專題八物理實驗第22課時力學(xué)實驗(1)——紙帶類和光電門類實驗命題角度(1)研究勻變速直線運(yùn)動；(2)驗證牛頓運(yùn)動定律；(3)探究動能定理；(4)驗證機(jī)械能守恒定律；(5)驗證動量守恒定律.知識儲備一、紙帶的分析和數(shù)據(jù)處理光電門的應(yīng)用1.兩個關(guān)鍵點(1)區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點.計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點.要注意“每五個點取一個計數(shù)點”與“每隔四個點取一個計數(shù)點”的說法是等效的，當(dāng)打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz時，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝5×0.02s＝0.10s.(2)涉及打點計時器的實驗均是先接通打點計時器的電源，待打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶.2.記錄的信息紙帶可以記錄物體運(yùn)動的時間和物體運(yùn)動的位移(頻閃照相和紙帶記錄的物理量相同).與光電門相連的數(shù)字計時器記錄時間.紙帶測瞬時速度做勻變速直線運(yùn)動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度.如圖所示，求打某一點時物體的瞬時速度，只需在這一點的前后各取相同時間間隔T的兩段位移xn和xn＋1，則打n點時的速度vn＝

3.求速度和加速度紙帶測加速度①用“逐差法”求加速度如圖所示

②作出v－t圖象，通過圖象的斜率求物體運(yùn)動的加速度，光電門測速度光電門主要是測量速度的儀器，設(shè)小車上擋板的寬度為d，擋板遮住光電門光線的時間為Δt，則小車通過光電門的速度v＝測加速度若已知兩個光電門之間的距離為x，小車通過兩個光電門時的速度分別為v1、v2，則a＝二、使用打點計時器實驗操作中的注意事項：1.平行：紙帶、細(xì)繩要和長木板平行.2.靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點計時器的位置.3.兩先兩后：實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶.4.防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動，防止槽碼落地或小車與滑輪碰撞.5.減小誤差：小車另一端掛的槽碼質(zhì)量要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上打的點過于密集.內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN高考題型1研究勻變速直線運(yùn)動高考題型2驗證牛頓運(yùn)動定律專題強(qiáng)化練高考預(yù)測高考題型3探究動能定理高考題型4驗證機(jī)械能守恒定律高考題型5驗證動量守恒定律高考題型1研究勻變速直線運(yùn)動例1

(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運(yùn)動進(jìn)行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖1所示.已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出.在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是____點.在打出C點時物塊的速度大小為_______m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數(shù)字).圖1A

0.233

0.75解析根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是A點.根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點對應(yīng)的刻度為1.20cm，C點對應(yīng)的刻度為3.15cm，D點對應(yīng)的刻度為5.85cm，E點對應(yīng)的刻度為9.30cm，AB＝1.20cm，BC＝1.95cm，CD＝2.70cm，DE＝3.45cm.兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔T＝5×

＝0.10s，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動的質(zhì)點在一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度可得，打出C點時物塊的速度大小為vC＝

≈0.233m/s.由例2

(2020·江蘇卷·11)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展實驗探究.用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖2所示.(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是________.圖2小鋼球解析小鋼球受到的空氣阻力相對最小，可近似認(rèn)為做自由落體運(yùn)動.(2)下列主要操作步驟的正確順序是____________.(填寫各步驟前的序號)①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開手機(jī)攝像功能，開始攝像①③④②解析安裝好器材后，先打開手機(jī)攝像功能，再由靜止釋放小球.這類似于使用打點計時器時先接通電源，再釋放紙帶，故順序是①③④②.(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如圖3所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為

刻度尺的分度值是1mm，由此測得重力加速度為_________________m/s2.9.6(9.5～9.7均可)圖3解析由題圖讀得x1＝2.50cm，x2＝26.50cm，x3＝77.20cm，解得g≈9.6m/s2.(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，________(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度.仍能解析釋放時手抖動，導(dǎo)致小球的運(yùn)動偏離了豎直方向，但在小球下落過程中，小球豎直分運(yùn)動仍然是加速度為重力加速度g的運(yùn)動，故仍能用(3)問的方法測出重力加速度.高考題型2驗證牛頓運(yùn)動定律例3

