2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題十 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 第1課時(shí) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新講義.doc

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2019-2020年高三物理復(fù)習(xí) 專題十 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 第1課時(shí) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新講義 專題定位　高考對學(xué)生實(shí)驗(yàn)的考查，主要有以下十九個(gè)實(shí)驗(yàn)：①長度的測量；②研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)；③探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系；④驗(yàn)證力的平行四邊形定則；⑤驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律；⑥研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)；⑦驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；⑧用單擺測定重力加速度；⑨用油膜法估測分子的大??；⑩用描跡法畫出電場中平面上的等勢線；?測定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器)；?描繪小電珠的伏安特性曲線；?把電流表改裝為電壓表；?測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻；?用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件；?練習(xí)使用示波器；?傳感器的簡單應(yīng)用；?測定玻璃的折射率；?用雙縫干涉測光的波長． 高考除了對課本中原有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查外，還增加了對演示實(shí)驗(yàn)的考查，利用學(xué)生所學(xué)過的知識，對實(shí)驗(yàn)器材或?qū)嶒?yàn)方法加以重組，來完成新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)將逐步取代對課本中原有的單純學(xué)生實(shí)驗(yàn)的考查． 應(yīng)考策略　1.熟知各種器材的特性.2.熟悉課本實(shí)驗(yàn)， 抓住實(shí)驗(yàn)的靈魂——實(shí)驗(yàn)原理，掌握數(shù)據(jù)處理的方法，熟知兩類誤差分析． 第1課時(shí)　力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 一、游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù) 例1　用游標(biāo)卡尺測得某樣品的長度如圖1甲所示，其讀數(shù)L＝________mm；用螺旋測微器測得該樣品的外邊長a如圖乙所示，其讀數(shù)a＝________mm. 圖1 解析　根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，讀數(shù)為20 mm＋30.05 mm＝20.15 mm.根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法，讀數(shù)為1.5 mm＋23.00.01 mm＝1.730 mm. 答案　20.15　1.730 以題說法　1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：由主尺讀出整毫米數(shù)l0，從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度對齊的格數(shù)n，則測量值(mm)＝(l0＋n精確度) mm.注意：(1)游標(biāo)卡尺的精確度一般為游標(biāo)尺上總刻度數(shù)的倒數(shù)．(2)游標(biāo)卡尺不需要估讀． 2．螺旋測微器的讀數(shù)方法：測量值(mm)＝固定刻度指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度上與固定刻度基線所對的刻度值(注意刻度值要估讀一位)0.01 mm. 　(1)用螺旋測微器測量一小球的直徑，結(jié)果如圖2甲所示，則小球的直徑d＝________ mm. 　 圖2 (2)知識的遷移能力是非常重要的，應(yīng)用螺旋測微器的原理，解決下面的問題：在一些用來測量角度的儀器上，有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤，圓盤的邊緣標(biāo)有角度刻度．為了較準(zhǔn)確地測量出圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，在圓盤外側(cè)有一個(gè)固定不動(dòng)的游標(biāo)，上面共有10個(gè)分度，對應(yīng)的總角度為9度．如圖乙中畫出了游標(biāo)和圓盤的一部分．讀出此時(shí)圓盤的零刻度線相對于游標(biāo)零刻度線轉(zhuǎn)過的角度為________度． 答案　(1)10.975　(2)20.6 解析　(1)螺旋測微器主尺讀數(shù)為10.5 mm，可動(dòng)刻度一共50個(gè)格，代表0.5 mm，每個(gè)格表示0.01 mm，第47.5個(gè)格與固定刻度基線對齊，因此可動(dòng)刻度的讀數(shù)為0.475 mm，故螺旋測微器的讀數(shù)為10.975 mm. (2)主尺部分的讀數(shù)為20度，游標(biāo)尺一共10個(gè)格，每個(gè)格代表0.1度，第6個(gè)格對齊，故游標(biāo)尺的讀數(shù)為0.6度，因此一共是20.6度． 二、驗(yàn)證力的平行四邊形定則 例2　圖3甲是“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)裝置，請完成實(shí)驗(yàn)操作與記錄： (1)將彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線ac掛一重物G，如圖中虛線所示，記錄：測力計(jì)A的讀數(shù)F0. (2)用彈簧測力計(jì)B的掛鉤拉另一細(xì)線的b端，該細(xì)線的另一端系在細(xì)線ac上的O點(diǎn)處，手持測力計(jì)B保持水平方向緩慢向左拉，到達(dá)如圖所示位置，記錄：O點(diǎn)的位置、________、________、________、________和細(xì)線Oc的方向． (3)某同學(xué)已作出FA、FB和合力理論值F′的圖示，請?jiān)趫D乙中作出合力實(shí)驗(yàn)值F的圖示，比較F′和F的大小和方向，可以得出結(jié)論：互成角度的________遵循平行四邊形定則． 