5/5第16講力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.（2024·福建南平三模）利用橡皮筋、彈簧測(cè)力計(jì)和圓形量角器等器材探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律。（1）量角器固定在水平桌面上，將帶細(xì)繩套的橡皮筋一端用圖釘固定，如圖a。（2）兩細(xì)繩套掛上彈簧測(cè)力計(jì)，互成角度拉兩只彈簧測(cè)力計(jì)，將結(jié)點(diǎn)拉至量角器圓心O點(diǎn)，如圖b，此時(shí)右側(cè)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為N，記錄此時(shí)力F1、F2的大小和方向。在紙上作力F1、F2的圖示并得到合力F，如圖c。（3）改變兩細(xì)繩套的夾角，仍將結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，記錄此時(shí)力F3、F4的大小和方向。（4）請(qǐng)?jiān)趫D（c）中作出F3、F4的合力F'的力的圖示。（5）多次重復(fù)步驟（3）和（4），比較每次作出的合力，如果這些合力在誤差允許的范圍內(nèi)都，則說(shuō)明一個(gè)力分解成兩個(gè)力有多種分解方式，分力與合力的關(guān)系遵循平行四邊形定則。2.（2024·廣東高考11題節(jié)選）下列是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中列出的三個(gè)必做實(shí)驗(yàn)的部分步驟，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。（1）圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中木板右端墊高的目的是。圖乙是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已在圖中給出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則小車(chē)的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）在“長(zhǎng)度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一例柱體的長(zhǎng)度，示數(shù)如圖丙所示，圖丁為局部放大圖，讀數(shù)為cm。3.（2024·重慶沙坪壩模擬）如圖a所示，某興趣小組用單擺測(cè)量重力加速度。選用的實(shí)驗(yàn)器材有：智能手機(jī)、小球、細(xì)線、鐵架臺(tái)、夾子、游標(biāo)卡尺、刻度尺等，實(shí)驗(yàn)操作如下：①用夾子將細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上，將小球豎直懸掛；②用刻度尺測(cè)出擺線的長(zhǎng)度為l，用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球直徑為d；③將智能手機(jī)置于小球平衡位置的正下方，啟用APP《手機(jī)物理工坊》“近距秒表”功能；④將小球由平衡位置拉開(kāi)一個(gè)角度（θ＜5°），靜止釋放，軟件同時(shí)描繪出小球與手機(jī)間距離隨時(shí)間變化的圖像，如圖b所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）根據(jù)圖b可知，單擺的周期T＝s。（2）改變擺線長(zhǎng)度l，重復(fù)步驟②、③、④的操作，可以得到多組T和l的值，進(jìn)一步描繪出如圖c所示的圖像，則該圖像以為橫坐標(biāo)（選填“1T”“T”或“T2”），若圖線的斜率為k，則重力加速度的測(cè)量值為（用所測(cè)量字母l、d或T、θ、k等進(jìn)行表示4.（2024·河南鄭州模擬）如圖a，甲、乙兩組同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、位移傳感器等。（1）甲組同學(xué)把木板一端固定在建筑物上，構(gòu)成斜面結(jié)構(gòu)。采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并正確操作實(shí)驗(yàn)后得到一條紙帶如圖b所示，選擇一個(gè)恰當(dāng)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)O，其余計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)距離分別為x1、x2、x3、…、x6。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)。則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)鐵塊速度的表達(dá)式為v＝；鐵塊加速度的表達(dá)式為a＝。（2）乙組同學(xué)把木板一端固定在建筑物上，構(gòu)成斜面結(jié)構(gòu)。使用位移傳感器得到鐵塊位移隨時(shí)間變化的圖像如圖c所示。根據(jù)x-t圖像可得該斜面上的鐵塊加速度大小為m/s2（保留2位有效數(shù)字）。（3）假設(shè)某次實(shí)驗(yàn)中木板與水平面夾角為θ，鐵塊下滑的加速度大小為a，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝（用θ、a和g表示）。5.（2024·山東高考13題）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進(jìn)行了碰撞實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個(gè)位移傳感器，a測(cè)量滑塊A與它的距離xA，b測(cè)量滑塊B與它的距離xB。部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：①測(cè)量?jī)蓚€(gè)滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；③撥動(dòng)兩滑塊，使A、B均向右運(yùn)動(dòng)；④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時(shí)間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示?；卮鹨韵聠?wèn)題：（1）從圖像可知兩滑塊在t＝s時(shí)發(fā)生碰撞；（2）滑塊B碰撞前的速度大小v＝m/s（保留2位有效數(shù)字）；（3）通過(guò)分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是（填“A”或“B”）。6.（2024·四川雅安模擬）某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該裝置既可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，也可以測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)過(guò)程如下：在鐵架臺(tái)上固定一角度測(cè)量?jī)x，用一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線拴接一直徑為d、質(zhì)量為m的小球，細(xì)線懸點(diǎn)到小球頂端的距離為L(zhǎng)，自然下垂時(shí)小球剛好位于光電門(mén)處，將小球拉離平衡位置至對(duì)應(yīng)的偏離角度為α，然后由靜止釋放小球，記錄小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t，多次改變偏離角度α，重新做實(shí)驗(yàn)。