(2020·浙江7月選考·17(1))做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，圖4甲是教材中的實驗方案；圖乙是拓展方案，其實驗操作步驟如下：(ⅰ)掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；(ⅱ)取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；(ⅲ)改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到a－F的關(guān)系.圖4(1)實驗獲得如圖5所示的紙帶，計數(shù)點a、b、c、d、e、f間均有四個點未畫出，則在打d點時小車的速度大小vd＝_____________________m/s(保留兩位有效數(shù)字，打點計時器的工作頻率為50Hz)；圖50.19(0.18～0.19均可)解析由題意知小車做勻加速直線運(yùn)動，故vd＝

將xce＝(361.0－324.0)mm＝37.0mm，T＝0.1s代入得vd≈0.19m/s(2)需要滿足條件M?m的方案是________(選填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作a－F圖象時，把mg作為F值的是________(選填“甲”“乙”或“甲和乙”).甲甲和乙解析甲實驗方案中：繩的拉力F滿足：F＝Ma，且mg－F＝ma，只有當(dāng)m?M時，F(xiàn)才近似等于mg，故以托盤與砝碼的總重力表示小車的合外力，需滿足m?M.乙實驗方案中：小車沿木板勻速下滑，小車受繩的拉力及其他力的合力為零，且繩的拉力大小等于托盤與砝碼的重力，取下托盤及砝碼，小車所受的合外力大小等于托盤與砝碼的重力mg，不需要滿足m?M.兩個實驗方案都可把mg作為F值.例4

(2021·四川省高三三模)為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如圖6所示的實驗裝置，其中小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m(滑輪質(zhì)量不計).(1)實驗時，下列步驟中不必要進(jìn)行的有_____.A.用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量B.改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出幾條紙帶C.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力D.為減小誤差，實驗中應(yīng)保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量ME.小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同

時記錄力傳感器的示數(shù)圖6AD解析實驗器材中有力傳感器，不需要把砂和砂桶的重力當(dāng)做繩的拉力，因此不需要用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量，也不需保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，選項A、D錯誤；實驗中需要平衡摩擦力，消除摩擦力對實驗帶來的影響，選項C正確；實驗中多次測量求平均值，實驗結(jié)論更準(zhǔn)確，選項B正確；實驗中小車應(yīng)靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)，選項E正確；本題選不必要進(jìn)行的步驟，故選A、D.(2)該同學(xué)在實驗中得到如圖7所示的一條紙帶(相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出).已知交流電的頻率為50Hz，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).圖70.48解析用逐差法處理，每兩個點間有四個點未畫出，且頻率為50Hz，所以T＝5×0.02s＝0.1s，(3)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，作出的a－F圖象是一條過原點的直線，直線與橫軸的夾角為θ，斜率為k，則小車的質(zhì)量為________.D例5

(2021·河南省高三模擬)用如圖8所示的裝置探究動能定理，一端帶滑輪的長木板放在水平桌面上，質(zhì)量為M的小車放在長木板上，跨過定滑輪的細(xì)線一端系上一質(zhì)量為m的鉤碼，另一端與小車相連.小車后面連接紙帶，小車運(yùn)動過程中打點計時器在紙帶上打出一系列的點，記錄下小車的運(yùn)動情況.圖8高考題型3探究動能定理(1)在實驗過程中，需要平衡摩擦力，具體做法是在__________(“掛上鉤碼”或“不掛鉤碼”)的情況下，把長木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推一下小車，若發(fā)現(xiàn)小車拖著的紙帶打出的點分布均勻，就表明已經(jīng)平衡了摩擦力.不掛鉤碼解析平衡摩擦力的方法是讓重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，所以不需要細(xì)線的拉力，故不掛鉤碼.(2)實驗中打出的一條紙帶如圖9所示，0與1之間的距離為L1,0與2之間的距離為L2,0與3之間的距離為L3，相鄰點之間的時間間隔為T,0是打下的第一個點.若用鉤碼重力mg替代細(xì)線拉力，需要滿足m________M，在這種情況下，從0到2過程中細(xì)線拉力對小車做功W＝________.從0到2過程中小車動能增量ΔEk＝___________.遠(yuǎn)小于圖9mgL2解析若用鉤碼重力mg替代細(xì)線的拉力，對鉤碼受力分析得mg－FT＝ma，對小車受力分析可得FT＝Ma從0到2過程中細(xì)線拉力對小車做功為W＝mgL2則從0到2過程中小車動能增量為高考題型4驗證機(jī)械能守恒定律例6

