x3-x2,s4=x4-x3,s5=x5-x4,s6=s6-x5,则a=(6+5+4)-(3+2+1)92=(6
101、-23)29,代入数据得 a=9.58 m/s2,由于a”或“”)钢球球心通过光电门的瞬时速度。A.(12 12)D2 与 gh 是否相等B.(12 12)D2 与 2gh 是否相等C.(12 12)D2 与 gh 是否相等D.(12 12)D2 与 2gh 是否相等试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验6 实验5 实验7【答案】(1)0.950(2)D(3)【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为0.9 cm,游标尺上第10个刻线和主尺上某一刻线对齐,所以游标读数为0.0510 mm=0.50 mm,最终读数为0.950 cm。(3)根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光
102、电门的平均速度等于这个过程中间时刻速度,所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故 v=,根据机械能守恒定律,有 mgh=12mD2(12 12)即只要比较 D2(12 12)与 2gh 是否相等即可,故选 D。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验7验证动量守恒定律(2014课标全国,35(2),10分)现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在图甲中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,
103、上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。甲 试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时器所用交变电流的频率f=50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为tB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图乙所示。乙若实验允许的相对误差绝对值(碰撞前后总动量之差碰前总动量 100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量
104、守恒定律?写出运算过程。试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7【答案】见解析【解析】按定义,物块运动的瞬时速度大小v为 式中s为物块在很短时间t内走过的路程。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则 tA可视为很短,设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将式和图给实验数据代入式得 v0=2.00 m/s v1=0.970 m/s v=tA=1=0.02 s试做真题 萃取高招 对点精练 实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 设B在碰撞后的速度大小为v2,由式有代入题给实验数据得v2=2.86 m/s设两滑块在碰撞前、后的总动
105、量分别为p和p,则p=m1v0p=m1v1+m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为联立式并代入有关数据,得p=1.7%m2;按照如图所示安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平,将一斜面BC连接在斜槽末端;先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置;实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 将小球m2放在斜槽前端边缘处,让小球m1仍从斜槽顶端A处静止开始滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置;用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点
106、是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,它们到B点的距离分别为lD、lE、lF。根据该同学的实验,回答下列问题:(1)在没有放m2时,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,m1的落点是图中的 点;(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式 ,则说明碰撞中动量是守恒的;(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式 ,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【解析】(1)由于发生弹性正碰,且m1m2,则碰后小球m1的速度比未碰撞时的速度小,小球m2的速度比未碰撞时小球m1的速度大,因此可判定小球m1从斜槽顶端A处由静止开
107、始滚下,未碰时的落点在图中的E点。(2)碰撞前,小球m1落在图中的E点,设其水平初速度为v1。小球m1和m2发生碰撞后,小球m1的落点在图中的D点,设其水平初速度为v1,小球m2的落点是图中的F点,设其水平初速度为v2,斜面BC的倾角为,由平抛运动规律得 lDsin=12gt2,lDcos=v1t,解得 v1=cos 22sin,同理可解得 v1=cos 22sin,v2=cos 22sin,所以只要满足m1v1=m2v2+m1v1,即 m1=m1+m2 说明两球碰撞过程中动量守恒。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(3)若两小球的碰撞是弹性碰
108、撞,则碰撞前后机械能没有损失,满足关系式12m112=12m1v12+12m222,即 m1lE=m1lD+m2lF。【答案】(1)E(2)m1=m1+m2 (3)m1lE=m1lD+m2lF实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 高招9验证动量守恒的思路 先明确碰撞前的动量,特别关注物体动量的方向,然后确定总动量的方向;再确定碰撞后动量的方向,焦点问题是碰撞前后速度的方向,瞬时速度大小的测定。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 1.(2017黑龙江哈尔滨模拟)下图为一弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平
109、固定的金属管中放有轻弹簧,弹簧压缩并锁定,在金属管两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连)。现解除弹簧锁定,两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。然后按下述步骤进行实验:用天平测出两球质量m1、m2;用刻度尺测出两管口离地面的高度h;记录两球在水平地面上的落点P、Q。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 回答下列问题:(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有 。(已知重力加速度g)A.弹簧的压缩量x B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2 C.小球直径 D.两球从管口弹出到落地的时间
110、t1、t2(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为Ep=。(3)由上述测得的物理量来表示,如果满足关系式 ,就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)B(2)1124+2224(3)m1x1=m2x2【解析】(1)根据机械能守恒定律可知,弹簧的弹性势能等于两球得到的动能之和,而要求解动能必须还要知道两球弹射的初速度 v0,由平抛运动规律可知 v0=2,故还需要测出两球落点 P、Q 到对应管口M、N 的水平距离 x1、x2;(2)小球被弹开时获得的动能 Ek=12 02=24,故弹性势能的表达式为
111、 Ep=12m112+12m222=124+224;(3)如果满足关系式 m1v1=m2v2,即 m1x1=m2x2,那么就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 2.右图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。调节悬点,使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点静止,同时把球2放在立柱上。释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞,后球1向左摆最远可到B点,球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现
112、已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b,C点与桌子边缘间的水平距离为c,立柱高h。此外:(1)还需要测量的物理量有 和 。(2)根据测量的数据,验证该实验动量守恒的表达式为 。(忽略小球的大小)实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7【答案】(1)弹性球1、2的质量m1和m2,桌面离水平地面的高度H 【解析】(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量,所以要测量1、2两个小球的质量,计算碰撞前后两小球的速度。根据弹性球1碰撞前后的高度a和b,由机械能守恒定律可以求出碰撞前后的速度,只要测出桌面高H,根据平拋运动的规律就可以求出弹
113、性球2碰撞后的速度,故需要测量弹性球1、2的质量m1和m2,桌面离水平地面的高度H。(2)2m1-=2m1-+m2+实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7(2)小球 1 从 A 处下摆过程只有重力做功,根据机械能守恒定律,有 m1g(a-h)=12m112得 v1=2(-)碰撞后小球 1 上升到最高点的过程中,有m1g(b-h)=12m122得 v2=2(-)碰撞后小球 2 做平抛运动,运动时间 t=2(+)实验1 实验2 实验3 实验4 试做真题 萃取高招 对点精练 实验5 实验6 实验7 得小球 2 碰后速度 v3=c 2(+)所以该实验中动量守恒的表达式为 m1v1=m2v3+m1v2即 m1 2(-)=m1 2(-)+m2c 2(+)得 2m1-=2m1-+m2c1+