（通用版）2019版高考物理二輪復習 第一部分 第三板塊 第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實驗——學會遷移講義（含解析）.doc
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第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實驗——學會遷移 考法 學法 從近幾年的高考實驗題來看，創(chuàng)新型的題目越來越突出，設(shè)計型實驗的考查將逐步取代對教科書中原有的單純學生實驗的考查。復習本講內(nèi)容時，要注意以下幾點：①熟悉各種實驗器材的原理和使用方法；②熟知基礎(chǔ)實驗，能在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新與改進；③熟悉物理規(guī)律，能根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計實驗，達到實驗目的。 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 創(chuàng)新點(一) 實驗器材的等效與替換 1．實驗器材的等效與替換是實驗考題的主要創(chuàng)新設(shè)計思路之一。從近幾年的高考命題來看，主要有以下幾個方向： (1)用氣墊導軌代替長木板，用光電門或頻閃相機代替打點計時器。 (2)用拉力傳感器代替彈簧測力計。 (3)用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替彈簧測力計。 2．對于實驗器材的替換，解決問題的思維方式不變，需要注意以下幾點： (1)氣墊導軌代替長木板時，應(yīng)調(diào)整導軌水平，不必平衡摩擦力。 (2)拉力傳感器的示數(shù)即為細線對滑塊的拉力，與鉤碼質(zhì)量大小無關(guān)。 (3)用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替彈簧測力計時，鉤碼或物體的重力不一定等于彈簧測力計的讀數(shù)。 命題角度1 用光電門或頻閃相機代替打點計時器 [例1] 某活動小組利用圖甲裝置驗證機械能守恒定律。鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB。用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h，鋼球直徑為D，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。 (1)用20分度的游標卡尺測量鋼球的直徑D，讀數(shù)如圖乙所示，則D＝________cm。 (2)要驗證機械能守恒定律，需要比較________。 A．D2與gh是否相等 B．D2與2gh是否相等 C．D2與gh是否相等 D．D2與2gh是否相等 (3)實際上，鋼球通過光電門的平均速度______(填“＞”或“＜”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度，由此產(chǎn)生的誤差______(填“能”或“不能”)通過增加實驗次數(shù)減小。 [解析] (1)根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則知讀數(shù)為0.8 cm＋0.05 mm10＝0.850 cm。 (2)由題意知鋼球通過光電門的平均速度等于鋼球球心通過光電門的瞬時速度，即v＝，由機械能守恒定律知mgh＝mD2，所以只要比較D2與2gh是否相等即可，D正確。 (3)由勻變速直線運動規(guī)律知鋼球通過光電門的平均速度等于此過程中中間時刻的瞬時速度，鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度；由此產(chǎn)生的誤差屬于系統(tǒng)誤差，不能通過增加實驗次數(shù)來減小。 [答案] (1)0.850 (2)D (3)＜ 不能 命題角度2 用氣墊導軌代替長木板 [例2] 某學習小組利用如圖所示的裝置驗證動能定理。 (1)將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離s＝________cm。 (2)測量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間Δt1和Δt2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實驗，還需要直接測量的一個物理量是_________________________________________________。 (3)該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？________(填“是”或“否”) [解析] (1)光電門1處導軌標尺讀數(shù)為：20.0 cm，光電門2處導軌標尺讀數(shù)為：70.0 cm， 故兩光電門中心之間的距離s＝70.0 cm－20.0 cm＝50.0 cm。 (2)由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度?；瑝K通過光電門1的瞬時速度為：v1＝，滑塊通過光電門2的瞬時速度為：v2＝，根據(jù)動能定理需要驗證的關(guān)系式為：Fs＝Mv22－Mv12＝M2－M2，可見還需要測量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 (3)該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出細繩拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤所受的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。 [答案] (1)50.0 (2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M (3)否 命題角度3 用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替測力計 [例3] (2018商丘五校聯(lián)考)一同學用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則。 (1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時電子秤的示數(shù)F。 (2)如圖(b)，將三根細線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、_______________和電子秤的示數(shù)F1。 (3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2，使______________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。 (4)在白紙上按一定標度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________________，則平行四邊形定則得到驗證。 [解析] (1)要測量裝滿水的水壺所受的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。 (2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時也要記錄三根細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。 (3)已經(jīng)記錄了一個分力，還要記錄另一個分力，則結(jié)點O的位置不能變化，力的方向也不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。 (4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗證。 [答案] (1)靜止 (2)三根細線的方向 (3)結(jié)點O的位置 (4)F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合 創(chuàng)新點(二) 實驗情景的設(shè)計與創(chuàng)新 近幾年的考題在實驗情景的設(shè)計上進行了較多的創(chuàng)新，不過其考查的實驗原理和實驗處理方法仍然不變，因此，對于創(chuàng)新型實驗的處理，最根本的方法是要把其從新情景中分離出來，找出與常規(guī)實驗的相通之處，然后運用熟悉的實驗原理和數(shù)據(jù)處理方法進行解答。需要考生在常規(guī)實驗的基礎(chǔ)上學會靈活變通。 命題角度1 用凹形橋模擬器測小車過橋最低點速度 [例1] 某物理小組的同學設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R＝ 0.20 m)。 完成下列填空： (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖(a)所示，托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________kg。 (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如表所示。 序號 1 2 3 4 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為________N；小車通過最低點時的速度大小為________m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析] (2)題圖(b)中托盤秤的示數(shù)為1.40 kg。 (4)小車5次經(jīng)過最低點時托盤秤的示數(shù)平均值為m＝ kg＝1.81 kg。小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為F＝(m－1.00)g＝(1.81－1.00)9.80 N≈ 7.9 N，由題意可知小車的質(zhì)量為m′＝(1.40－1.00)kg＝0.40 kg，小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力等于橋?qū)π≤嚨闹С至?