(2021·浙江6月選考·17(1))在“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗中，小王用如圖10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11所示.O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續(xù)打下的點.圖10圖11解析在“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗中，阻力越小越好，體積和形狀相同的重物，密度大的阻力與重力之比更小.(1)為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是___________________________________.阻力與重力之比更小(或其他合理解釋)(2)已知交流電頻率為50Hz，重物質(zhì)量為200g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值|ΔEp|＝________J、C點的動能EkC＝________J(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字).比較EkC與|ΔEp|的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是________.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0.5470.588C解析由題圖可知OC之間的距離為xOC＝27.90cm，因此重力勢能的減少量為|ΔEp|＝mgxOC＝0.2×9.80×0.2790J≈0.547J勻變速直線運(yùn)動中，時間中點的速度等于這段時間的平均速度，因此因此動能的增加量為工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在空氣阻力和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.例7

(2021·河南南陽市高三期末)某學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機(jī)械能守恒定律，實驗裝置如圖12甲所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩個位置安裝光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，光線被遮光條遮擋時，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)輸入計算機(jī).滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，計算機(jī)上形成如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象.圖12(1)實驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________Δt2(選填“大于”“等于”或“小于”)時，說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)水平.等于解析當(dāng)氣墊導(dǎo)軌調(diào)水平時，輕推滑塊后，滑塊做勻速直線運(yùn)動，滑塊通過光電傳感器的時間一樣，所以Δt1等于Δt2.(2)用螺旋測微器測量遮光條的寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝__________________________mm.8.475(8.472～8.478之間均可)解析螺旋測微器讀數(shù)＝固定刻度＋可動刻度×0.01mm(注意估讀)，則d＝8.475mm(8.472～8.478mm之間均可).(3)細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪，一端與滑塊P相連，另一端與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連.將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，Δt1、Δt2、m、g和d已知，已測出滑塊的質(zhì)量為M，兩光電傳感器間的距離為L.若上述物理量間滿足關(guān)系式mgL＝_____________________________，則表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.注意事項：(1)碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”.(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗證，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，應(yīng)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平.(3)若利用擺球進(jìn)行驗證，兩擺球靜止時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將擺球拉起后，兩擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi).(4)若利用兩小車相碰進(jìn)行驗證，要注意平衡摩擦力.(5)若利用平拋運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行驗證，安裝實驗裝置時，應(yīng)注意調(diào)整斜槽，使斜槽末端水平，且選質(zhì)量較大的小球為入射小球.高考題型5驗證動量守恒定律例8

(2021·天津市南開區(qū)高三期末)某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13所示，由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成.(1)下面是實驗的主要步驟：a.安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；b.向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；c.接通數(shù)字計時器(光電門)；d.把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；e.滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；圖13f.釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動；g.讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35ms；h.測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2＝200g；(2)實驗中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A.______________________________________________________；B._____________________________________________.大大減小了滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦力，從而減小了實驗誤差保證兩個滑塊碰撞前后的速度都在同一條直線上解析實驗中氣墊導(dǎo)軌的作用有兩個，一是大大減小了滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦力，從而減小了實驗誤差，二是保證兩個滑塊碰撞前后的速度都在同一條直線上；(3)碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s；碰撞后兩滑塊組成的系統(tǒng)的總動量p2＝________kg·m·s－1.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)0.500.151.(2021·廣西北海市高三一模)如圖14所示為某實驗小組研究小車做勻變速直線運(yùn)動規(guī)律打出的紙帶，已知打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz,0、1、2、3、4、5、6為紙帶上選取的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1＝1.05cm，x2＝1.81cm，x5＝4.06cm，x6＝4.80cm，則打出1點時小車速度為_________m/s，小車加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)123高考預(yù)測4圖140.143