不計(jì)空氣阻力?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）小球從靜止擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減小量為ΔEp＝（用m、g、L、d、α來(lái)表示），小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小v＝（用d、t來(lái)表示）。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，以1t2為橫軸，以cosα為縱軸，畫(huà)出一條（填“直線”“拋物線”或“雙曲線”）（3）若（2）中得到的圖線（或其延長(zhǎng)線）與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)的絕對(duì)值為c，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝（用d、L、c來(lái)表示）。7.（2024·吉林高考12題）圖a為一套半圓拱形七色彩虹積木示意圖，不同顏色的積木直徑不同。某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究這套積木小幅擺動(dòng)時(shí)周期T與外徑D之間的關(guān)系。（1）用刻度尺測(cè)量不同顏色積木的外徑D，其中對(duì)藍(lán)色積木的某次測(cè)量如圖b所示，從圖中讀出D＝cm。（2）將一塊積木靜置于硬質(zhì)水平桌面上，設(shè)置積木左端平衡位置的參考點(diǎn)O，將積木的右端按下后釋放，如圖c所示。當(dāng)積木左端某次與O點(diǎn)等高時(shí)記為第0次并開(kāi)始計(jì)時(shí)，第20次時(shí)停止計(jì)時(shí)，這一過(guò)程中積木擺動(dòng)了個(gè)周期。（3）換用其他積木重復(fù)上述操作，測(cè)得多組數(shù)據(jù)。為了探究T與D之間的函數(shù)關(guān)系，可用它們的自然對(duì)數(shù)作為橫、縱坐標(biāo)繪制圖像進(jìn)行研究，數(shù)據(jù)如下表所示：顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫lnD2.93922.78812.59532.48492.197……1.792lnT－0.45－0.53－0.56－0.65－0.78－0.92－1.02根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制出lnT-lnD圖像如圖d所示，則T與D的近似關(guān)系為。A.T∝D B.T∝D2C.T∝1D D.T∝（4）請(qǐng)寫(xiě)出一條提高該實(shí)驗(yàn)精度的改進(jìn)措施：。

第16講力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.（2）5.00（4）見(jiàn)解析圖（5）大小相等，方向相同解析：（2）由圖可知彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為5.00N。（4）根據(jù)平行四邊形定則作出F3、F4的合力F'，如圖。（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，合力在誤差允許范圍內(nèi)都大小相等，方向相同，則說(shuō)明一個(gè)力分解成兩個(gè)力有多種分解方式，分力與合力的關(guān)系遵循平行四邊形定則。2.（1）平衡摩擦力2.86（2）4.108解析：（1）木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；小車(chē)的加速度大小a＝（16.29+13.43+10.59－7.（2）游標(biāo)卡尺讀數(shù)為41mm＋4×0.02mm＝41.08mm＝4.108cm。3.（1）2（2）T24π2k解析：（1）根據(jù)單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該有兩個(gè)小球與手機(jī)間距離的最小值。由圖b可得出，單擺的周期為T(mén)＝2s。（2）根據(jù)T＝2πl(wèi)可得l＝g4π2T結(jié)合圖c的圖像，可知?jiǎng)t該圖像以T2為橫坐標(biāo)。若圖線的斜率為k，則k＝g可得重力加速度的測(cè)量值為g＝4π2k。4.（1）x3－x110Tx6（3）tanθ－a解析：（1）打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)鐵塊速度為v＝x鐵塊加速度為a＝（x6－（2）鐵塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移為x＝12at將t＝2.00s、x＝0.80m，代入上式解得該斜面上的鐵塊加速度大小為a＝0.40m/s2。（3）根據(jù)牛頓第二定律，鐵塊下滑的加速度大小為a＝mgsinθ－μmgcosθm＝g（sin則鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝tanθ－ag5.（1）1.0（2）0.20（3）B解析：（1）由x-t圖像的斜率表示速度可知，兩滑塊的速度在t＝1.0s時(shí)發(fā)生突變，即發(fā)生了碰撞；（2）由x-t圖像斜率的絕對(duì)值表示速度大小可知，碰撞前瞬間B的速度大小v＝90－1101.0cm/s＝0（3）由題圖乙知，碰撞前A的速度大小vA＝0.50m/s，碰撞后A的速度大小約為vA'＝0.36m/s，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為v'＝0.5m/s，對(duì)A和B的碰撞過(guò)程由動(dòng)量守恒定律有mAvA＋mBv＝mAvA'＋mBv'，代入數(shù)據(jù)解得mAmB≈2，所以質(zhì)量為200.0g6.（1）mgL+0.5d1－cosαdt解析：（1）小球從靜止擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力勢(shì)能的減小量為ΔEp＝mgL小球通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短，則其平均速度近似等于小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小，有v＝dt（2）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ek＝12mv2＝若ΔEp＝Ek，就驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律，整理可得cosα＝1－d2g則以1t2為橫軸，以cosα為縱軸（3）若畫(huà)出的圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)的絕對(duì)值為c，則圖像的斜率k＝－1結(jié)合k＝－d解得g＝cd7.（1）7.54（7.53～7.55均可）（2）10（3）A（4）多次測(cè)量同一顏色的積木的周期求平均值解析：（1）根據(jù)刻