，對小車，在最低點時由牛頓第二定律得F－m′g＝，解得v≈1.4 m/s。 [答案] (2)1.40 (4)7.9 1.4 命題角度2 測量電動機轉(zhuǎn)動的角速度 [例2] 如圖甲所示為測量電動機轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動機轉(zhuǎn)軸上，在電動機的帶動下勻速轉(zhuǎn)動。在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個改裝的電火花計時器(電火花計時器每隔相同的時間間隔打一個點)。 (1)請將下列實驗步驟按先后排序：____________。 ①使電火花計時器與圓形卡紙保持良好接觸 ②接通電火花計時器的電源，使它工作起來 ③啟動電動機，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來 ④關(guān)閉電動機，拆除電火花計時器；研究卡紙上留下的一段點跡(如圖乙所示)，寫出角速度ω的表達式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測量值。 (2)要得到角速度ω的測量值，還缺少一種必要的測量器材，它是________。 A．秒表 B．毫米刻度尺 C．圓規(guī) D．量角器 (3)為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)打點重疊，在電火花計時器與盤面保持良好接觸的同時，可以緩慢地將電火花計時器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動。則卡紙上打下的點的分布曲線不是一個圓，而是類似一種螺旋線，如圖丙所示。這對測量結(jié)果________(填“有”或“無”)影響。 [解析] (1)該實驗應(yīng)先將電火花計時器與圓形卡紙保持良好接觸，先使卡片勻速轉(zhuǎn)動后再打點，最后取出卡片進行數(shù)據(jù)處理，故先后順序為①、③、②、④。 (2)要測出角速度，需要測量點跟點間對應(yīng)的圓心角，需要的器材是量角器，故D對。 (3)由于點跟點之間對應(yīng)的圓心角沒變化，則對測量角速度無影響。 [答案] (1)①③②④ (2)D (3)無 創(chuàng)新點(三) 實驗結(jié)論的拓展與延伸 命題角度1 由測定加速度延伸為測定交流電的頻率 [例1] (2016全國卷Ⅰ)某同學用圖(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。 該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進行推算。 (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為____________，打出C點時重物下落的速度大小為____________，重物下落的加速度大小為____________。 (2)已測得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。 [解析] (1)重物勻加速下落時，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得vB＝＝f(s1＋s2)，vC＝＝f(s2＋s3)，由s3－s1＝2aT2得a＝。 (2)根據(jù)牛頓第二定律，有mg－kmg＝ma，整理得f＝，代入數(shù)據(jù)可得f≈ 40 Hz。 [答案] (1)f(s1＋s2) f(s2＋s3) f2(s3－s1) (2)40 命題角度2 利用平拋運動規(guī)律探究動能定理 [例2] 在“探究動能定理”實驗中，采用如圖甲所示裝置，水平正方形桌面距離地面高度為h，將橡皮筋的兩端固定在桌子邊緣上的兩點，將小球置于橡皮筋的中點，向左移動距離s，使橡皮筋產(chǎn)生形變，由靜止釋放后，小球飛離桌面，測得其平拋的水平射程為L。改變橡皮筋的條數(shù)，重復實驗。 (1)實驗中，小球每次釋放的位置應(yīng)________(填“不同”“相同”或“隨意”)。 (2)取橡皮筋對小球做功W為縱坐標，為了在坐標系中描點得到一條直線，如圖乙所示，應(yīng)選________(填“L”或“L2”)為橫坐標。若直線與縱軸的截距為b，斜率為k，可求小球與桌面間的動摩擦因數(shù)為________(使用題中所給符號表示)。 [解析] (1)每次通過改變橡皮筋的條數(shù)重復實驗，為使每條橡皮筋對小球做功相同，故小球每次釋放的位置應(yīng)相同。 (2)設(shè)小球飛離桌子邊緣時的速度為v0，則由動能定理得W－μmgs＝mv02，小球飛離桌面后做平拋運動，則有h＝gt2，L＝v0t，解得W＝L2＋μmgs，故若取橡皮筋對小球做功W為縱坐標，為了在坐標系中描點得到一條直線，應(yīng)選L2為橫坐標；由題意可知b＝μmgs，k＝，解得μ＝。 [答案] (1)相同 (2)L2 創(chuàng)新點(四) 三種觀點測動摩擦因數(shù) 命題角度1 利用平衡觀點測動摩擦因數(shù) 根據(jù)公式Ff＝μFN，只要測出摩擦力Ff和正壓力FN，即可計算出動摩擦因數(shù)。測量時可測出多組摩擦力和正壓力，畫出FfFN圖像，其斜率即為動摩擦因數(shù)。 [例1] (2018全國卷Ⅱ)某同學用圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細線保持水平，在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板，當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出。 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 回答下列問題： (1)f4＝________N； (2)在圖(c)的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出fm圖線； (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f＝________，fm圖線(直線)的斜率的表達式為k＝________； (4)取g＝9.80 m/s2，由繪出的fm圖線求得μ＝________。(保留兩位有效數(shù)字) [解析] (1)由題圖(b)可讀出彈簧秤的示數(shù)f4＝2.75 N。 (2)fm圖線如圖所示。 (3)摩擦力表達式f＝μ(M＋m)g，其斜率k＝μg。 (4)圖線的斜率k＝＝ N/kg＝3.9 N/kg，解得μ≈0.40。 [答案] (1)2.75 (2)見解析圖 (3)μ(M＋m)g μg (4)0.40 命題角度2 利用動力學觀點測動摩擦因數(shù) 利用紙帶結(jié)合運動學公式求出物塊的加速度，再利用牛頓第二定律求出合外力，根據(jù)力的合成與分解求出摩擦力，再根據(jù)公式Ff＝μFN求出動摩擦因數(shù)。 [例2] 在測定滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)時，設(shè)計的實驗裝置如圖1所示，進行如下操作：首先用天平測出滑塊的質(zhì)量M＝300 g，將紙帶與滑塊拴接在一起穿過打點計時器，拴接在滑塊另一端的輕繩跨過定滑輪連接一定數(shù)量的質(zhì)量均為m＝100 g的鉤碼，在實驗過程中通過調(diào)節(jié)始終讓輕繩與水平桌面平行。接通電源，由靜止釋放滑塊，讓滑塊在鉤碼的牽引下做加速運動，得到一條紙帶。在紙帶上選取點跡清晰的A點為第一個計數(shù)點，然后每間隔四個點選擇一個計數(shù)點，經(jīng)測量計數(shù)點間的距離如圖2所示。如果該打點計時器的打點周期為T＝0.02 s，重力加速度為g＝10 m/s2?；卮鹣铝袉栴}： (1)由紙帶求出打點計時器打B點時，滑塊的速度為vB＝________m/s。 (2)滑塊的加速度大小為a＝________m/s2。 (3)由以上可知，鉤碼數(shù)量為2個時，該滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)為μ＝________。(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) [解析] (1)滑塊做勻變速直線運動，一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，又由題意可知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為t＝5T＝50.02 s＝0.1 s，則vB＝AC＝＝ m/s≈0.74 m/s。 (2)利用逐差法可求得滑塊的加速度 a＝ ＝ m/s2≈0.64 m/s2。 (3)對滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律可得：2mg－μMg＝(2m＋M)a，代入數(shù)據(jù)解得：μ＝0.56。 [答案] (1)0.74 (2)0.64(0.63～0.65均可) (3)0.56 命題角度3 利用能量觀點測動摩擦因數(shù) 物體運動過程中克服摩擦力做功，根據(jù)功能關(guān)系和能量守恒定律可求出克服摩擦力做的功，并進一步求出摩擦力，再利用公式Ff＝μFN求出動摩擦因數(shù)。 [例3] 某同學用如圖所示裝置測物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。圖中長木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圓弧軌道與長木板的上表面在O點相切，一豎直標尺緊貼圓弧軌道左側(cè)放置，圓弧曲面與標尺豎直面相切。 (1)在A點由靜止釋放物塊，物塊經(jīng)圓弧軌道滑上長木板，最后停在a點，在B點由靜止釋放物塊，物塊最后停在長木板上的b點，量出A、B間的高度h，a、b間的距離L，重力加速度為g，則物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________。 (2)為了減小實驗誤差，多次改變物塊釋放的位置，測出每次物塊釋放的位置離A點的高度h，最后停在長木板上的位置離O點的距離x，作出xh圖像，則作出的圖像應(yīng)該是________(填“過原點”或“不過原點”)的一條傾斜的直線，求出圖像的斜率k，則物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝__________。 [解析] (1)由能量守恒可知，mgh＝μmgL，得μ＝。 (2)設(shè)OA間的高度為H，則mg(h＋H)＝μmgx，得x＝h＋H，因此xh圖線是一條不過原點的傾斜直線，圖線的斜率k＝，得μ＝。 [答案] (1) (2)不過原點 [專題強訓提能] 1．將一長為L、質(zhì)量為m的均勻桿繞一端無摩擦地轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)動角速度為ω時，桿具有一定的動能Ek，關(guān)于動能Ek的大小同學們有如下猜想。 甲同學：把桿當成位于其重心處的質(zhì)量為m的質(zhì)點，可能是Ek＝m2＝mω2L2 乙同學：根據(jù)動能的平均值計算，可能是Ek＝m＝mω2L2 丙同學：可能是Ek＝mω2L2 為了驗證猜想，設(shè)計了如圖甲所示的實驗。質(zhì)量為m的均勻長直桿一端固定在光滑轉(zhuǎn)軸O處，桿由水平位置靜止釋放，用光電門測出另一端A經(jīng)過某位置時的瞬時速度vA，并記下該位置與轉(zhuǎn)軸O的高度h。 (1)用游標卡尺測得桿的直徑d如圖乙所示，則d＝________，A端通過光電門的時間為t，則A端通過光電門的瞬時速度vA的表達式為________。 (2)調(diào)節(jié)h的大小并記錄對應(yīng)的速度vA，建立vA2h坐標系，并將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出，如圖丙所示，試在圖丙中繪出vA2和h的關(guān)系曲線，可得vA和h的關(guān)系式為________________________。 (3)當?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2，結(jié)合圖像分析，可得________(選填“甲”“乙”或“丙”)同學的猜想是正確的。 解析：(1)游標卡尺的主尺刻度讀數(shù)為10 mm，游標尺讀數(shù)為0.054 mm＝0.20 mm，所以最終讀數(shù)為10 mm＋0.20 mm＝10.20 mm＝1.020 cm；根據(jù)速度定義式可得vA＝。 (2)連線如圖，從圖中可以看出，vA2與h是線性關(guān)系，vA2＝30h m2/s2。 (3)根據(jù)機械能守恒定律可得Ek＝mgh，再根據(jù)圖像可得vA2＝30h m2/s2，聯(lián)立解得 Ek＝mvA2＝mω2L2，即丙同學的猜想是正確的。 答案：(1)1.020 cm vA＝ (2)見解析圖 vA2＝30h m2/s2 (3)丙 2．某實驗小組用如圖1所示的裝置探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系。用鐵架臺將兩塊固定有定滑輪的木板架起，木板的右端固定了兩個打點計時器，將兩個質(zhì)量相等的小車A、B放置在木板右端，用細線繞過滑輪組后與兩小車相連。兩條紙帶穿過打點計時器后分別與小車連接在一起。將兩個打點計時器接在同一個電源上，確?？蓪⑺鼈兺瑫r打開或關(guān)閉。實驗時，甲同學將兩小車按住，乙同學先在動滑輪下方掛上一個鉤碼，再接通電源使打點計時器開始工作。打點穩(wěn)定后，甲將兩輛小車同時釋放。在小車撞到定滑輪前，乙斷開電源，兩打點計時器同時停止工作，取下兩條紙帶，通過分析處理紙帶記錄的信息，可以求出兩小車的加速度，進而完成實驗。請回答以下問題： (1)如圖2為小車A后面的紙帶，紙帶上的0、1、2、3、4、5、6為每隔4個計時點選取的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的距離如圖中標注，單位為cm。打點計時器所接電源的頻率為50 Hz，則小車A的加速度a1＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。同樣測出小車B的加速度a2，若a1∶a2近似等于________，就可說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (2)丙同學提出，不需測出兩小車加速度的數(shù)值。只測量出兩條紙帶上從第一個打印點到最后一個打印點間的距離x1、x2，也能完成實驗探究，若x1∶x2近似等于________，也可說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比，理由是___________________________ ________________________________________________________________________。 (3)下列操作中，對減小實驗誤差有益的是________。 A．換用質(zhì)量大一些的鉤碼 B．換用質(zhì)量大一些的小車 C．調(diào)整定滑輪的高度，使牽引小車的細線與木板平行 D．