第16講力學實驗命題規(guī)律1.命題角度：(1)探究小車速度隨時間變化的規(guī)律；(2)探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系；(3)驗證機械能守恒定律；(4)驗證動量守恒定律；(5)探究彈簧彈力與形變量的關系；(6)探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律；(7)探究平拋運動的特點；(8)探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系；(9)用單擺測量重力加速度的大小.2.常用方法：控制變量法、等效替代法、圖像法．考點一紙帶類和光電門類實驗實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1.細繩與長木板平行2.釋放前小車應靠近打點計時器3.先接通電源，再釋放小車，打點結(jié)束先切斷電源，再取下紙帶4.鉤碼質(zhì)量適當1.判斷物體是否做勻變速直線運動2.利用平均速度求瞬時速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—時間圖像，通過圖像的斜率求加速度探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系1.補償阻力，墊高長木板使小車能勻速下滑2.在補償阻力時，不要把懸掛槽碼的細繩系在小車上，實驗過程中不用重復補償阻力3.實驗必須保證的條件：小車質(zhì)量m?槽碼質(zhì)量m′4.釋放前小車要靠近打點計時器，應先接通電源，后釋放小車1.利用逐差法或v－t圖像法求a2.作出a－F圖像和a－eq\f(1,m)圖像，確定a與F、m的關系驗證機械能守恒定律1.豎直安裝打點計時器，以減少摩擦阻力2.選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料3.選取第1、2兩點間距離接近2mm的紙帶，用mgh＝eq\f(1,2)mv2進行驗證1.應用vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)計算某時刻的瞬時速度2.判斷mghAB與eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2是否在誤差允許的范圍內(nèi)相等3.作出eq\f(1,2)v2－h(huán)圖像，求g的大小驗證動量守恒定律1.開始前調(diào)節(jié)導軌水平2.用天平測出兩滑塊的質(zhì)量3.用光電門測量碰前和碰后的速度1.滑塊速度的測量：v＝eq\f(Δx,Δt)2.驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′例1(2022·山東日照市一模)某實驗小組用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律．實驗開始前在水平放置的氣墊導軌左端裝一個彈射裝置，打開控制開關，滑塊可被彈射裝置向右彈出．滑塊A和滑塊B上裝有相同寬度的擋光片，在相碰的端面裝有輕質(zhì)彈性架(未畫出)．實驗開始前，滑塊A被彈射裝置鎖定，滑塊B靜置于兩個光電門之間．(1)打開控制開關，滑塊A被彈出．數(shù)字計時器記錄下?lián)豕馄ㄟ^光電門1的時間Δt1，擋光片先后通過光電門2的時間Δt2和Δt3，則滑塊A(含擋光片)與滑塊B(含擋光片)的質(zhì)量大小關系是mA________mB(選填“大于”“等于”或“小于”)．(2)若滑塊A和滑塊B的碰撞過程中滿足動量守恒，則應滿足的關系式為______________(用mA、mB、Δt1、Δt2、Δt3表示)．(3)若滑塊A和滑塊B的碰撞是彈性碰撞，則eq\f(mA,mB)＝________(用Δt2、Δt3表示)．例2(2022·廣東卷·11)某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導致的機械能損失，設計了如圖(a)所示的裝置，實驗過程如下：(1)讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈．調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門．(2)用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑d＝______________mm.(3)測量時，應__________(選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”)．記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間t1和t2.(4)計算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導致的機械能損失ΔE＝____________(用字母m、d、t1和t2表示)．(5)若適當調(diào)高光電門的高度，將會________(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差．例3(2022·安徽合肥市第一次檢測)某實驗小組為了探究物體加速度與力、質(zhì)量的關系，設計了如下實驗．(1)在探究小車加速度a與其質(zhì)量M的關系時，采用了圖(a)所示的方案．①保持盤中砝碼不變，通過增減小車中的砝碼個數(shù)改變小車的總質(zhì)量M，利用打出的紙帶測量出小車對應的加速度．下列實驗操作合理的是________．A．為了補償阻力，把木板的一側(cè)墊高，并將砝碼盤用細線通過定滑輪系在小車上B．先接通電源，待打點計時器正常工作后再釋放小車C．調(diào)節(jié)滑輪，使細線與木板平行②圖(b)為實驗中打出的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出．交變電源的頻率為50Hz，小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)③表格中為實驗小組記錄的6組實驗數(shù)據(jù)，其中5組數(shù)據(jù)的對應點已經(jīng)標在圖(c)的坐標紙上，請用×標出余下的一組數(shù)據(jù)的對應點，并作出a－eq\f(1,M)圖像，由a－eq\f(1,M)圖像可得出的實驗結(jié)論為：________________________________________________________________________.F/NM/kga/(m·s－2)0.291.160.250.290.860.340.290.610.480.290.410.720.290.360.820.290.310.94(2)在探究小車加速度a與所受力F的關系時，設計了圖(d)所示的方案．其實驗操作步驟如下：a．