模型09:力學(xué)綜合實驗

一、熱點真題追溯

近幾年高考考察力學(xué)實驗的相關(guān)內(nèi)容，都是以創(chuàng)新實驗的方式去考察

的，其中不乏包括當下的時代熱點，但是其實驗的根本原理還是高中階

段的所學(xué)的幾個重要實險的擴展內(nèi)容，涉及到實險原理的考察，實驗數(shù)

I據(jù)的分析，以及對創(chuàng)新實驗的理解。

二、高考真題展示

1.（2021?浙江卷）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開始下

落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。。點是打下的第一個點，A、8、C和。為另外4個

?。..（（.B.C.D

甲叫叫叩刪叩刪W,叩||皿||可|中午|中年叫?叩中,叩,I叩叩叩叩HI哪叩叩叩叩叩叩坤中叩V

01cm2319202122232425262728293031323334

圖2

①為了減小實蹌?wù)`差，對體積和形狀相同的重物，實臉時選擇密度大的理由是O

②已知交流電頻率為5（）Hz,重物質(zhì)量為200g,當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則從。點到C點，重物

的重力勢能變化量的絕對值|AEp卜J、C點的動能耳°=___________J（計算結(jié)果均保留3位

有效數(shù)字）。比較限與年p|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是o

A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶

2.（2021?全國卷）為測量小銅塊與瓷席?表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標尺的瓷磚的一端放在水平

桌面上，形成一傾角為a的斜面（已知sina=0.34,cos。=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。

該同學(xué)用手機拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續(xù)相等時間間隔（每個時間

間隔ATMUOs）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離的（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)

為。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2）

3.（2021?全國卷）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相

機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示

（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌

跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中

標出O

完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為m/s,豎直分量大小為

m/s；

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s2o

4.（2021?湖南卷）某實驗小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實驗步

驟如下：

圖(a)圖(b)

(1)用游標卡尺測量墊塊厚度力，示數(shù)如圖(b)所示，h=cm；

(2)接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

(3)在右支點下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)就的傾斜角度；

(4)在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)”和滑塊對應(yīng)的加速度。；

(5)在右支點下增加墊塊個數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4),記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

(a/mX)0.0870.1800.2600.4250.519

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2(保留三位有效數(shù)字)。

5.(2021?河北卷)某同學(xué)利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端

帶滑輪的長木板、輕細繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,

其上可放鉤碼)、刻度尺，當?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,實驗操作步驟如下：

遮光條光電門1光電門2

圖1

①安裝器材，調(diào)整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度;

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步

驟；

④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕

細繩懸掛鉤碼)總動能的增加量八線及系統(tǒng)總機械能的減少量AE,結(jié)果如下表所示：

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

AEk/J0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問題：

(1)實臉中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)：

(2)步躲④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為;

(3)若M為橫軸，為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中繪出圖像

，A￡4

M/kg

圖2

若系統(tǒng)總機械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為(保留兩位有效數(shù)

字)

三、搶分秘籍

游標卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)注意的問題

(1)10分度的游標卡尺，以mm為單位，小數(shù)點后只有1位，20分度和50分度的游標卡尺以mm為單位,

小數(shù)點后有2位.

(2)游標卡尺在讀數(shù)時先確定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的，先讀主尺

數(shù)據(jù)，再讀游標尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加.游標卡尺讀數(shù)不估讀.

(3)不要把游標尺的邊緣當成零刻度，而把主尺的示數(shù)讀錯.

(4)螺旋測微器讀數(shù)時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出，由可動刻度的0刻度線位置

判定；要準確到0.01mm,估讀到0.001mm,即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點后必須保留三位數(shù)字.

利用光電門求瞬時速度和加速度的方法

有些實驗用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量，具體做法如下：

(1)求瞬時速度：把遮光條(寬度為通過光電門的時.間△，內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過光電門的瞬時速度，

?d

即

法一V\

(2)求加速度：若兩個光，電門之間的距離為L,則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，萬.

探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系

(1)實驗原理

要測出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長的長度x,建立Gx坐標，描點作圖探究.

⑵操作關(guān)鍵

①實臉中不能掛過多的鉤碼，使彈簧超過彈性限度.

②作圖像時，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線的兩側(cè).

2.險證力的平行四邊形定則

(1)實驗原理

使一個力的作用效果跟兩個力的共同作用效果相同.