圖3 答案　(2)測力計(jì)A的讀數(shù)　測力計(jì)B的讀數(shù)　細(xì)線Oa的方向　細(xì)線Ob的方向　(3)以表示FA、FB的線段為鄰邊作平行四邊形，其對角線所表示的力就是合力實(shí)驗(yàn)值的大小和方向，如圖所示　兩個(gè)力(或兩個(gè)共點(diǎn)力)的合成 以題說法　1.本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”． 2．對實(shí)驗(yàn)步驟中兩個(gè)分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點(diǎn)． 　某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： 圖4 (1)將橡皮筋的兩端分別與兩條細(xì)線相連，測出橡皮筋的原長； (2)將橡皮筋一端細(xì)線用釘子固定在豎直板上M點(diǎn)，在橡皮筋的中點(diǎn)O再用細(xì)線系重物，自然下垂，如圖4甲所示． (3)將橡皮筋另一端細(xì)線固定在豎直板上的N點(diǎn)，如圖乙所示． 為完成實(shí)驗(yàn)，下述操作中需要的是________． A．橡皮筋兩端連接的細(xì)線長度必須相同 B．要測量圖甲中橡皮筋Oa的長度和圖乙中橡皮筋Oa、Ob的長度 C．M、N兩點(diǎn)必須在同一高度處 D．要記錄圖甲中O點(diǎn)的位置及過O點(diǎn)的豎直方向 E．要記錄圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置、過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向 答案　BE 解析　橡皮筋兩端連接的細(xì)線長度不需要必須相同，M、N兩點(diǎn)可以不在同一高度處，不需要記錄題圖甲中O點(diǎn)的位置及過O點(diǎn)的豎直方向．由于已經(jīng)測出橡皮筋的原長，只需要測量題圖甲中橡皮筋Oa的長度和題圖乙中橡皮筋Oa、Ob的長度，需要記錄題圖乙中結(jié)點(diǎn)O的位置、過結(jié)點(diǎn)O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向．操作中需要的是B、E. 三、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 例3　通過“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，我們知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同．已知一根原長為L0、勁度系數(shù)為k1的長彈簧A，現(xiàn)把它截成長為L0和L0的B、C兩段，設(shè)B段的勁度系數(shù)為k2，C段的勁度系數(shù)為k3，關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想： 甲同學(xué)：既然是同一根彈簧截成的兩段，所以k1＝k2＝k3 乙同學(xué)：彈簧越短勁度系數(shù)越大，所以k1k2>k3 (1)為了驗(yàn)證猜想，可以通過實(shí)驗(yàn)來完成，實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺(tái)外，還需要的器材有________． (2)簡要實(shí)驗(yàn)步驟如下，請完成相應(yīng)填空． A．將彈簧A懸掛在鐵架臺(tái)上，用刻度尺測量彈簧A的長度L0； B．在彈簧A的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個(gè)數(shù)(如n個(gè))并用刻度尺測量彈簧的長度L1； C．由F＝mg計(jì)算彈簧的彈力；由x＝L1－L0計(jì)算出彈簧的伸長量．由k＝計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)； D．改變________，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟B、C，并求出彈簧A的勁度系數(shù)k1的平均值； E．按要求將彈簧A剪斷成B、C兩段，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D.分別求出彈簧B、C的勁度系數(shù)k2、k3的平均值．比較k1、k2、k3得到結(jié)論． (3)圖5是實(shí)驗(yàn)得到的圖線．根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度有怎樣的關(guān)系？ 圖5 答案　(1)刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼　(2)鉤碼的個(gè)數(shù)　(3)同一根彈簧上截下的幾段，越短的段，勁度系數(shù)越大(或同一根彈簧上截下的幾段，越長的段，勁度系數(shù)越小) 四、以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電門為工具的力學(xué)實(shí)驗(yàn) 例4　某學(xué)習(xí)小組在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖6所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來測小車的加速度，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個(gè)光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為t1、t2. 圖6 (1)通過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度分別為v1＝________，v2＝________.在計(jì)算瞬時(shí)速度時(shí)應(yīng)用的物理方法是________________．