0.750解析交流電源頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝5×0.02s＝0.1s由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律可得x46－x02＝2a(2T)212342.(2021·山東泰安市高三期末)某同學(xué)用圖15甲所示的實驗裝置測量滑塊與桌面之間的動摩擦因數(shù).光電門固定在水平直軌道上的O點，拉力傳感器固定在滑塊上，不可伸長的細(xì)線通過定滑輪將滑塊與鉤碼相連，遮光條的寬度為d，滑塊初始位置A點到O點的距離為L，重力加速度為g.實驗步驟如下：A.將滑塊從A點由靜止釋放，傳感器顯示滑塊所受拉力為F，光電門記錄遮光條通過光電門的時間為t；B.改變鉤碼的個數(shù)重復(fù)步驟A；C.正確記錄每一組F與t對應(yīng)的數(shù)據(jù)，作出F－

的關(guān)系圖象如圖乙所示(圖中b、c為已知量).圖151234(1)根據(jù)步驟A中測出的物理量可知，滑塊的加速度a＝________；1234(2)滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝________；1234解析對滑塊，根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝ma1234(3)增加滑塊的質(zhì)量重新進(jìn)行實驗，得到的F－

圖象與兩坐標(biāo)軸交點坐標(biāo)的絕對值b、c的變化情況是：b________，c________.(均填“變大”“變小”或“不變”)變大

不變解析根據(jù)(2)可知，b變大，c不變.12343.(2021·遼寧葫蘆島市高三期末)圖16甲為在氣墊導(dǎo)軌上驗證機(jī)械能守恒定律的實驗裝置，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，滑塊裝有寬度為d的遮光條，滑塊包括遮光條的總質(zhì)量為M.細(xì)繩下端掛鉤碼，鉤碼的質(zhì)量為m.由靜止釋放滑塊，滑塊在鉤碼作用下先后通過兩個光電門，用數(shù)字計時器記錄遮光條通過光電門1和2各自的時間，可以計算出滑塊通過光電門的速度v1和v2，用刻度尺測出兩個光電門之間的距離x，重力加速度為g.圖161234解析用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d＝6mm＋0.05mm×12＝6.60mm＝0.660cm；(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙，則d＝_______cm.0.6601234(2)寫出滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，驗證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式_______________________(用題中給出的物理量表示).12341234解析系統(tǒng)重力勢能減小量為ΔEp＝mgx動能增加量為則要驗證的表達(dá)式為(3)增加繩子下端鉤碼的個數(shù)，滑塊每次都從同一位置由靜止釋放，作出

圖象，如圖丙所示，其斜率為k＝________(用題中給出的物理量表示).12344.(2021·華大新高考聯(lián)盟1月聯(lián)考)如圖17所示，在水平桌面的左端固定一個圓弧槽滑道，滑道的末端與水平桌面相切.桌面的右端附近固定一個光電門.直徑為d、質(zhì)量為m1的小球1從圓弧槽上某處靜止釋放，下滑到水平桌面向右運(yùn)動通過光電門與靜止在桌面右邊緣的質(zhì)量為m2的小球2發(fā)生正碰，碰后小球1向左彈回，小球2離開桌面做平拋運(yùn)動.實驗中測出小球1連續(xù)兩次通過光電門的時間分別為t1、t2，桌面離水平地面高度為h，小球2碰后做平拋運(yùn)動的水平距離為x.圖171234(1)若兩球的碰撞為彈性碰撞，則兩球的質(zhì)量大小關(guān)系應(yīng)滿足m2______m1(填“<”“>”或“＝”).1234>解析選向右為正方向，設(shè)小球1碰前的速度為v0，若兩小球發(fā)生彈性碰撞，則有m1v0＝m1v1＋m2v21234則v1<0，可得m2>m1；(2)改變小球1在圓弧槽上靜止釋放的位置，重復(fù)實驗，實驗中測出多組t1、t2與x的數(shù)據(jù).若要驗證兩小球在碰撞過程中動量守恒，以x為橫軸，以______為縱軸，作出的圖象為線性圖象.已知重力加速度為g，若線性圖象(直線)的斜率k＝___________，則可驗證兩小球在碰撞過程中動量守恒.1234解析若兩球在碰撞過程中動量守恒，則有m1v0＝m1v1＋m2v21234s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm1.(2021·全國甲卷·22)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(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖1所示.該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖象，獲得5個連續(xù)相等時間間隔(每個時間間隔ΔT＝0.20s)內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si(i＝1,2,3,4,5)，如表所示.保分基礎(chǔ)練1234567專題強(qiáng)化練圖1s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm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)12345670.43

