專(zhuān)題六物理實(shí)驗(yàn)

第一滸力學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新

高考真題

1.（2020高考全國(guó)理綜II）

一細(xì)繩跨過(guò)懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和8,如圖所示。一實(shí)驗(yàn)小組用此裝置

測(cè)量小球8運(yùn)動(dòng)的加速度。

令兩小球靜止，細(xì)繩拉緊，然后釋放小球，測(cè)得小球8釋放時(shí)的高度AR.590m,下

降一段距離后的高度/?=（）.100m；由加下降至〃所用的時(shí)間7=0.730s。由此求得小球8加

速度的大小為"=______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。

從實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>

大小為/9.80m。。根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算可得小球B加速度的大小為"=m/s2（保

留3位有效數(shù)字）。

可以看出，"與a有明顯差異，除實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差外，寫(xiě)出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的

原因：。

2.（2020高考全國(guó)理綜I）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括：氣

墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為"的遮光片）、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門(mén)、祛碼盤(pán)和

祛碼等。

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

遮光片光電門(mén)

氣墊導(dǎo)軌滑塊祛碼盤(pán)

祛碼，

（1）開(kāi)動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的遮光

時(shí)間時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；

（2）用天平測(cè)祛碼與祛碼盤(pán)的總質(zhì)量加、滑塊（含遮光片）的質(zhì)量小2；

（3）用細(xì)線跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪將滑塊與祛碼盤(pán)連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊；

（4）令滑塊在祛碼和祛碼盤(pán)的拉動(dòng)下從左邊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門(mén)能測(cè)量

出遮光片經(jīng)過(guò)4、B兩處的光電門(mén)的遮光時(shí)間△小加2及遮光片從4運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間八2；

（5）在遮光片隨滑塊從4運(yùn)動(dòng)到8的過(guò)程中，如果將祛碼和祛碼盤(pán)所受重力視為滑塊

所受拉力，拉力沖量的大小/=，滑塊動(dòng)量改變量的大小Ap=;（用題中給

出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次測(cè)量得到的一組數(shù)據(jù)為：4=1.000cm,n?i=1.50x10-2kg,W2=0.400kg,△"=3.900

22

x10-s,Ar2=1.270x10-S,n2=1.50s,取g=9.80m/s2。計(jì)算可得/=N-s,\p=

kg-m-s-1；（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）

（7）定義5=卜言卜100%,本次實(shí)驗(yàn)3=%（保留1位有效數(shù)字）。

3.（2020.天津卷）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示裝置測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。把白紙和復(fù)寫(xiě)紙疊

放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個(gè)斜面，斜面的底邊外與桌子邊緣及木板均平

行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過(guò)碰撞復(fù)寫(xiě)紙，

在白紙上記錄鋼球的落點(diǎn)。

調(diào)i'」螺旋

圖I

①為了正確完成實(shí)驗(yàn)，以下做法必要的是。

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平

B.每次應(yīng)使鋼球從靜止開(kāi)始釋放

C.使斜面的底邊油與桌邊重合

D.選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面

②實(shí)驗(yàn)小組每次將木板向遠(yuǎn)離桌子的方向移動(dòng)0.2m,在白紙上記錄了鋼球的4個(gè)落點(diǎn)，相

鄰兩點(diǎn)之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意如圖2。重力加速度^=10m/s2,

鋼球平拋的初速度為m/so

圖2

③圖1裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是

核心突破

突破1.基本儀器的使用與讀數(shù)

1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)

10分度主尺上讀的毫米數(shù)+0.1〃

20分度主尺上讀的毫米數(shù)+0.05〃

50分度主尺上讀的毫米數(shù)+0.02〃

2.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)

測(cè)量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)（含估讀）x0.01mm。

3.彈簧測(cè)力計(jì)

使用前應(yīng)校零，選擇彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，要選力的方向通過(guò)彈簧軸線的，必要時(shí)要選對(duì)拉時(shí)

讀數(shù)相同的彈簧測(cè)力計(jì)。

4.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

電火花計(jì)時(shí)器使用的是220V交流電源；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是6V以下低壓交流電

源。

例題1.（2020?東北■校模擬）一位同學(xué)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,利用光電門(mén)等裝置設(shè)計(jì)了