(填“極限法”“微元法”或“控制變量法”)． (2)則滑塊的加速度可以表示為a＝________(用題中所給物理量表示)． (3)該學(xué)習(xí)小組在測出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，可用上述實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為此還需測量的物理量是________和________，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為________________(用題中所給物理量和測量的物理量表示)． 解析　(1)小車通過兩個(gè)光電門的瞬時(shí)速度等于小車通過光電門這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，故瞬時(shí)速度分別為和.時(shí)間取的越短，瞬時(shí)速度越接近平均速度，故采用了極限法；(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2aL＝v－v，代入可求得加速度a＝(－)；(3)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒就要看沙桶重力勢能的減少量和系統(tǒng)動(dòng)能的增加量是否相等，因此需要測量沙桶的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M，機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為mgL＝(M＋m)d2(－)． 答案　(1)　　極限法　(2)(－) (3)沙桶的質(zhì)量m　滑塊的質(zhì)量M mgL＝(M＋m)d2(－) 以題說法　在《考試大綱》規(guī)定的力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有二個(gè)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．這類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常見有以下三大應(yīng)用． 1．由紙帶確定時(shí)間 要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測量和計(jì)算，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時(shí)間間隔為Δt＝0.025 s＝0.1 s. 2．求解瞬時(shí)速度 利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．如圖7所示，打n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝ 圖7 3．用“逐差法”求加速度 如圖8所示，a＝ 圖8 有些實(shí)驗(yàn)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來完成瞬時(shí)速度和加速度的測量，具體做法如下： (1)求瞬時(shí)速度：把遮光條(寬度為d)通過光電門的時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度看做物體經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度，即v＝. (2)求加速度：若兩個(gè)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a＝. 　(xx四川8(2))如圖9所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)： 圖9 ①為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運(yùn)動(dòng)． ②連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖10所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2 N，小車的質(zhì)量為0.2 kg. 圖10 請計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk.補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位). O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk.與理論推導(dǎo)結(jié)果一致． ③實(shí)驗(yàn)前已測得托盤質(zhì)量為7.710－3kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg(g取9.8 m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位)． 答案?、賱蛩僦本€?、?.111 5　0.110 5?、?.015 解析　②W＝FxOF＝0.255.7510－2 J＝0.111 5 J vF＝ m/s＝1.051 m/s ΔEk＝mv＝0.21.0512 J＝0.110 5 J ③設(shè)放入砝碼質(zhì)量為m，則 (m＋7.710－3 kg)g－0.2 N＝(m＋7.710－3 kg)a① 對小車：a＝＝ m/s2＝1 m/s2② 聯(lián)立①②得：m＝0.015 kg 14．力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的分析技巧 審題示例 (xx新課標(biāo)Ⅰ22)(7分)圖11為測量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖11 ①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M，重物的質(zhì)量m，用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s； ②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平； ③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB，求出加速度a； ④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值 ； ⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ. 回答下列問題： (1) 測量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖12所示．其讀數(shù)為________ cm. 