專題十六力學(xué)實(shí)驗高頻考點(diǎn)·能力突破考點(diǎn)一力學(xué)基本儀器的使用與讀數(shù)物理量測量工具或測量方法力①彈簧測力計(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；被測物體放左盤、砝碼放右盤；會讀數(shù))長度①毫米刻度尺(精度1mm，要估讀到0.1mm)；②螺旋測微器(精度0.01mm，要估讀到0.001mm)；③游標(biāo)卡尺(精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm三種，不估讀)時間①打點(diǎn)計時器用交變電流(電磁打點(diǎn)計時器接約8V交流電源，電火花打點(diǎn)計時器接220V交流電源)，電源頻率為50Hz時打點(diǎn)時間間隔為0.02s；②光電計時器(記錄擋光時間Δt)；③秒表(精度0.1s，不估讀)速度①打點(diǎn)紙帶：vt2＝v＝②頻閃照相：vt2＝v＝③光電門：瞬時速度v＝dΔt(d④速度傳感器加速度①打點(diǎn)紙帶：a＝ΔxT②頻閃照相：a＝ΔxT③光電門：a＝v22-v1④v-t圖像：a＝k(斜率)注意事項：1．游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時先確定各尺的分度，把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的，先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加．2．游標(biāo)卡尺讀數(shù)時不需要估讀．3．螺旋測微器讀數(shù)時，要準(zhǔn)確到0.01mm，估讀到0.001mm，結(jié)果若用mm作單位，則小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位數(shù)字．4．游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時注意區(qū)分游標(biāo)卡尺的精度．5．螺旋測微器在讀數(shù)時，注意區(qū)別整毫米刻度線與半毫米刻度線，注意判斷半毫米刻度線是否露出．例1某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測量一圓柱體工件的長度，如圖1所示，則工件的長度為________mm；用螺旋測微器測量工件的直徑如圖2所示，則工件的直徑為________mm.[解題心得]預(yù)測1用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________cm.預(yù)測2如圖甲所示，某同學(xué)用彈簧OC和彈簧測力計a、b做“驗證力的平行四邊形定則”實(shí)驗．在保持彈簧伸長量及方向不變的條件下：(1)若彈簧測力計a、b間夾角為90°，彈簧測力計a的讀數(shù)是________N；(如圖乙所示)(2)若彈簧測力計a、b間夾角小于90°，保持彈簧測力計a與彈簧OC的夾角不變，增大彈簧測力計b與彈簧OC的夾角，則彈簧測力計a的讀數(shù)________、彈簧測力計b的讀數(shù)________．(選填“變大”“變小”或“不變”)預(yù)測3(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺的________(選填“內(nèi)測量爪”“外測量爪”或“深度尺”)測得一玻璃杯的內(nèi)高，如圖甲所示，則其內(nèi)高為________cm.(2)該同學(xué)隨后又用螺旋測微器測得玻璃杯的玻璃厚度如圖乙所示，則厚度為________mm.(3)該同學(xué)用螺旋測微器測得一小球直徑如圖丙所示，正確讀數(shù)后得小球直徑為1.731mm，則a＝________，b＝________．(4)該同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)分別如圖丁、戊所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和________mm.考點(diǎn)二紙帶類實(shí)驗綜合紙帶的三大應(yīng)用(1)由紙帶確定時間：要區(qū)別打點(diǎn)計時器打出的計時點(diǎn)與人為選取的計數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，若每五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔Δt＝0.02×5s＝0.10s.(2)求解瞬時速度：利用做勻變速直線運(yùn)動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求打某一點(diǎn)時的瞬時速度，如圖甲所示，打點(diǎn)n時的速度vn＝xn(3)用“逐差法”求加速度：如圖乙所示，因為a1＝x4-x13T2，a2＝x5-x23例2[2022·福建押題卷]某實(shí)驗小組利用如圖甲所示的裝置，探究加速度與小車所受合外力和質(zhì)量的關(guān)系．(1)下列做法正確的是________；A．實(shí)驗前應(yīng)先將木板左端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力B．實(shí)驗時應(yīng)滿足砝碼桶與砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量C．釋放小車前應(yīng)將小車靠近打點(diǎn)計時器，并使紙帶盡量伸直D．實(shí)驗時為了安全應(yīng)先釋放小車再接通打點(diǎn)計時器的電源E．