(2)操作關(guān)鍵

①每次拉伸結(jié)點位置。必須保持不變；

②記下每次各力的大小和方向；

③畫力的圖示時應(yīng)選擇適當?shù)臉硕?

電磁感應(yīng)與能量問題的解題方法

(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：

叫＞0

電能WS)其他形式的能

(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重

力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；

(3)根據(jù)不同物理情景選擇動能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系，列方程求解問題.

四、精準押題

1.如圖甲所示，小虎同學(xué)將氣墊導(dǎo)軌的右支撐點調(diào)高支成斜面，用圖示裝置測量滑塊沿氣墊導(dǎo)軌下滑的

加速度.遮光片P固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，光電門固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)光孔與導(dǎo)軌上的位置

A對齊.讓滑塊左端位于斜面上的位置B處，打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測得AB氣墊導(dǎo)軌的距離L.

遮光片的寬度及遮光時間，算出遮光片通過光電門的平均速度視為小車左端到達A處時的速度，從

而測出滑塊下滑的加速度.

(1)小虎運用該方案測得加速度的表達式為“=:

(2)為了更精確地測得小車的加速度，小芳對方案進行了改進：運用同一氣墊導(dǎo)軌裝置，僅換用不同寬度的

遮光片固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，讓滑塊左端位于斜面上的同一位置B處，打開氣源，將滑塊

由靜止釋放，記錄每次實驗遮光片的寬度和遮光時間并算出各次遮光片通過光電門的平均速度乙

記錄數(shù)據(jù)并作出v-r圖象(如圖乙所示).根據(jù)圖象，滑塊左端過A處的瞬時速度大小為m/s,

滑塊的加速度大小為m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

乙

(3)你認為小芳的新方案中，考慮遮光片的質(zhì)量變化，在換用不同遮光片時，測得的加速度應(yīng)該

(選填“一樣”、“不一樣”).

2.在做“臉證力的平行四邊行定則”的實臉時，先將橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有

繩套的兩根細繩.實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，第一次是通過兩根細繩用兩個彈簧程互成角度地拉橡

皮條，第二次是通過一根細繩用一個彈簧重拉橡皮條.

(1)某次實驗用一個彈簧秤把橡皮條和繩的結(jié)點拉到。點時，彈簧桿的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為

N.

(2)關(guān)于該實臉，下列說法正確的是.

A.本實驗采用的科學(xué)方法是等效替代法

B.第一次實驗時，兩細線的夾角應(yīng)越大越好

C.第二次實驗時，只須記下彈簧桿的示數(shù)就行

D.兩次實臉都要將橡皮條和繩的結(jié)點拉到同一位置

(3)請?zhí)嵋粭l對減小本實驗誤差有益的建議.

3.(1)實驗小組在''探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈黃〃和仇得到彈

力與彈簧長度的圖象如圖所示.下列表述正確的是;

A.“的原長比〃的長

B.a的勁度系數(shù)比匕的大

C.。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

(2)另一實驗小組在同一實驗的研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識解決了如下問題：一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某

一深度為/i=35.0cm,且開口向下的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下端位于筒內(nèi)，用測力計可以同彈簧的

下端接觸)，如圖甲所示，若本實驗的長度測量工具只能測量露出筒外彈簧的長度/,現(xiàn)要測出彈簧的原長/()

和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過改變/而測出對應(yīng)的彈力凡作出F-/圖象如圖乙所示，則彈簧的勁度系

數(shù)為k=N/m,彈簧的原長lo=cm.

甲乙

4.探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示.小車后面固定一條紙帶，穿過電火花打點計時

器，細線一端連著小車，另一端通過光滑的定滑輪和動滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感

器用于測小車受到拉力的大小.

(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說法正確的是

A.平衡摩擦力時，需要在動滑輪上掛上鉤碼

B.改變小車質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力

C.改變小車拉力時，不需要重新平衡摩擦力

(2)實驗中(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量.

(3)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與力廠的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線不過原點的原因是

A.鉤碼質(zhì)量沒有遠小于小車質(zhì)量

B.平衡摩擦力時木板傾角過大

C.平衡摩擦力時木板傾角過小或未平衡摩擦力

5.某組同學(xué)用圖甲所示裝置測量重力加速度，鐵架臺上固定著光電門，讓直徑為d的小球從一定高度處由

靜止開始自由下落，小球球心正好通過光電門.光電門可記錄小球通過光電門的時間.