0.32代入數(shù)據(jù)可得小銅塊沿斜面下滑的加速度大小a≈0.43m/s2對小銅塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinα－μmgcosα＝ma代入數(shù)據(jù)解得μ≈0.32.12345672.(2021·河北張家口市高三期末)某同學(xué)設(shè)計了如圖2甲所示的實驗裝置來“驗證機(jī)械能守恒定律”，通過電磁鐵控制的小鐵球從A處自由下落，光電門連接計時器可記錄下小鐵球的直徑經(jīng)過光電門B時的擋光時間t.小鐵球的質(zhì)量m＝4×10－3kg、直徑為d，重力加速度g＝9.8m/s2.(1)用游標(biāo)卡尺測量小鐵球的直徑，如圖乙所示，其直徑d＝________mm；圖2123456710.15解析由題圖乙所示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)尺為20分度，故精確度為0.05mm，主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×3mm＝0.15mm其示數(shù)為10mm＋0.15mm＝10.15mm1234567(2)當(dāng)光電門B與A間距為0.22m時，擋光時間t＝5×10－3s，則小鐵球過光電門B時的動能Ek＝_____________J，小鐵球由A到B減少的重力勢能Ep＝___________J，在誤差允許范圍內(nèi)，小鐵球機(jī)械能守恒.(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)8.62×10－38.24×10－31234567小鐵球由A到B減少的重力勢能為Ep＝mgh＝4×10－3×9.8×0.22J≈8.62×10－3J.12345673.(2021·安徽省高三一模)如圖3甲所示是某同學(xué)探究動能定理的實驗裝置.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，實驗操作如下：①先測出小車的質(zhì)量M，按圖示安裝好實驗裝置，再測量兩光電門之間的距離L，掛上沙桶并適當(dāng)?shù)谷肷倭可匙?；②調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運(yùn)動，且通過兩個光電門的時間相等；③取下細(xì)繩和沙桶保持長木板的傾角不變，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門1和2時顯示的時間t1、t2，并測量所用的沙子和沙桶的總質(zhì)量m；④重新掛上細(xì)繩和沙桶，改變沙桶中沙子的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③；1234567(1)根據(jù)以上步驟，你認(rèn)為以下關(guān)于實驗過程的表述正確的是_____.A.按照實驗操作過程可知，此實驗并不要求斜面是光滑的B.為了求出小車的合力，實驗過程需要測出斜面的傾角⑤依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究動能定理.圖31234567A解析調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運(yùn)動，且通過兩個光電門的時間相等，說明小車做勻速直線運(yùn)動，由平衡條件可得Mgsinα＝Ff＋mg，取下細(xì)繩和沙桶保持長木板的傾角不變，由靜止釋放小車，小車做勻加速直線運(yùn)動，合外力F合＝Mgsinα－Ff＝mg1234567通過分析可知此實驗并不要求斜面是光滑的，也不需要測出斜面的傾角，故選擇A.1234567解析根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，遮光條的寬度為d＝4mm＋0×0.1mm＝4.0mm(2)如圖乙所示，根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，測得小車上遮光片的寬度d＝_____mm.12345674.0(3)本實驗中若表達(dá)式_____________________在誤差允許范圍內(nèi)成立，就驗證了動能定理.(用上述給定或測定物理量的符號表示).1234567若上式成立，則驗證了動能定理.12345674.(2021·山東青島市一模)某研究小組利用圖4甲所示裝置測定重力加速度.實驗器材由帶有刻度尺的豎直桿、小球釋放器、小球、光電門A和B及數(shù)字計時器和網(wǎng)兜組成.