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持拉力不變，即只需要保持砝碼桶和砝碼總質(zhì)量不變(2)實(shí)驗時得到一條如圖乙所示的紙帶，打點(diǎn)計時器的頻率為50Hz，任意兩個計數(shù)點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，由圖中數(shù)據(jù)可計算小車的加速度為________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在保持小車和車中砝碼質(zhì)量一定，探究小車的加速度與受到的合外力的關(guān)系時，甲、乙兩位同學(xué)分別得到了如圖丙所示的a-F圖像，則甲同學(xué)的a-F圖線不過原點(diǎn)的原因是________________________________________________________________________．[解題心得]預(yù)測4[2022·遼寧押題卷](1)在下列實(shí)驗中，能用圖中裝置完成且僅用一條紙帶就可以得出實(shí)驗結(jié)論的是________(單選)；A．驗證小車和重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B．探究小車速度隨時間變化的規(guī)律C．探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D．探究不同力做功與小車速度變化的關(guān)系(2)某次實(shí)驗中按規(guī)范操作打出了一條紙帶，其部分紙帶如下圖．已知打點(diǎn)計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，紙帶左端接小車，請根據(jù)圖中紙帶判斷其做的是________(填“勻速”“勻變速”或“加速度變化的變速”)運(yùn)動，此次實(shí)驗中打點(diǎn)計時器打下A點(diǎn)時小車的速度為________m/s；(保留兩位有效數(shù)字)(3)如下圖所示，在水平氣墊導(dǎo)軌上用光電門記錄數(shù)據(jù)的方式做“驗證動量守恒定律”實(shí)驗，測量滑塊A的質(zhì)量記為m1，測量滑塊B的質(zhì)量記為m2，測量滑塊A上的遮光條寬度如下圖所示，其寬度d1＝________cm，測得滑塊B上的遮光條寬度為d2.滑塊A從右向左碰靜止的滑塊B，已知m1>m2，光電門計時器依次記錄了三個遮光時間Δt1、Δt2、Δt3，驗證動量守恒需要滿足的關(guān)系式為____________________________(用測量的物理量符號表示)．考點(diǎn)三“彈簧”“橡皮條”“碰撞”類實(shí)驗例3[2022·浙江6月](1)①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗裝置如圖1所示，長木板水平放置，細(xì)繩與長木板平行．圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點(diǎn)O為位移測量起點(diǎn)和計時起點(diǎn)，則打計數(shù)點(diǎn)B時小車位移大小為________cm.由圖3中小車運(yùn)動的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)．②利用圖1裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗，需調(diào)整的是________(多選)．A．換成質(zhì)量更小的車B．調(diào)整長木板的傾斜程度C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼D．改變連接小車的細(xì)繩與長木板的夾角(2)“探究求合力的方法”的實(shí)驗裝置如圖4所示，在該實(shí)驗中①下列說法正確的是________(單選)．A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同B．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)C．測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗至少需要________(選填“2”“3”或“4”)次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到O.[解題心得]例4[2022·全國甲卷]利用圖示的實(shí)驗裝置對碰撞過程進(jìn)行研究．讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2，進(jìn)而分析碰撞過程是否為彈性碰撞．完成下列填空：(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平．(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg.要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為________kg的滑塊作為A.(3)調(diào)節(jié)B的位置．使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等．(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2.