光電門t于?

（1）用游標卡尺測量小球直徑時，卡尺的刻度如圖（乙）所示，則小球的直徑為cm.

（2）某次實驗中小球的下邊緣與光電門間的距離為/?,小球通過光電門的時間為△1,若小球通過光電門的速

度可表示為*,重力加速度可表示為g=（用字母表示）.

（3）嚴格來說會并不等于小球球心經(jīng)過光電門時的速度，由此計算出的速度比真實值____________（填“偏大”

“偏小"或''不變"）.

6.某物理研究小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律，在鐵架臺上安裝有一電磁鐵（固定不動）和一光電門

（可上下移動），電磁鐵通電后將鋼球吸住，然后斷電，鋼球自由下落，并通過光電門，計時裝置可測出鋼球

通過光電門的時間.

光電門=

（1）用10分度的游標卡尺測量鋼球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，可知鋼球的直徑。=cm.

（2）多次改變光電門的位置，測量出光電門到電磁鐵下端O的距離為/7（/?>>￡>）,并計算出小球經(jīng)過光電門時

的速度u,若空氣阻力可以忽略不計，則下列關(guān)于人的圖象正確的是.

⑶鋼球通過光電門的平均速度（選填“大于”或“小于”）鋼球球心通過光電門的瞬時速度.

7.某實驗小組采用圖甲所示的裝置“探究動能定理”即探究小車所受合外力做功與小車動能的變化之間的

關(guān)系.該小組將細繩一端固定在小車上，另一端繞過定滑輪與力傳感器、重物相連.實臉中，小車在細繩

拉力的作用下從靜止開始加速運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況，力傳感器記錄細繩對小車

的拉力大小.

(1)實驗中為了把細繩對小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個重要步驟是;

(2)若實驗中小車的質(zhì)量沒有遠大于重物的質(zhì)量，對本實驗影響(填“有”或“沒有”)；

(3)實驗時，下列物理量中必須測量的是.

A.長木板的長度Z,B.重物的質(zhì)量機

C.小車的總質(zhì)量M

(4)實驗中，力傳感器的示數(shù)為尸，打出的紙帶如圖乙所示.將打下的第一個點標為。，在紙帶上依次取A、

B、C三個計數(shù)點.已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,測得A、B、C三點到。點的距離分別為xi、及、制.

則從打0點到打B點過程中，探究結(jié)果的表達式是：(用題中所給字母表

示).

模型09:力學(xué)綜合實驗

一、熱點真題追溯

二、高考真題展示

1.（2021?浙江卷）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開始下

落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。。點是打下的第一個點，A、8、C和。為另外4個

.。..（＜/.C,D

」叫叩刪up刪1皿網(wǎng)仙|卜|||皿?甲甲叫II甲叫“叫叩明|,叫皿職1叫,|||叩叫皿『中|甲叩叫叫M皿叫?

01cm2319202122232425262728293031323334

圖2

①為了減小實蹌?wù)`差，對體積和形狀相同的重物，實臉時選擇密度大的理由是O

②已知交流電頻率為5（）Hz,重物質(zhì)量為200g,當?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則從。點到C點，重物

的重力勢能變化量的絕對值|AEp卜J、C點的動能耳°=____________J（計算結(jié)果均保留3位

有效數(shù)字）。比較限與年p|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是o

A.工作電壓偏高B.存在空氣阻力和摩擦力C.接通電源前釋放了紙帶

【答案】阻力與重力之比更小（或其它合理解釋）0.5470.588C

【解析】

①[1]在險證機械能守恒實臉時阻力越小越好，因此密度大的阻力與重力之比更小

②⑵由圖中可知。C之間的距離為xoc=27.90cm,因此機械能的減少量為

|AEp|=//7gxec=02x9.8x0.2790J=0.547J

[3]句變速運動時間中點的速度等于這段時間的平均速度，因此

xRr>0.33。-0.233,

=-------------m/s=

因此動能的增加量為

⑷工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在摩擦力會使重力勢能的減少量大于動能的增加量，只有提前釋

放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會導(dǎo)致動能的增加量大于重力勢能的減少

量。

2.（2021?全國卷）為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標尺的瓷磚的一端放在水平

桌面上，形成一傾角為a的斜面（已知sina=0.34,cosa=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。

該同學(xué)用手機拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續(xù)相等時間間隔（每個時間

間隔ATMUOs）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為m/s2,小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)

為.（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2）

【答案】0.430.32

【解析】

[1]根據(jù)逐差法有

(邑+54)一(52+再)_(12.74+11.02)x10-2—(7.58+5.87)x10-2

m/s2?0.43m/s2

6"6x0.202

[2]對小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有

mgsina-pimgcosa=ma

代入數(shù)據(jù)解得

〃?0.32

3.（2021?全國卷）某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相

機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示

（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌

跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中

標出。

圖0))

完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為m/s，豎直分量大小為

m/s:

2

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s?