如下實(shí)驗(yàn)。使用的器材有：鐵架臺(tái)、光電門(mén)1和2、輕質(zhì)定滑輪、通過(guò)不可伸長(zhǎng)的輕繩連接

的鉤碼A和B（B左側(cè)安裝擋光片）。

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①如圖1,將實(shí)驗(yàn)器材安裝好，其中鉤碼A的質(zhì)量比B大，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前用一細(xì)繩將鉤

碼B與桌面相連接，細(xì)繩都處于豎直方向，使系統(tǒng)靜止。

②用剪刀剪斷鉤碼B下方的細(xì)繩，使B在A帶動(dòng)下先后經(jīng)過(guò)光電門(mén)1和2,測(cè)得擋光

時(shí)間分別為小t2o

③用螺旋測(cè)微器測(cè)量擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的寬度d,如圖2,則d=mm。

④用擋光片寬度與擋光時(shí)間求平均速度，當(dāng)擋光片寬度很小時(shí).，可以將平均速度當(dāng)成瞬

時(shí)速度。

⑤用刻度尺測(cè)量光電門(mén)1和2間的距離L(L?d).

⑥查表得到當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間。

⑦為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，請(qǐng)寫(xiě)出還需測(cè)量的物理量(并給出相應(yīng)的字母表

示),用以上物理量寫(xiě)出驗(yàn)證方程o

例題2.(2020屆福建省南平市高三第一次合質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證鉤碼與

滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，主要步驟如下：

①鉤碼的質(zhì)量為〃?，用天平測(cè)量滑塊和遮光條的總質(zhì)量為用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬

度4用刻度尺測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s；

②調(diào)節(jié)旋鈕使氣墊導(dǎo)軌水平，同時(shí)調(diào)節(jié)輕滑輪使細(xì)線水平；

③釋放滑塊，用計(jì)時(shí)器分別測(cè)出遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和光電門(mén)B所用的時(shí)間△5和4tB.

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(I)測(cè)遮光條的寬度d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則4cm。

(2)若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則加gs=(用M、"八d、和A/B表示)

突破2.“紙帶”類(lèi)實(shí)驗(yàn)

紙帶的三大應(yīng)用

1.由紙帶確定時(shí)間

要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測(cè)量和計(jì)算，

一般每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時(shí)間間隔A/=0.02x5s=0.1s。

2.求解瞬時(shí)速度

利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,

求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移s“和s“+i，則

打n點(diǎn)時(shí)的速度

n-lnn+1\

3.用“逐差法”求加速度

如圖所示：

；0123456

S4-S\S5-S2S6—S3

因?yàn)?1=3P?〃2=?a3=3J2，

Q]+〃2+〃3S4+S5+S6一口―S2~~53

月r以Q=5—0冗O

例題3.（2020屆福建泉州市普通高中高三第一次質(zhì)量檢測(cè)）某同學(xué)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的拓展實(shí)驗(yàn)裝置，其中“、乩c是三個(gè)質(zhì)量均為500g的重物，

它們掛在跨過(guò)定滑輪的一條輕繩上三個(gè)適當(dāng)位置，c的下方拖著一條穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把c移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，并測(cè)出此時(shí)。離地面的高度為25.00cm,接著

接通電源，釋放c,得到如圖乙所示的紙帶，電源頻率為50Hz,其中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4

個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，重力加速度為9.8m/s2：

甲

「Q甘ALBCi一WD(

乙

(1)由圖乙可知，a落地后，c做運(yùn)動(dòng)；

(2)從開(kāi)始下落到a將要落地的過(guò)程中，a、b、。系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能為J,增加的動(dòng)能

為J(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)

證。

例題4.(2020屆四川省綿陽(yáng)市高三四模)如圖甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，重物

帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置測(cè)量本地重力加速度。

維帝

/

鐵頭H位孔

f

卜打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

接電

、1

甲

(1)下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是;

A.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量

B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正

C.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘

D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到打點(diǎn)周期為7的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，紙帶

上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中。點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、。、E、

尸、G是連續(xù)且清晰的點(diǎn)，如圖乙所示。

①若測(cè)得AB占的長(zhǎng)度為的，BC的長(zhǎng)度為S2,則本地重力加速度的計(jì)算式g=

②若測(cè)得8。的長(zhǎng)度為S3,EG的長(zhǎng)度為S4,則本地重力加速度的計(jì)算式g=

突破3.“彈簧”“橡皮條”“碰撞”類(lèi)實(shí)驗(yàn)