(5)將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟(4)．多次測量的結(jié)果如下表所示．12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k＝v0.31k20.330.330.33(6)表中的k2＝________(保留2位有效數(shù)字)．(7)v1(8)理論研究表明，對本實(shí)驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由v1v2判斷．若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則v1v2的理論表達(dá)式為________(用m1和m2[解題心得]預(yù)測5某興趣小組同學(xué)想探究橡皮圈中的張力與橡皮圈的形變量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，則進(jìn)一步測量其勁度系數(shù)(圈中張力與整圈形變量之比)．他們設(shè)計了如圖甲所示實(shí)驗：橡皮圈上端固定在細(xì)繩套上，結(jié)點(diǎn)為O，刻度尺豎直固定在一邊，0刻度與結(jié)點(diǎn)O水平對齊，橡皮圈下端懸掛鉤碼，依次增加鉤碼的個數(shù)，分別記錄下所掛鉤碼的總質(zhì)量m和對應(yīng)橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：鉤碼質(zhì)量m/g20406080100120P點(diǎn)刻度值x/cm5.535.926.306.677.027.40(1)請在圖乙中，根據(jù)表中所給數(shù)據(jù)，充分利用坐標(biāo)紙，作出m-x圖像；(2)作出m-x圖像后，同學(xué)們展開了討論：甲同學(xué)認(rèn)為：這條橡皮圈中的張力和橡皮圈的形變量基本符合胡克定律；乙同學(xué)認(rèn)為：圖像的斜率k即為橡皮圈的勁度系數(shù)；丙同學(xué)認(rèn)為：橡皮圈中的張力并不等于所掛鉤碼的重力；……請參與同學(xué)們的討論，并根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定：橡皮圈不拉伸時的總周長約為______cm，橡皮圈的勁度系數(shù)約為________N/m(重力加速度g取10m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)若實(shí)驗中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端結(jié)點(diǎn)O，則由實(shí)驗數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將________(選填“偏小”“偏大”或“不受影響”)；若實(shí)驗中刻度尺沒有完全豎直，而讀數(shù)時視線保持水平，則由實(shí)驗數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將________(選填“偏小”“偏大”或“不受影響”)．預(yù)測6某研究小組做“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗，所用器材有：方木板一塊、白紙、量程為5N的彈簧測力計兩個、橡皮條(帶兩個較長的細(xì)繩套)、小圓環(huán)、刻度尺、三角板、圖釘(若干個)．主要實(shí)驗步驟如下：a．橡皮條的一端與輕質(zhì)小圓環(huán)相連，另一端固定；b．用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)，小圓環(huán)運(yùn)動至O點(diǎn)，記下兩彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2及兩細(xì)繩套的方向；c．用一個彈簧測力計將小圓環(huán)拉到O點(diǎn)，記下彈簧測力計的讀數(shù)F及細(xì)繩套的方向；d．在白紙上做出力F、F1和F2的圖示，猜想三者的關(guān)系，并加以驗證．(1)b、c步驟中將小圓環(huán)拉到同一位置O的目的是________________________．(2)某次操作后，在白紙上記錄的痕跡如圖丁所示，請你在圖丁中完成步驟d.預(yù)測7[2022·北京押題卷]如圖1所示，用“碰撞實(shí)驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球碰撞前后的動量關(guān)系．圖1中的O點(diǎn)為小球拋出點(diǎn)在記錄紙上的垂直投影．實(shí)驗時，先使A球多次從斜軌上位置P靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置E.然后，把半徑相同的B球靜置于水平軌道的末端，再將A球從斜軌上位置P靜止釋放，與B球相碰后兩球均落在水平地面上，多次重復(fù)上述A球與B球相碰的過程，分別找到碰后A球和B球落點(diǎn)的平均位置D和F.用刻度尺測量出水平射程OD、OE、OF.測得A球的質(zhì)量為mA，B球的質(zhì)量為mB.圖1(1)實(shí)驗中，通過測量小球做平拋運(yùn)動的水平射程來代替小球碰撞前后的速度．①實(shí)驗必須滿足的條件有________．A．兩球的質(zhì)量必須相等B．軌道末端必須水平C．A球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放②“通過測量小球做平拋運(yùn)動的水平射程來代替小球碰撞前后的速度”可行的依據(jù)是________________．