【答案】1.02.09.7

【解析】

（1）[1]因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為

x0.05,

諱=一=---m/s=1.0m/s

°t0.05

⑵豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得

8x5x10-2

v,m/s=2.0m/s

0.05x4

（2）[3]由豎直方向的自由落體運動可得

_4T2

代入數(shù)據(jù)可得

g=9.7m/s2

4.（2021?湖南卷）某實驗小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實驗步

驟如下：

（1）用游標卡尺測量墊塊厚度力，示數(shù)如圖（b）所示，h—cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

（3）在右支點下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)〃和滑塊對應(yīng)的加速度。；

（5）在右支點下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

(a/nrs")0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點，繪制圖線.

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

【答案】1.020.342

【解析】

（1）[1]墊塊的厚度為

h-\cm+2X0」mm=1.02cm

（5）⑵繪制圖線如圖；

[3]根據(jù)

nh

mg■—=ma

可知a與”成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率

,0.6a

K=——=—

74

解得

a=0.342m/s2

5.（2021?河北卷）某同學(xué)利用圖1中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端

帶滑輪的長木板、輕細繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊（質(zhì)量為200g,

其上可放鉤碼）、刻度尺，當?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2,實臉操作步驟如下：

遮光條光電門1光電門2

rsi

①安裝器材，調(diào)整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度；

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步

驟；

④完成5次測量后，計算出每次實臉中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕

細繩懸掛鉤碼）總動能的增加量公線及系統(tǒng)總機械能的減少量△￡,結(jié)果如下表所示:

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

&EJJ0.5820.4900.3920.2940.195

AE/J0.3930.4900.6860.785

回答下列問題：

(1)實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)；

(2)步驟④中的數(shù)據(jù)所缺數(shù)據(jù)為;

(3)若M為橫軸，△￡為縱軸，選擇合適的標度，在圖2中繪出〃圖像

?AF/J

圖2

若系統(tǒng)總機械能的減少量等于克服摩擦力做功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為(保留兩位有效數(shù)

字)

【答案】0.9800.5880.40(0.38-0.42)

【解析】

(1)[1]四個鉤碼重力勢能的減少量為

A￡p=4mgL=4x0.05x9.8x0.5J=0.980J

(2)[2]對滑塊和鉤碼構(gòu)成的系統(tǒng)，由能量守恒定律可知

1,1,

4mgL-W(=-(4m+M)v^--(4m+M)v^

其中系統(tǒng)減少的重力勢能為

△Ep=4mgL

系統(tǒng)增加的動能為

AEk=g(4，〃+-g(4，〃+Af)u：

系統(tǒng)減少的機械能為AE=嗎，則代入數(shù)據(jù)可得表格中減少的機械能為

A￡4=0.98-0.392=0.588J

(3)[3]根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點得AE-A/的圖像為

[4]根據(jù)做功關(guān)系可知

AE=jjMgL

則AE-M圖像的斜率為

0.785-0.393

k=4gL==1.96

0.4-0.2

解得動摩擦因數(shù)為

〃=0.40(0.38-0.42)

三、搶分秘籍

游標卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)注意的問題

(1)10分度的游標卡尺，以mm為單位，小數(shù)點后只有1位，20分度和50分度的游標卡尺以mm為單位,

小數(shù)點后有2位.

(2)游標卡尺在讀數(shù)時先確定主尺的分度(一般是1cm,即10mm),把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的，先讀主尺

數(shù)據(jù)，再讀游標尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加.游標卡尺讀數(shù)不估讀.

(3)不要把游標尺的邊緣當成零刻度，而把主尺的示數(shù)讀錯.

(4)螺旋測微器讀數(shù)時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出，由可動刻度的0刻度線位置

判定；要準確到0.01mm,估讀到0.001mm,即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點后必須保留三位數(shù)字.