1.橡皮條、彈簧的彈力大小與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系滿(mǎn)足胡克定律，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)一般

選用圖像法。

2.胡克定律描述的是在彈性限度內(nèi)，橡皮條（彈簧）的彈力與形變量成正比，如果超出

彈性限度，正比關(guān)系不再成立。

3.動(dòng)量守恒

實(shí)驗(yàn)裝置圖操作要領(lǐng)考查熱點(diǎn)

①考裝置：器材安裝、

①安裝：斜槽末端切小球選取、。點(diǎn)確定

驗(yàn)證戒久射小球線必須沿水平方向

被撞小球②考測(cè)量：小球質(zhì)量

=^［白紙

動(dòng)量

②起點(diǎn)：斜槽末端上的測(cè)量和小球平拋運(yùn)

守恒方/處動(dòng)的水平位移的測(cè)量

IQI

③速度：應(yīng)用小球平③考結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)

定律1MPN\

拋的水平位移替代數(shù)據(jù)判斷兩球碰撞過(guò)

程中動(dòng)量是否守恒

例題5.（2020屆廣東省廣州、深圳市學(xué)調(diào)聯(lián)盟高三第二次調(diào)研）在探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的

關(guān)系時(shí)，某同學(xué)先按圖1對(duì)彈簧甲進(jìn)行探究，然后把彈簧甲和彈簧乙并聯(lián)起來(lái)按圖2進(jìn)行探

究.在彈性限度內(nèi)，將質(zhì)量為〃z=50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，分別測(cè)得圖甲、圖乙中彈

簧的長(zhǎng)度乙、L如下表所示.

彈

彈

費(fèi)

費(fèi)

甲

乙

鉤碼個(gè)數(shù)1234

Ai/cm30.0031.0432.0233.02

L2/cm29.3329.6529.9730.30

已知重力加速度g=9.8m/s2,要求盡可能多地利用測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算彈簧甲的勁度系數(shù)

k=N/m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.由表中數(shù)據(jù)（填“能”或“不能”）計(jì)算出彈簧乙的

勁度系數(shù).

例題6.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守

恒定律.圖甲中PQ是斜槽，QR為水平槽.實(shí)驗(yàn)時(shí)先使4球從斜槽上某一固定位置G由靜

止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡.重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落

點(diǎn)痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下，

和8球碰撞后，A、8球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡.重復(fù)這種操作10次.圖甲

中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點(diǎn).B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水

平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與。點(diǎn)對(duì)齊.

(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為cm；

(2)在以下選項(xiàng)，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？(填選項(xiàng)序號(hào)).

A.水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到。點(diǎn)的距離

B.A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到。點(diǎn)的距離

C.測(cè)量A球或B球的直徑

D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)

E.測(cè)量水平槽面相對(duì)于0點(diǎn)的高度

(3)實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是

A.釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小

B.釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的

測(cè)量越準(zhǔn)確

C.釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越

小

D.釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小

突破4.驗(yàn)證牛頓第二定律和機(jī)械能守恒定律

1.驗(yàn)證牛頓第二定律

實(shí)驗(yàn)裝置圖操作要領(lǐng)考查熱點(diǎn)

①平衡：必須平衡摩

①考裝置：器材安裝

擦力(改變小車(chē)或重

正誤；平衡摩擦力的

物質(zhì)量，無(wú)須重新平

方法、標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量控

衡)

制要求

②質(zhì)量：重物的總質(zhì)

②測(cè)定根據(jù)紙帶

驗(yàn)證量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量

繆用紙帶或光電門(mén)數(shù)據(jù)計(jì)算加

(若使用力傳感器，或

牛頓速度

小車(chē)打點(diǎn)

1■滑輪以小車(chē)與重物的系統(tǒng)

薪臺(tái)計(jì)時(shí)器

的長(zhǎng)木板

第二為研究對(duì)象無(wú)須滿(mǎn)足③求結(jié)論：描點(diǎn)作4

定律此要求)一F或4—古圖象，并

③其他：細(xì)繩與長(zhǎng)木得出結(jié)論

板平行；小車(chē)靠近打

④判成因：給定異常

點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋

a一尸圖象，判斷其可

放；實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電

能成因

源，后釋放小車(chē)

2.驗(yàn)證機(jī)械能守恒的三種方法

(1)利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算，代入g加和如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，^，尸義匾

則說(shuō)明機(jī)械能守恒定律是正確的.