A.運(yùn)動過程中，小球的機(jī)械能保持不變B．平拋運(yùn)動的下落高度一定，運(yùn)動時間相同，水平射程與速度大小成正比(2)當(dāng)滿足表達(dá)式__________________時，即說明兩球碰撞中動量守恒；如果再滿足表達(dá)式________________時，則說明兩球的碰撞為彈性碰撞.(用所測物理量表示)(3)某同學(xué)在實(shí)驗時采用另一方案：使用半徑不變、質(zhì)量分別為16mA、13mA、12mA的B球．將A球三次從斜軌上位置P靜止釋放，分別與三個質(zhì)量不同的B球相碰，用刻度尺分別測量出每次實(shí)驗中落點(diǎn)痕跡距離O點(diǎn)的距離OD、OE、OF，記為x1、x2、x3.將三組數(shù)據(jù)標(biāo)在x1-圖2考點(diǎn)四力學(xué)其他實(shí)驗例5某實(shí)驗小組的同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗裝置完成了“探究向心力與線速度關(guān)系”的實(shí)驗，將小球用質(zhì)量不計長為L的細(xì)線系于固定在鐵架臺上的力傳感器上，小球的下端有一長度極短、寬度為d的擋光片，測得小球的直徑為D，重力加速度用g表示．請回答下列問題：(1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度如圖乙所示，則擋光片的寬度為________mm；如果擋光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為10ms，則小球通過光電門時的速度大小為v＝________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(2)小球通過光電門時力傳感器的示數(shù)為F0，改變小球釋放點(diǎn)的高度，多次操作，記錄多組F0、v的數(shù)據(jù)，作出F0-v2的圖像，如果圖線的斜率為k，則小球(含擋光片)的質(zhì)量為________；向心力大小為F＝________．(用已知物理量的符號表示)[解題心得]預(yù)測8用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動的軌跡．將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的木板上．鋼球沿斜槽PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在豎直擋板MN上．由于豎直擋板與豎直木板的夾角略小于90°，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點(diǎn)．每次將豎直擋板向右平移相同的距離L，從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)．(1)實(shí)驗前需要檢查斜槽末端是否水平，正確的檢查方法是______________________．(2)以平拋運(yùn)動的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向建立坐標(biāo)系．將鋼球放在Q點(diǎn)，鋼球的________(選填“最右端”“球心”或“最下端”)對應(yīng)白紙上的位置即為坐標(biāo)原點(diǎn)．(3)實(shí)驗得到的部分點(diǎn)跡a、b、c如圖乙所示，相鄰兩點(diǎn)的水平間距均為L，ab和ac的豎直間距分別是y1和y2，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則鋼球平拋的初速度大小為________，鋼球運(yùn)動到b點(diǎn)的速度大小為_______________________________________________________．預(yù)測9[2022·濟(jì)南市測評]某實(shí)驗小組在實(shí)驗室用單擺做測定重力加速度的實(shí)驗，實(shí)驗裝置如圖甲所示．(1)擺球的直徑用螺旋測微器測出，如圖乙所示，其讀數(shù)為________mm.(2)正確操作測出單擺完成n次全振動的時間為t，用毫米刻度尺測得擺線長為L，螺旋測微器測得擺球直徑為d.用上述測得量寫出重力加速度的表達(dá)式：g＝________________________________________________________________________.(3)某同學(xué)測得的g值比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣绕?，可能原因是________．A．計算時將L當(dāng)成擺長B．測擺線長時擺線拉得過緊C．開始計時時，秒表按下過晚D．實(shí)驗中誤將30次全振動計為29次素養(yǎng)培優(yōu)·創(chuàng)新實(shí)驗1.力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗的特點(diǎn)(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動學(xué)規(guī)律和牛頓運(yùn)動定律設(shè)計實(shí)驗．(2)將實(shí)驗的基本方法——控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法融入到實(shí)驗的綜合分析之中．2．創(chuàng)新實(shí)驗題的解法(1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確實(shí)驗的理論依據(jù)和實(shí)驗?zāi)康?