圖12 (2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________. (3)動(dòng)摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ＝________. (4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于____________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)． 審題模板 答題模板 (1)0.9 cm＋120.05 mm＝0.960 cm (2分) (2)因?yàn)関A＝，vB＝，又由2as＝v－v， 得a＝[()2－()2] (2分) (3)設(shè)細(xì)線上的拉力為FT，則mg－FT＝m，F(xiàn)T－μMg＝M 兩式聯(lián)立得μ＝ (2分) (4)細(xì)線沒有調(diào)整到水平，屬于實(shí)驗(yàn)方法粗略，這樣會(huì)引起系統(tǒng)誤差． (1分) 答案　(1)0.960　(2)[()2－()2] (3)　(4)系統(tǒng)誤差 　為了探究合外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 第一步：如圖13甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細(xì)繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘下連一紙帶，穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)． 第二步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細(xì)繩和重錘，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在木板靠近滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器． 第三步：接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，打出的紙帶如圖丙所示．其中打下計(jì)數(shù)點(diǎn)O時(shí)，滑塊的速度為零，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T. 圖13 (1)根據(jù)紙帶求打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打E點(diǎn)時(shí)滑塊的速度vE＝________. (2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，合外力在OE段對滑塊做功的表達(dá)式WOE＝________. (3)利用圖丙數(shù)據(jù)求出各段合外力對滑塊所做的功W及A、B、C、E各點(diǎn)的速度v.以v2為縱軸，以W為橫軸建立坐標(biāo)系，作出v2－W圖象，發(fā)現(xiàn)它是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，測得直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M＝________. 答案　(1)　(2)mgs5　(3) 解析　(1)根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可得vE＝. (2)本實(shí)驗(yàn)中將重錘的重力當(dāng)作合外力，合外力在OE段對滑塊做的功為mgs5. (3)根據(jù)動(dòng)能定理有W＝Mv2，得v2＝W，所以＝k，M＝. (限時(shí)：45分鐘) 1． (xx廣東34(1))研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1(a)所示，其中斜面傾角θ可調(diào)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出． 圖1 ①部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車 C．將小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車尾部與紙帶相連 D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：__________(用字母填寫)． ②圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝______ s. ③計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5＝________. ④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a＝________. 答案　①DCBA?、?.1?、? ④ 解析　②時(shí)間t＝nT0＝50.02 s＝0.1 s(n為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的間隔數(shù))．③在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中：中間時(shí)刻的速度等于平均速度．④取s1′＝s1＋s2＋s3，s2′＝s4＋s5＋s6，則：T′＝3T，就可用Δs′＝s2′－s1′＝aT′2求a. 2． 橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋未受到拉力時(shí)的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)際都表明k＝，其中Y是一個(gè)由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量． (1)在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是________． A．N B．m C．N/m D．Pa (2)用如圖2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測量出一段橫截面積是圓形的橡皮筋的楊氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺測得橡皮筋的長度L＝20.00 cm，利用測量工具a測得橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑D＝4.000 mm，那么測量工具a應(yīng)該是________________． 圖2 (3)用如圖甲所示的裝置就可以測出這種橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實(shí)驗(yàn)記錄．處理數(shù)據(jù)時(shí)，可在圖乙中作出F－x的圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝______N/m.