(2)任取兩點(diǎn)A、8測(cè)出/MB,算出ghAB和g由一3點(diǎn))的值，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，

=則說(shuō)明機(jī)械能守恒定律是正確的.

(3)圖象法，從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度萬(wàn)，并計(jì)算各點(diǎn)

速度的平方v2,然后以;P2為縱軸，以〃為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出^/一力圖線.若在誤差

允許的范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒.

例題7.某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，所用交流電源的頻率為50Hz,得

到如圖乙所示的紙帶.選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A點(diǎn)距起點(diǎn)。

的距離為so=19.00cm,點(diǎn)A、C間的距離為si=8.36cm,點(diǎn)C、E間的距離為S2=9.88cm,

g取9.8m/s2,測(cè)得重物的質(zhì)量為機(jī)=1kg.

乙

(1)下列做法正確的有

A.圖甲中兩限位孔必須在同一豎直線上

B.實(shí)驗(yàn)前，手應(yīng)提住紙帶上端，使紙帶豎直

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)紙帶，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

D.數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)選擇紙帶上距離較近的兩點(diǎn)作為初、末位置

(2)選取O、C兩點(diǎn)為初、末位置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，重物減少的重力勢(shì)能是J,

打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度大小是m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)根據(jù)紙帶算出打下各點(diǎn)時(shí)重物的速度u,量出下落距離s,則以會(huì)為縱坐標(biāo)、以s為

橫坐標(biāo)畫(huà)出的圖象應(yīng)是下面的.

(4)重物減少的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是

.(寫(xiě)出一條即可)

例題8.某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中,

置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上

的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010

依.實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Z

長(zhǎng)

甲

(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(chē)(和鉤

碼)可以在木板上勻速下滑.

(2)將"(依次取〃=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N—八個(gè)鉤碼仍留在小車(chē)

內(nèi)；用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行.釋放小車(chē)，同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻，相對(duì)于

其起始位置的位移s,繪制s—f圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度。

(3)對(duì)應(yīng)于不同的〃的。值見(jiàn)下表.〃=2時(shí)的s—f圖象如圖乙所示；由圖乙求出此時(shí)小

車(chē)的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.

n12345

a/(m-s~2)0.200.58().781.00

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖丙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出。一〃圖象.從圖象可以看出：當(dāng)物體

質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比.

（5）利用a-n圖象求得小車(chē)（空載）的質(zhì)量為依（保留2位有效數(shù)字，重力加速度

取g=9.8nrs-2）.

（6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟⑴，下列說(shuō)法正確的是（填入正確選項(xiàng)前的

標(biāo)號(hào)）.

A.a-n圖線不再是直線

B.。一"圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)

C.a—〃圖線仍是直線，但該直線的斜率變大

突破5.探究平拋運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)裝置日操作要領(lǐng)考查熱點(diǎn)

探究①實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜①考裝置：斜槽安裝

槽末端的切線水平（檢要求、小車(chē)釋放要求

平拋

驗(yàn)是否水平的方法

運(yùn)動(dòng)是：將小球放在斜槽②求初速度

末端水平部分，將其

③考圖象

向兩邊各輕輕撥動(dòng)一

次，看其是否有明顯

的運(yùn)動(dòng)傾向）

②方木板必須處于豎

直平面內(nèi)，固定時(shí)要

用重垂線檢查坐標(biāo)紙

豎線是否豎直

③小球每次必須從斜

槽上同一位置滾下

④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)

例題9.如圖所示，研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門(mén)傳感器

和碰撞傳感器可測(cè)得小球的水平初速度和飛行時(shí)間，底板上的標(biāo)尺可以測(cè)得水平位移.

保持水平槽口距底板高度〃=0.420m不變.改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置,

測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度即、飛行時(shí)間，和水平位移d,記錄在表中.