實驗時，按圖裝配好實驗器材，小球、兩個光電門和網(wǎng)兜在同一豎直線上利用刻度尺讀出兩個光電門的距離h，打開計時器后釋放小球，記錄下計時器顯示的小球從光電門A到光電門B所用時間t；保持光電門A的位置不變，改變光電門B的位置，重復(fù)實驗，多次讀出兩個光電門間的距離h和小球經(jīng)過兩個光電門所用時間t，在坐標(biāo)紙上作出圖線如圖乙所示.1234567爭分提能練圖4(1)為了提高實驗精度，下列說法正確的是________.A.兩光電門間的距離適當(dāng)大一些B.小球的直徑越小，實驗精度越高C.應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小球1234567AC解析兩光電門間的距離適當(dāng)大一些，可以減小距離及時間測量的誤差，還可以減小小球大小對實驗誤差的影響，A正確；小球的直徑小且質(zhì)量大，實驗精度才高，B錯誤；選用材質(zhì)密度較大的小球，可以減小空氣阻力的影響，C正確.1234567(2)乙圖中，圖線與縱軸交點坐標(biāo)為b，若圖線斜率為k，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎禐開_______，小球釋放點距光電門A的高度為________.(用題目給出的已知量表示)12345672k重力加速度為g＝2k1234567圖55.用如圖5所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，把右端帶有定滑輪的長木板放在實驗桌上，小車的左端連接穿過打點計時器的紙帶，右端連接細(xì)線，細(xì)線繞過定滑輪掛有托盤和砝碼，通過墊塊調(diào)節(jié)木板左端高度平衡摩擦力.1234567(1)下列實驗操作中正確的有________.A.先釋放小車后接通電源B.調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行C.平衡摩擦力時必須移去紙帶D.平衡摩擦力時必須移去托盤和砝碼1234567BD1234567解析應(yīng)先接通電源再釋放小車，A錯誤；調(diào)整定滑輪使細(xì)線與長木板平行，以保證小車在運(yùn)動過程中所受合力不變，B正確；平衡摩擦力時必須連接紙帶，C錯誤；平衡摩擦力時必須移去托盤和砝碼，用小車重力的分力來平衡摩擦力，D正確.(2)某次實驗打出的一條紙帶如圖乙所示，測得計數(shù)點1、2、3、4與0計數(shù)點間的距離分別為x1＝3.60cm、x2＝9.61cm、x3＝18.01cm、x4＝28.81cm.已知打點計時器打點周期為0.02s，相鄰計數(shù)點間有四個打點未畫出，則小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).12345672.40托盤和砝碼總質(zhì)量為20ga/(m·s－2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24M/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.8016.6712.508.337.146.254.173.332.501.25(3)實驗中保持托盤和砝碼的總質(zhì)量不變，改變小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M，進(jìn)行實驗打出紙帶，算出相應(yīng)的加速度a，數(shù)據(jù)如下表所示，請在圖丙中根據(jù)描出的點作出a－

圖象；由圖象可得出的結(jié)論是______.1234567答案見解析圖合力一定時，當(dāng)托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M時，小車和車內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比1234567解析圖象如圖所示合力一定時，當(dāng)托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車內(nèi)沙子的總質(zhì)量M時，小車和車內(nèi)沙子的加速度a與質(zhì)量M成反比.1234567(4)某小組在實驗中作出

－M圖象如圖丁所示，圖象斜率的物理意義是_________________________；若圖象縱截距為b，斜率為k，則托盤和砝碼的總質(zhì)量m＝____(用字母b、k表示).托盤和砝碼的總重力的倒數(shù)1234567解析根據(jù)牛頓第二定律可知，圖象斜率的物理意義是托盤和砝碼的總重力的倒數(shù).對系統(tǒng)，由牛頓第二定律得mg＝(M＋m)a，12345676.(2021·廣東省高三模擬)某實驗小組組裝了如圖6甲所示的實驗裝置來