(保留兩位有效數(shù)字) 拉力F(N) 5 10 15 20 25 伸長量x(cm) 1.6 3.2 4.8 6.4 8 (4)這種橡皮筋的楊氏模量Y＝____.(保留一位有效數(shù)字) 答案　(1)D　(2)螺旋測微器(或千分尺)　(3)圖象見解析圖　3.1102　(4)5106 Pa 解析　(1)根據(jù)表達(dá)式k＝得：Y＝ 已知k的單位是N/m，L的單位是m，S的單位是m2，所以Y的單位是N/m2，也就是Pa，故選D. (2)測量橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑用螺旋測微器(或千分尺)． (3) 根據(jù)F＝kx可知，圖象的斜率大小等于勁度系數(shù)大小，由圖象求出勁度系數(shù)為k＝3.1102 N/m. (4)根據(jù)Y＝求得，Y≈5106 Pa. 3． (xx安徽21Ⅰ)根據(jù)單擺周期公式T＝2π，可以通過實(shí)驗(yàn)測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D3所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上，下端系一小鋼球，就做成了單擺． 圖3　　　　　　　　　圖4 (1)用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖4所示，讀數(shù)為________mm. (2)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有________． a．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的、并且盡可能長一些 b．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時(shí)拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5，在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔Δt即為單擺周期T e．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間Δt，則單擺周期T＝ 答案　(1)18.6　(2)abe 解析　(1)十分度游標(biāo)尺的第6個(gè)刻度線與主尺刻度線對齊，所以讀數(shù)為18.6 mm.(2)對于單擺，擺線質(zhì)量可忽略且不可伸長，所以應(yīng)選伸縮性小的細(xì)線，擺球應(yīng)選密度較大、體積小的鋼球；為使擺動(dòng)周期長些，由T＝2π 知，擺線應(yīng)長些，所以選項(xiàng)a、b正確，為使單擺具有等時(shí)性，擺角應(yīng)小于5 ，要減小測量周期的誤差，計(jì)時(shí)起點(diǎn)應(yīng)選在擺球的平衡位置，且測量多次(N)全振動(dòng)的總時(shí)間(Δt)，然后再算出周期T＝，選項(xiàng)e正確． 4．用圖5所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)． 圖5 (1)為了減小長木板對小車摩擦力的影響，必須在長木板________(填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)滑輪的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車能單獨(dú)在長木板上做________運(yùn)動(dòng)． (2)為了驗(yàn)證小車的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系，必須采用________法． (3)保持小車受力不變，測量不同質(zhì)量的小車在這個(gè)力作用下的加速度．某次實(shí)驗(yàn)中打出如圖6所示的紙帶(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz)，則這個(gè)加速度值a＝______m/s2. 圖6 (4)某同學(xué)把實(shí)驗(yàn)得到的幾組數(shù)據(jù)畫成圖7的a－m圖象，為了更直觀描述小車的加速度跟其質(zhì)量的關(guān)系，請你根據(jù)他的圖象在圖8中畫出a－圖象． 圖7 圖8 答案　(1)遠(yuǎn)離　勻速直線　(2)控制變量　(3)0.8(或0.80)　(4)如圖所示 解析　(1)為了減小長木板對小車摩擦力的影響，必須平衡摩擦力，在長木板遠(yuǎn)離滑輪的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車能單獨(dú)在長木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)． (2)由于小車的加速度與合外力和質(zhì)量有關(guān)，為了驗(yàn)證小車的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系，必須采用控制變量法． (3)根據(jù)紙帶，由0.035 3 m－0.019 3 m＝2a(5/f)2解得a＝0.8 m/s2. (4)某同學(xué)把實(shí)驗(yàn)得到的幾組數(shù)據(jù)畫成題圖所示的a－m圖象，為了更直觀描述小車的加速度跟其質(zhì)量的關(guān)系，可根據(jù)他的圖象上的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，畫出a－圖象． 5． “動(dòng)能定理”和“機(jī)械能守恒定律”是物理學(xué)中很重要的兩個(gè)力學(xué)方面的物理規(guī)律．有一名同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖9甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．一個(gè)電磁鐵吸住一個(gè)小鋼球，當(dāng)將電磁鐵斷電后，小鋼球?qū)⒂伸o止開始向下加速運(yùn)動(dòng)．小鋼球經(jīng)過光電門時(shí)，計(jì)時(shí)裝置將記錄小鋼球通過光電門所用的時(shí)間t，用直尺測量出小鋼球由靜止開始下降至光電門時(shí)的高度h. 圖9 (1)這名同學(xué)為了驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，用游標(biāo)卡尺測量了小鋼球的直徑，結(jié)果如圖乙所示，他記錄的小鋼球的直徑d＝________cm. (2)這名同學(xué)在驗(yàn)證“動(dòng)能定理”的過程中，忽略了空氣阻力的影響，除了上述的數(shù)據(jù)之外是否需要測量小鋼球的質(zhì)量？