，設(shè)計實(shí)驗方案．(2)進(jìn)行實(shí)驗，記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)用原理公式或圖像法處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進(jìn)行誤差分析．情境1[2022·山東卷]在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實(shí)驗．受此啟發(fā)，某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實(shí)驗，如圖甲所示．主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源，放上滑塊，調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊．彈簧處于原長時滑塊左端位于O點(diǎn)，A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計時；④計算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示．回答以下問題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)：(1)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a-F圖像如圖丙中Ⅰ所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg.(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實(shí)驗步驟，在圖丙中畫出新的a-F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg.[解題心得]情境2[2022·邯鄲二模]如圖所示的實(shí)驗裝置可以測量物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)．把長木板一端放在水平面上，另一端支撐起來形成一個斜面．物塊沿斜面加速下滑的過程中先后經(jīng)過光電門A和光電門B.如果測得物塊上擋光片寬度為d，物塊經(jīng)過光電門A、B時擋光片的擋光時間分別為Δt1和Δt2，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(1)要測出物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，需要測量出斜面的傾角θ以及光電門A、B之間的距離L.(2)計算物塊沿斜面下滑的加速度a的運(yùn)動學(xué)公式是a＝________________．(3)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝________________．[解題心得]情境3[2022·河南焦作高一聯(lián)考]某實(shí)驗小組利用如圖甲所示裝置測定小車在斜面上下滑時的加速度，實(shí)驗開始時，小車靜止在A點(diǎn)，光電門位于O點(diǎn)，AO間距離為l0.已知小車上擋光片的寬度為d，且d?l0.(1)釋放小車，小車由靜止開始下滑，下滑過程中通過位于O點(diǎn)處的光電門，由數(shù)字計時器記錄擋光片通過光電門的時間Δt.可由表達(dá)式v＝________得到小車通過光電門的瞬時速度．(2)將光電門向下移動一小段距離x后，重新由A點(diǎn)釋放小車，記錄擋光片通過光電門時數(shù)字計時器顯示的時間Δt和此時光電門與O點(diǎn)間距離x.(3)重復(fù)步驟(2)，得到若干組Δt和x的數(shù)值．(4)在1Δt2-x坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，得到如圖乙所示直線，其斜率大小為k，縱軸截距為b，則小車加速度的表達(dá)式為a＝________，初始時AO間距離l0＝________．(用d、k、[解題心得]情境4[2022·全國沖刺卷]為準(zhǔn)確測量某彈簧的勁度系數(shù)，某探究小組設(shè)計了如下實(shí)驗，實(shí)驗裝置如圖甲所示，其原理圖如圖乙所示．角度傳感器與可轉(zhuǎn)動的“T”形螺桿相連，“T”形螺桿上套有螺母，螺母上固定有一個力傳感器，彈簧的上端掛在力傳感器下端掛鉤上，另一端與鐵架臺底座的固定點(diǎn)相連．當(dāng)“T”形螺桿轉(zhuǎn)動時，角度傳感器可測出螺桿轉(zhuǎn)動的角度，力傳感器會隨著“T”形螺桿旋轉(zhuǎn)而上下平移，彈簧長度也隨之發(fā)生變化．實(shí)驗過程中，彈簧始終在彈性限度內(nèi)．(1)已知“T”形螺桿向某一方向旋轉(zhuǎn)10周(10×360°)時，力傳感器上移40.0mm，則在角度傳感器由0增大到270°的過程中，力傳感器向上移動的距離為________mm.(保留一位小數(shù))(2)該探究小組操作步驟如下：①旋轉(zhuǎn)螺桿使初狀態(tài)彈簧長度大于原長；②記錄初狀態(tài)力傳感器示數(shù)F0、以及角度傳感器示數(shù)θ0；③旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿使彈簧長度增加，待穩(wěn)定后，記錄力傳感器的示數(shù)Fn，角度傳感器的示數(shù)θn；④多次旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿，重復(fù)步驟③的操作；⑤以力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo)、角度傳感器的示數(shù)θ為橫坐標(biāo)，由實(shí)驗數(shù)據(jù)描繪出F-θ圖像，則該圖像可能為________．