0.7411.0341.3181.584

t/ms292.7293.0292.8292.9

dkm21.730.338.646.4

(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在人一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度vo成關(guān)系，與

________無(wú)關(guān).

(2)一位同學(xué)計(jì)算出小球飛行時(shí)間的理論值，理=、伶=s=289.8ms,發(fā)

現(xiàn)理論值與測(cè)量值之差約為3ms.經(jīng)檢查，實(shí)驗(yàn)及測(cè)量無(wú)誤，其原因是

(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，重新做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，竟發(fā)現(xiàn)測(cè)量值「依然大于

自己得到的理論值%,但二者之差在3ms?7ms,且初速度越大差值越小.對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的

安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是

例題10.(2020屆廣西南寧市高三第一次適應(yīng)性測(cè)試)利用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理。

將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白紙、復(fù)寫(xiě)紙，將小

球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放。記錄標(biāo)記點(diǎn)到斜槽底端的高度H,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小

球離開(kāi)斜槽后的豎直位移》改變小球在斜槽上的釋放位置，在斜槽比較光滑的情況下進(jìn)行

多次測(cè)量，已知重力加速度為g,記錄數(shù)據(jù)如下：

高度H《h為單位長(zhǎng)度)h2h365A6h7h

豎直位移WE30.015.010.07.56.05.04.3

(1)小球從標(biāo)記點(diǎn)滑到斜槽底端的過(guò)程，速度的變化量為(用x、y、g表示);

(2)已知木板與斜槽末端的水平距離為x,小球從標(biāo)記點(diǎn)到達(dá)斜槽底端的高度為H,測(cè)得小球

在離開(kāi)斜槽后的豎直位移為v,不計(jì)小球與槽之間的摩擦及小球從斜槽滑到切線水平的末端

的能量損失。小球從斜槽上滑到斜槽底端的過(guò)程中，若動(dòng)能定理成立，則應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式是

(3)保持x不變，若想利用圖像直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最好應(yīng)以“為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo),

描點(diǎn)畫(huà)圖。

實(shí)戰(zhàn)演練

1.（2020屆河北省石家莊市第二中學(xué)高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)）用圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒

定律.通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門(mén)8時(shí)，通過(guò)與之

相連的毫秒計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）記錄下?lián)豕鈺r(shí)間3測(cè)出AB之間的距離〃.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整

光電門(mén)位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門(mén)中的激光束.

⑴為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)量下列哪些物理量____.

A.A點(diǎn)與地面間的距離，

B.小鐵球的質(zhì)量

C.小鐵球從A到B的下落時(shí)間FAB

D.小鐵球的直徑d

（2）小鐵球通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度v=,若下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，則:與〃的關(guān)系

式為A一?

2.（2019陜西西安市藍(lán)田縣模擬）由于空間站處于完全失重狀態(tài)，不能利用天平等儀器測(cè)量

質(zhì)量，為此某同學(xué)為空間站設(shè)計(jì)了如圖所示（。）的實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)測(cè)量小球質(zhì)量。圖中彈

簧固定在擋板上，軌道B處裝有光電門(mén)，可以測(cè)量出小球經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。該同學(xué)設(shè)計(jì)

的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(a)

(i)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑d

(ii)將彈簧固定在檔板上

(iii)小球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x

(iv)由靜止釋放小球，測(cè)量小球離開(kāi)彈簧后經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間f,計(jì)算出小球離開(kāi)彈簧的

速度v

(v)改變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟(iii)、(iv)多次

(vi)分析數(shù)據(jù)，得出小球的質(zhì)量

該同學(xué)在地面上進(jìn)行了上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題

(1)步驟(i)中游標(biāo)卡尺示數(shù)情況如圖(6)所示，小球的直徑上cm；

(2)某一次步驟(iii)中測(cè)得彈簧的壓縮量為1cm,對(duì)應(yīng)步驟(iv)中測(cè)得小球通過(guò)光電

門(mén)的時(shí)間為7.50n?s,則此次小球離開(kāi)彈簧的速度mis；

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的彈簧的形變x與對(duì)應(yīng)的小球速度v在圖(c)中描出了對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，請(qǐng)將

(2)問(wèn)中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)描出，并畫(huà)出v-x圖象。

(4)已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧的彈性勢(shì)能耳與彈簧形變量/之間的關(guān)系如圖(d)所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)

得小球的質(zhì)量為kg。

3.(2020屆廣東省茂名市高三第二次綜合測(cè)試)某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)木塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦

因數(shù)時(shí)，采用如圖所示的裝置，圖中長(zhǎng)木板水平固定，調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平

行.