利用光電門求瞬時速度和加"速度的方法

有些實驗用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量，具體做法如下：

(1)求瞬時速度：把遮光條(寬度為功通過光電門的時一間內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過光電門的瞬時速度，

即片告

近一V\

(2)求加速度：若兩個光,電門之間的距離為L,則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，即。=、—.

探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系

(1)實驗原理

要測出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長的長度x,建立Gx坐標，描點作圖探究.

⑵操作關(guān)鍵

①實驗中不能掛過多的鉤碼，使彈簧超過彈性限度.

②作圖像時，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線的兩側(cè).

2.驗證力的平行四邊形定則

(1)實驗原理

使一個力的作用效果跟兩個力的共同作用效果相同.

⑵操作關(guān)鍵

①每次拉伸結(jié)點位置。必須保持不變；

②記下每次各力的大小和方向；

③畫力的圖示時應(yīng)選擇適當?shù)臉硕?

電磁感應(yīng)與能量問題的解題方法

(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：

W*>0

電能WS)其他形式的能

(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重

力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；

(3)根據(jù)不同物理情景選擇動能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系，列方程求解問題.

四、精準押題

1.如圖甲所示，小虎同學(xué)將氣墊導(dǎo)軌的右支撐點調(diào)高支成斜面，用圖示裝置測量滑塊沿氣墊導(dǎo)軌下滑的

加速度.遮光片P固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，光電門固定在導(dǎo)軌上，導(dǎo)光孔與導(dǎo)軌上的位置

A對齊.讓滑塊左端位于斜面上的位置B處，打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測得AB氣墊導(dǎo)軌的距離L.

遮光片的寬度及遮光時間，算出遮光片通過光電門的平均速度，視為小車左端到達A處時的速度，從而

測出滑塊下滑的加速度.

(1)小虎運用該方案測得加速度的表達式為。=

(2)為了更精確地測得小車的加速度，小芳對方案進行了改進：運用同一氣墊導(dǎo)軌裝置，僅換用不同寬度的

遮光片固定在滑塊的左端并與滑塊左端平齊，讓滑塊左端位于斜面上的同一位置B處，打開氣源，將滑塊

由靜止釋放，記錄每次實驗遮光片的寬度△_￥和遮光時間f,并算出各次遮光片通過光電門的平均速度，記

錄數(shù)據(jù)并作出f圖象(如圖乙所示).根據(jù)圖象，滑塊左端過4處的瞬時速度大小為m/s,滑塊

的加速度大小為.mH」結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

乙

(3)你認為小芳的新方案中，考慮遮光片的質(zhì)量變化，在換用不同遮光片時，測得的加速度應(yīng)該

(選填“一樣"、“不一樣”).

【答案】(1)(2)3.0±0.023.2±0.2(3)—祥

【解析】(1)根據(jù)速度與時間的關(guān)系得：2=2aL,解得：。=;

(2)滑塊通過光電門的過程為初速度為W的勻加速直線運動，戶，則=今=01+夕"，所以

r的斜率縱軸的截距表示的大小，則VA=0.30m/s,加速度〃=2Z=2X號m/s=3.0

N1UUA1U

m/s2.

(3)根據(jù)牛頓第二定律，滑塊下滑過程中，，“gsin6—ma,a=gsin9,加速度與質(zhì)量無關(guān)，故在只更

換不同遮光片時，測得的加速度是一樣的.

2.在做''驗證力的平行四邊行定則”的實驗時，先將橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有

繩套的兩根細繩.實臉時，需要兩次拉伸橡皮條，第一次是通過兩根細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡

皮條，第二次是通過一根細繩用一個彈簧重拉橡皮條.

(1)某次實驗用一個彈簧科把橡皮條和繩的結(jié)點拉到。點時，彈簧秤的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為

N.

(2)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是.

A.本實驗采用的科學(xué)方法是等效替代法

B.第一次實驗時，兩細線的夾角應(yīng)越大越好

C.第二次實驗時，只須記下彈簧秤的示數(shù)就行

D.兩次實驗都要將橡皮條和繩的結(jié)點拉到同一位置

(3)請?zhí)嵋粭l對減小本實驗誤差有益的建議.

【答案】(1)400(或4.0)(2)AD(3)拉細線,時，細線要平行于桌面；兩細線的夾角不宜太大，也不宜太小

【解析】(1)彈簧秤的讀數(shù)為：F=4.00N.