(3)若圖像的斜率為2.5×10－4N/°，則該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)[解題心得]專題十六力學(xué)實(shí)驗高頻考點(diǎn)·能力突破考點(diǎn)一例1解析：根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知工件的長度為21mm＋0.02mm×36＝21.72mm；根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則可知工件的直徑為4mm＋0.01mm×30.0＝4.300mm.答案：21.724.300預(yù)測1解析：讀數(shù)時要注意分度值是1mm，要估讀到分度值的下一位．答案：1.50(1.49～1.51均可)預(yù)測2解析：(1)由圖乙所示彈簧測力計可知，其分度值為0.1N，彈簧測力計a的讀數(shù)是3.50N；(2)若彈簧測力計a、b間夾角小于90°，保持彈簧測力計a與彈簧OC的夾角不變，增大彈簧測力計b與彈簧OC的夾角，如圖所示，則可知彈簧測力計a的示數(shù)變小，b的示數(shù)變大．答案：(1)3.50(3.48～3.52)(2)變小變大預(yù)測3解析：(1)因需測量的是玻璃杯的內(nèi)高即深度，所以要用游標(biāo)卡尺的深度尺測量，根據(jù)圖甲可知，游標(biāo)卡尺主尺上的整毫米數(shù)為100mm，游標(biāo)尺的精確度為0.1mm，且第3條刻度線(不計0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則玻璃杯的內(nèi)高為100mm＋0.1mm×3＝100.3mm＝10.03cm.(2)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則：測量值＝固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度(0.01mm)×可動刻度讀數(shù)(一定要估讀)，由圖乙可知玻璃厚度為2.5mm＋0.01mm×26.0＝2.760mm.(3)因1.731mm＝1.5mm＋0.01mm×23.1，由螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則知a＝20，b＝0.(4)由圖丁所示可得金屬桿的長度L＝60.10cm.由圖戊知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10條刻度線(不計0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則該金屬桿直徑d＝4mm＋0.02×10mm＝4.20mm.答案：(1)深度尺10.03(2)2.760(3)200(4)60.104.20考點(diǎn)二例2解析：(1)為了使小車所受的合外力等于拉力，實(shí)驗前應(yīng)該平衡摩擦力，故A正確；因為有拉力傳感器，小車受到的拉力的大小可以直接讀出，故無需讓砝碼桶和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)砝碼的質(zhì)量，B錯誤；為了使紙帶上能盡可能多打點(diǎn)，使其得到充分的利用，故釋放小車前應(yīng)將小車靠近打點(diǎn)計時器，紙帶伸直是為了盡量減小紙帶與限位孔間的摩擦，故C正確；凡是使用打點(diǎn)計時器的實(shí)驗，都應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計時器穩(wěn)定運(yùn)行后再釋放紙帶(小車)，故D錯誤；在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持拉力不變，即需要保持拉力傳感器的示數(shù)不變，故E錯誤．(2)由題意知T＝0.1s，采用逐差法求加速度，可得a＝BD-OB2T2＝2.4m/s2；(3)由甲同學(xué)的a-F圖像可知，拉力傳感器的示數(shù)F答案：(1)AC(2)2.4(3)平衡摩擦力過度，木板的傾角過大預(yù)測4解析：(1)驗證小車和重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，需要測量小車和重物的質(zhì)量，A錯誤；探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，僅需要一條紙帶即可得出實(shí)驗結(jié)論，B正確；探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，還需知道二者的質(zhì)量，C錯誤；探究不同力做功與小車速度變化的關(guān)系，需要知道二者的質(zhì)量，D錯誤．(2)根據(jù)Δx＝aT2，T均相等，即只要滿足Δx均相等即可滿足運(yùn)動為勻變速運(yùn)動，根據(jù)圖像可知Δx均為0.1cm，則該運(yùn)動為勻變速運(yùn)動．