掛上砝碼盤和砝碼，調(diào)節(jié)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；b．取下砝碼盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，并讓小車沿木板下滑，測出加速度a；c．改變砝碼盤中砝碼的個數(shù)，重復步驟a和b，多次測量，作出a－F圖像．①該實驗方案________(選填“需要”或“不需要”)滿足條件M?m；②若實驗操作規(guī)范，通過改變砝碼個數(shù)，畫出的a－F圖像最接近圖中的________．考點二力學其他實驗實驗裝置圖實驗操作數(shù)據(jù)處理探究彈簧彈力與形變量的關系1.應在彈簧自然下垂時，測量彈簧原長l02.水平放置時測原長，圖線不過原點的原因是彈簧自身有重力1.作出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，斜率表示彈簧的勁度系數(shù)2.超過彈簧的彈性限度，圖線會發(fā)生彎曲探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1.正確使用彈簧測力計2.同一次實驗中，橡皮條結(jié)點的位置一定要相同3.細繩套應適當長一些，互成角度地拉橡皮條時，夾角合適1.按力的圖示作平行四邊形2.求合力大小探究平拋運動的特點1.保證斜槽末端水平2.每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放3.坐標原點應是小球出槽口時球心在木板上的投影點1.用代入法或圖像法判斷運動軌跡是不是拋物線2.由公式：x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2，求初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系1.彈力大小可以通過標尺上刻度讀出，該讀數(shù)顯示了向心力大小2.采用了控制變量法，探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的圖像，分析向心力與角速度、半徑、質(zhì)量之間的關系用單擺測量重力加速度的大小1.保證懸點固定2.單擺必須在同一平面內(nèi)振動，且擺角小于5°3.擺長l＝懸線長l′＋小球的半徑r4.用T＝eq\f(t,n)計算單擺的周期1.利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度2.作l－T2的圖像，可利用斜率求重力加速度例4某同學用圖甲所示的裝置研究單擺運動的規(guī)律，讓擺球在豎直平面內(nèi)做擺動，用力傳感器得到細線對擺球拉力F的大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示，且從最低點開始為計時起點，由圖乙中所給的數(shù)據(jù)結(jié)合力學規(guī)律可得(1)該同學先用游標卡尺測量小球的直徑如圖丙所示，其讀數(shù)為________cm；(2)由圖像得該單擺的運動周期T＝________s；(3)擺球的質(zhì)量m＝________kg.(g＝10m/s2)例5(2022·陜西西安市七校高三期末)如圖為“探究互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗，三個細線套L1、L2、L3共系于一個結(jié)點，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測力計A、B和重物M上，A掛于固定點P.手持B拉動細線，使結(jié)點靜止于O點．(1)某次實驗中彈簧測力計A的指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________N.(2)圖乙中的F與F′兩力中，方向和細線PO方向相同的是________(選填“F”或“F′”)．(3)下列實驗要求中，必要的是________．(填選項前的字母)A．彈簧測力計B始終保持水平B．用天平測量重物M的質(zhì)量C．細線套方向應與木板平面平行D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而保持細線套結(jié)點位置不變，只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可(4)本實驗采用的科學方法是________．(填選項前的字母)A．理想實驗法B．等效替代法C．控制變量法D．建立物理模型法例6(2022·山東日照市高三期末)物理興趣小組的同學用圖甲所示的裝置和頻閃照相儀探究平拋運動的規(guī)律．(1)關于實驗注意事項，下列說法正確的是________(選填選項前的字母)；A．必須將小球從斜槽上的同一位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．必須選擇質(zhì)量大的小球D．小球運動時不能與方格紙相觸(2)某同學用頻閃照相儀拍攝到小球拋出后幾個位置的照片如圖乙所示，由照片可以判斷斜槽軌道末端向______________傾斜，根據(jù)照片也可判斷小球在水平方向做勻速直線運動，依據(jù)是________________________________________________________________________；(3)物理興趣小組重新調(diào)整斜槽軌道末端，規(guī)范完成實驗，根據(jù)拍攝到的一張照片測出小球不同位置的豎直位移y和水平位移x，以x2為橫坐標，以y為縱坐標，在坐標紙上畫出對應的圖像為過原點的傾斜直線，測得直線的斜率k＝5，取g＝10m/s2，由此可得小球做平拋運動的初速度v0＝________m/s.1．(2022·河南安陽市一模)某實驗小組用圖中裝置探究質(zhì)量一定的情況下加速度和力的關系．他們用不可伸長的細線將滑塊(含擋光片)通過一個定滑輪和掛有重物的動滑輪與力傳感器相連，細線與氣墊導軌平行，在水平氣墊導軌的A、B兩點各安裝一個光電門，A、B兩點間距為x，釋放重物，擋光片通過A、B時的遮光時間分別為tA、tB，已知擋光片寬度為d.(1)實驗操作過程中________(選填“需要”或“不需要”)滿足重物的質(zhì)量遠小于滑塊及擋光片的質(zhì)量；(2)滑塊通過AB段時的加速度大小為________(用題中已知的物理量字母表示)；(3)多次改變重物質(zhì)量，同時記錄細線的拉力大小F，重復上述實驗步驟，得到多組加速度a與拉力F，以a為縱坐標、F為橫坐標作圖，若圖線是________，則物體質(zhì)量一定的情況下加速度與合外力成正比的結(jié)論成立．2．(2022·云南第一次統(tǒng)測)某同學用如圖甲所示的裝置驗證動量定理，部分實驗步驟如下：(1)將一遮光條固定在滑塊上，用20分度的游標卡尺測量遮光條的寬度，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________mm；(2)用