________(填“需要”或“不需要”) (3)該同學(xué)如果打算用這套裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，下面的做法能提高實(shí)驗(yàn)精度的是 (　　) A．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的直徑 B．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的直徑 C．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的質(zhì)量 D．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的質(zhì)量 答案　(1)1.00　(2)不需要　(3)AC 解析　(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)，先讀主尺為10 mm，再讀游標(biāo)尺，共10個(gè)格，每個(gè)格代表0.1 mm，第0個(gè)格與主尺刻度線對齊，故游標(biāo)卡尺讀數(shù)為10.0 mm，因此小鋼球的直徑為1.00 cm；(2)在驗(yàn)證動(dòng)能定理時(shí)，我們使用的方法是驗(yàn)證mgh＝mv2，v＝，因?yàn)閮蛇叾加匈|(zhì)量，故不需要測質(zhì)量；(3)由于空氣阻力的影響，實(shí)際的方程應(yīng)該是mgh－Ffh＝mv2，v＝，可以推得gh－＝v2，v＝，所以質(zhì)量越大，越小，可以提高精確性，C正確；另外從推導(dǎo)過程來看d越小，速度的測量越精確，所以A正確． 6． 為了測定滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖10所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中圓弧形滑槽末端與桌面相切．第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑槽固定于桌面右端，末端與桌子右端M對齊，滑塊從滑槽頂端由靜止釋放，落在水平面的P點(diǎn)；第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑槽固定于桌面左側(cè)，測出末端N與桌子右端M的距離為L，滑塊從滑槽頂端由靜止釋放，落在水平面的Q點(diǎn)，已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力． 圖10 (1)實(shí)驗(yàn)還需要測出的物理量是________(用選項(xiàng)前字母表示)． A．滑槽的高度h B．桌子的高度H C．O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離d1 D．O點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離d2 E．滑塊的質(zhì)量m (2)根據(jù)(1)中測出的物理量，寫出動(dòng)摩擦因數(shù)μ的表達(dá)式是μ＝________. (3)如果第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊沒有滑出桌面，測得滑行距離為s.則動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為μ＝________. 答案　(1)BCD　(2)　(3) 解析　(1)還需要測出的物理量是桌子的高度H、O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離d1、O點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離d2；故應(yīng)填寫B(tài)CD. (2)根據(jù)題意，由動(dòng)能定理可得－μmgL＝m()2－m()2，t＝ ，解得μ＝. (3)根據(jù)題意，由動(dòng)能定理可得－μmgs＝0－m()2，t＝ ，解得μ＝. 7． (xx新課標(biāo)Ⅱ22)某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖11所示．向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放；小球離開桌面后落到水平地面．通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能． 圖11 回答下列問題： (1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等．已知重力加速度大小為g.為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的________(填正確答案標(biāo)號)． A．小球的質(zhì)量m B．小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s C．桌面到地面的高度h D．彈簧的壓縮量Δx E．彈簧原長l0 (2)用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek＝______________. (3)圖12中的直線是實(shí)驗(yàn)測量得到的s－Δx圖線．從理論上可推出，如果h不變．m增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________(填“增大”、“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________(填“增大”、“減小”或“不變”)．由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與Δx的__________次方成正比． 圖12 答案　(1)ABC　(2)　(3)減小　增大　二 解析　(1)小球離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)桌面到地面的高度為h，小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離為s，則有 h＝gt2，s＝v0t，解得v0＝＝s 所以Ek＝mv＝. 由此可知需要測量的量有m、s、h，故選A、B、C. (2)由(1)的解析知Ek＝. (3)在Δ x相同的情形下，彈簧的彈性勢能相同，由Ep＝mv可知：①在m增加時(shí)，速度v0減小，因而h不變時(shí)s減小，故圖線的斜率減?。? ②m不變時(shí)，v0不變，h增加時(shí)，時(shí)間變長，s變大，故圖線的斜率增大． 由s－Δx圖象可知，s正比于Δx，即s＝kΔx. 則Ep＝mv＝＝Δx2＝k′Δx2 所以Ep與Δx的二次方成正比．