小車的速度為v＝1.0+1.1×(3)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為1cm＋0.02×0mm＝1cm＝1.000cm要驗證動量守恒定律，即驗證碰撞前的動量和碰撞后的動量相等，即m1v1＝m2v2＋m1v3故有m1d答案：(1)B(2)勻變速0.52～0.54(3)1.000cm～1.010cm均可m1d考點(diǎn)三例3解析：(1)①由刻度尺的讀數(shù)規(guī)則可知，打下計數(shù)點(diǎn)B時小車的位移大小為x2＝6.20cm；連接圖3中的點(diǎn)，由斜率可知加速度a＝1.9m/s2；②利用圖1裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗時，為減小實(shí)驗誤差，應(yīng)使連接小車的細(xì)繩與長木板平行，D錯誤；實(shí)驗時應(yīng)將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，應(yīng)保證小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼以及砝碼盤的總質(zhì)量，因此不能換成質(zhì)量更小的小車，A錯誤，C正確；實(shí)驗時應(yīng)將長木板的右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力，B正確．(2)①“探究求合力的方法”時不用保證兩彈簧秤的讀數(shù)相同，A錯誤；在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇與結(jié)點(diǎn)相距較遠(yuǎn)的一點(diǎn)，B錯誤；實(shí)驗時，彈簧秤外殼與木板之間的摩擦不影響實(shí)驗的結(jié)果，C錯誤；為了減小實(shí)驗誤差，實(shí)驗時，應(yīng)保證橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤貼近并平行于木板，D正確．②如果只有一個彈簧秤，應(yīng)先后兩次將彈簧秤掛在不同的細(xì)繩套上，然后將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，并保證兩次兩分力的方向不變；再將彈簧秤掛在一個細(xì)繩套上，將結(jié)點(diǎn)拉到位置O，因此為了完成實(shí)驗至少需要3次把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O.答案：(1)①6.20±0.051.9±0.2②BC(2)①D②3例4解析：(2)在一動一靜的彈性碰撞中，質(zhì)量小的滑塊碰撞質(zhì)量大的滑塊才能反彈，故應(yīng)選質(zhì)量為0.304kg的滑塊作為A.(6)滑塊A、B碰后的速度v1＝s1t1、v2＝s2t2，因s1＝s2，故有v1v(7)v1v2的平均值k(8)設(shè)滑塊A碰前的速度為v0，若為彈性碰撞，則有：m聯(lián)立①②得：v1＝m2-m1m1+則v1v2＝m答案：(2)0.304(6)0.31(7)0.32(8)m2預(yù)測5解析：(1)描點(diǎn)作出m-x圖像如圖所示(2)由m-x圖像可知，橡皮圈不拉伸時P點(diǎn)距離O點(diǎn)的距離約為5.20cm(5.10cm～5.40cm)，則橡皮圈的總周長約為10.40cm(10.20cm～10.80cm)．由m-x圖像可知，橡皮圈的勁度系數(shù)，則有k＝ΔmgΔx＝120×(3)若實(shí)驗中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端結(jié)點(diǎn)O，則由實(shí)驗數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將不受影響，因為計算勁度系數(shù)時考慮的是橡皮筋的伸長量而不是長度．若實(shí)驗中刻度尺沒有完全豎直，而讀數(shù)時視線保持水平，會使讀數(shù)偏大，則由實(shí)驗數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將偏?。鸢福?1)見解析(2)10.4054.5(3)不受影響偏小預(yù)測6解析：(1)b、c步驟中將小圓環(huán)拉到同一位置O的目的是保證兩次操作力的作用效果相同；(2)在白紙上畫出各力的大小及方向，并用表示F1、F2的線段為鄰邊作平行四邊形，比較其對角線和表示F的線段是否在實(shí)驗誤差允許范圍內(nèi)相等．答案：(1)保證兩次操作力的作用效果相同(2)見解析預(yù)測7解析：(1)①為防止碰后小球A反彈，應(yīng)使A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，A錯誤；為保證小球做平拋運(yùn)動，軌道末端必須水平，故B正確；為保證小球A到軌道末端時的速度相等，A球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放，故C正確．故選BC.②小球做平拋運(yùn)動的過程，有h＝12gt2，x＝vt整理得t＝2hg，x＝v2h(2)因為可用小球做平拋運(yùn)動的水平射程來代替小球拋出時的速度，根據(jù)動量守恒有mAv0＝mAv1＋mBv2mAOE＝mAOD＋mBOF若碰撞過程為彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，有12m即mAOE2＝mAOD2＋mBOF2(3)因為碰撞前，球A的速度不變，則球A單獨(dú)落地時的x2一直不變．根據(jù)mAx2＝mAx1＋mBx3mAx整理得x1＝mA-因為三組數(shù)據(jù)中球B的質(zhì)量不同，故x1-x3圖像中，三個數(shù)據(jù)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率不同，且代入數(shù)據(jù)得斜率