(2)本實驗用一個彈簧桿把橡皮條和繩的結(jié)點拉到O點和兩個彈簧桿把橡皮條和繩的結(jié)點拉到。點的效果相

同，即為等效替代，故A正確；第一次實驗時，兩細線的夾角應(yīng)當適當，不要太大，故B錯誤；實臉時要

記下力的大小和方向，故C錯誤；要兩次實驗達到相同的效果，則要橡皮條和繩的結(jié)點拉到同一位置，故

D正確.

(3)拉細線時，細線要平行于桌面，兩細線的夾角不宜太大，也不宜太小.

3.(1)實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧“和b,得到彈

力與彈簧長度的圖象如圖所示.下列表述正確的是;

A.4的原長比〃的長

B.4的勁度系數(shù)比的大

C.。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

(2)另一實驗小組在同一實驗的研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識解決了如下問題：一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛于某

一深度為〃=35.0cm,且開口向下的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下端位于筒內(nèi)，用測力計可以同彈簧的

下端接觸)，如圖甲所示，若本實驗的長度測量工具只能測量露出筒外彈簧的長度/,現(xiàn)要測出彈簧的原長/()

和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過改變/而測出對應(yīng)的彈力尸，作出刊圖象如圖乙所示，則彈簧的勁度系數(shù)

為k=N/m,彈簧的原長Zo=cm.

【答案】⑴B(2)20025

【解析】(1)在圖象中橫截距表示彈簧的原長，故a的原長比b的短，故A錯誤；在圖象中斜率表示彈簧

的勁度系數(shù)4,故”的勁度系數(shù)比人的大，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形

變量成正比，故D錯誤.

(2)根據(jù)胡克定律F與/的關(guān)系式為：F=k(l+h-lo)=kl+k(h-lo'),從圖象中可得直線的斜率為2N/cm,截

距為20N,故彈簧的勁度系數(shù)為：k=2N/cm=200N/m.i±Jk(h-lo)=2ON,于是：/O=25cm.

4.探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實臉裝置如圖甲所示.小車后面固定一條紙帶，穿過電火花打點計時

器，細線一端連著小車，另一端通過光滑的定滑輪和動滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感

器用于測小車受到拉力的大小.

(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說法正確的是.

A.平衡摩擦力時，需要在動滑輪上掛上鉤碼

B.改變小車質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力

C.改變小車拉力時，不需要重新平衡摩擦力

(2)實臉中(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量.

(3)某同學(xué)根據(jù)實險數(shù)據(jù)作出了加速度〃與力尸的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線不過原點的原因是

A.鉤碼質(zhì)量沒有遠小于小車質(zhì)量

B.平衡摩擦力時木板傾角過大

C.平衡摩擦力時木板傾角過小或未平衡摩擦力

【答案】(1)C(2)不需要(3)B

【解析】(1)平衡摩擦力時，小車不受外力作用下做勻速直線運動，所以不能在動滑輪上掛上鉤碼，故A錯

'V

7天；

平衡摩擦?xí)r有：,“gsina=〃"?gcosa,即有g(shù)sina=〃gcosa,所以以質(zhì)量無關(guān)，故B錯誤，C正確.

(2)由于本實驗中的力傳感器可以讀出繩的拉力，所以不需要滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量；

(3)由圖象可知，當沒有掛鉤碼時小車具有加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大，故B正確.

5.某組同學(xué)用圖甲所示裝置測量重力加速度，鐵架臺上固定著光電門，讓直徑為d的小球從一定高度處由

靜止開始自由下落，小球球心正好通過光電門.光電門可記錄小球通過光電門的時間.

(1)用游標卡尺測量小球直徑時，卡尺的刻度如圖(乙)所示，則小球的直徑為cm.

(2)某次實驗中小球的下邊緣與光電門間的距離為/2,小球通過光電門的時間為△1,若小球通過光電門的速

度可表示為*,重力加速度可表示為g=(用字母表示).

(3)嚴格來說*并不等于小球球心經(jīng)過光電門時的速度，由此計算出的速度比真實值(填“偏大”

“偏小”或“不變”).

【答案】(1)2.54。⑵。/￡/)生⑶偏小

【解析】(1)由20刻度的游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則知小球的直徑4=(2.5+8X0.005)cm=2.540cm.

(2)由運動學(xué)公式y(tǒng)2=