木塊電火花計(jì)時(shí)備

012

"~"I一

—打

(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在.(選填“直流”或“交流”)電源上.

(2)已知重力加速度為g,測(cè)得木塊的質(zhì)量為M,祛碼盤(pán)和祛碼的總質(zhì)量為機(jī)，木塊的加速度

為小則木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=.

(3)圖為木塊在水平木板上帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為

計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出.從紙帶上測(cè)出》=2.10cm,及=3.62

cm,X5=8.12cm,X6=9.60cm.則木塊加速度大小a=m/s2(保留兩位有效數(shù)

字)，

4.(2020屆河北省唐山市高三第一次模擬)某同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究橡皮筋做功與

速度變化的關(guān)系。他進(jìn)行了如下操作：將長(zhǎng)木板放在水平桌面上，調(diào)節(jié)一端高度，平衡小車(chē)

及紙帶的摩擦力并固定長(zhǎng)木板；把橡皮筋一端固定在墻上，另一端系在小車(chē)上，將橡皮筋拉

長(zhǎng)乩由靜紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)小車(chē)橡皮筋止釋放小車(chē)，帶動(dòng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，

得到一條紙帶。增加橡皮筋的條數(shù)，重復(fù)上述操作，長(zhǎng)木板得到多條紙帶。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

的頻率為50Hz?

KA*

(1)本實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)應(yīng)怎樣判斷長(zhǎng)木板及紙帶的摩擦力已經(jīng)被平衡：

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶，如圖所示。此次操作中應(yīng)選擇的速度大小為一m/s；(結(jié)果保留三

位有效數(shù)字)

W

(3)該同學(xué)由多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出W—v2圖象如圖所示，則橡皮筋彈力做功與速度平方變化的

關(guān)系為O

5.（2020屆河北省石家莊市第二中學(xué)高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)）用圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒

定律.通過(guò)電磁鐵控制的小鐵球從A點(diǎn)自由下落，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)光電門(mén)8時(shí)，通過(guò)與之

相連的毫秒計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）記錄下?lián)豕鈺r(shí)間f，測(cè)出AB之間的距離〃.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整

光電門(mén)位置使小球下落過(guò)程中球心通過(guò)光電門(mén)中的激光束.

IT

（1）為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)量下列哪些物理量_____.

A.A點(diǎn)與地面間的距離”

B.小鐵球的質(zhì)量〃？

C.小鐵球從A到B的下落時(shí)間MB

D.小鐵球的直徑d

（2）小鐵球通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度v=,若下落過(guò)程中機(jī)械能守恒，則5與h的關(guān)系

式為/—?

6.（2020屆河南省焦作市高三第三次模擬）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速

直線運(yùn)動(dòng)，已知固定斜面的傾角為6=37。，把木塊自斜面上某一位置由靜止釋放，測(cè)量釋

放點(diǎn)到斜面底端的距離x以及木塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t,改變釋放點(diǎn)位置，得到多組數(shù)據(jù)，

X

作出一一/圖象如圖2所示。已知$畝37。=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s?。

(1)根據(jù)圖象可知，木塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2；

(2)木塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

X

(3)在土一，圖象中，有一組數(shù)據(jù)偏離直線比較遠(yuǎn)，可能的原因是.。(回

答出一條原因即可)

7.(2020屆黑龍江省哈爾濱市三中高三第二次模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加

速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

(1)實(shí)驗(yàn)中下列做法正確的是()

A.電火花計(jì)時(shí)器連接在電壓為4~6V,頻率為50Hz的交流電源上

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開(kāi)小車(chē)再接通電火花計(jì)時(shí)器

C.將裝有祛碼的托盤(pán)用細(xì)線通過(guò)定滑輪拴在小車(chē)上然后平衡小車(chē)所受的摩擦力

D.平衡好摩擦力后，每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力

(2)在探究小車(chē)的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，同一正確裝置和實(shí)驗(yàn)步驟得到兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

做出甲、乙兩個(gè)?圖像如圖2所示，則由圖像可知兩組實(shí)驗(yàn)中小車(chē)所受拉力的大小的關(guān)

m

系是()

A.