平衡小車運動過程中受到的摩擦力時，將細線與小車連接起來 解析：(1)由題圖2可知，小車A的加速度a1＝，式中T＝0.1 s，代入數(shù)據(jù)可得：a1≈0.48 m/s2，由題圖1可知，小車B受的拉力等于小車A所受拉力的2倍，測出小車B的加速度a2，如果a1∶a2＝1∶2，就可以說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (2)小車從靜止開始運動，紙帶上最初和最末兩個點對應(yīng)小車的運動時間相等，由x＝ at2可知，x與a成正比，即位移之比等于加速度之比。因此只需比較x1與x2的比值近似等于1∶2，就能驗證質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。 (3)換用質(zhì)量更大一些的鉤碼，可減小實驗的相對阻力，使得測量更準確，故A正確；換用質(zhì)量大一些的小車，會增大阻力，加大誤差，故B錯誤；調(diào)整定滑輪的高度，使牽引小車的細線與木板平行，可減小實驗的誤差，故C正確；平衡小車運動時受到的摩擦力時，只讓小車拖著紙帶運動，而不應(yīng)連接細線，故D錯誤。 答案：(1)0.48 1∶2 (2)1∶2 由x＝at2可知，當時間t相等時，位移與加速度成 正比 (3)AC 3．現(xiàn)要用圖甲完成“驗證力的平行四邊形定則”實驗：把白紙固定在豎直放置的木板上，白紙上畫有一些同心圓，相鄰兩圓之間的距離為r，圓心O距第一個圓的距離為r，A、B為光滑的滑輪，可沿虛線圓環(huán)滑動，也可固定。CO為豎直方向的一基準線。 (1)完成下列主要實驗步驟所缺的內(nèi)容： ①用一細繩系住橡皮筋的一端，細繩的另一端固定在C點，橡皮筋的另一端連接兩條細繩，跨過A、B滑輪后各拴一細繩套，分別掛上3個鉤碼和4個鉤碼(每個鉤碼重1 N)，如圖乙所示，適當調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處，記下____________和兩條細繩的方向，取下鉤碼； ②再用一彈簧測力計沿豎直方向把兩細繩與橡皮筋的結(jié)點也拉至O處，如圖丙所示，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′＝________N。 (2)若相鄰兩圓環(huán)之間的距離表示1 N，該同學已經(jīng)在圖丁中作出兩條細繩的拉力F1和F2。請按力的圖示畫法在圖中作出F1和F2的合力F及拉力F′的圖示。 (3)對比F和F′的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是________________________。(填一個原因) (4)在步驟①中“適當調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處”的目的是__________________________________。 解析：(1)①本實驗中用鉤碼所受的重力替代拉力，故在實驗完成后要記錄下兩條細繩上鉤碼的個數(shù)，即相當于記錄下了每根細繩所受到的拉力大小。②彈簧測力計的讀數(shù)F′＝ 5.0 N。 (2)所作的圖示如圖所示。 (3)測量存在誤差、作圖不準、彈簧測力計自身重力的影響、滑輪與細繩之間的摩擦力等。 (4)由于CO是在豎直方向，適當調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細繩之間的結(jié)點穩(wěn)定于O點處，目的是為了使F1和F2的合力沿豎直方向。 答案：(1)①兩條細繩上鉤碼的個數(shù) ②5.0 (2)見解析圖 (3)見解析 (4)使F1和F2的合力沿豎直方向 4．(2019屆高三邯鄲模擬)如圖甲所示，上表面光滑的楔形木塊A固定在水平放置的壓力傳感器上。某同學將質(zhì)量不同的小鋼球從斜面頂端由靜止釋放(每次只有一個小鋼球)，記錄小鋼球在斜面上運動時壓力傳感器的示數(shù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出壓力傳感器示數(shù)與小鋼球質(zhì)量的關(guān)系圖像，即Fm圖像，如圖乙所示。重力加速度大小取9.8 m/s2，完成下列填空： (1)不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上運動的時間________(填“相同”或“不相同”)。 (2)由圖像可得，木塊A的質(zhì)量M＝________kg(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)若斜面傾角為θ，由圖像可得，cos2θ＝________(保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律得小鋼球下滑的加速度為：a＝＝gsin θ，則不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上的運動情況完全相同，所以運動的時間也相同。 (2)當m＝0時，傳感器的示數(shù)即為木塊A所受的重力，則有：Mg＝1.97 N，解得：M＝ kg≈0.20 kg。 (3)對小鋼球受力分析，根據(jù)平衡條件可知，A對小鋼球的支持力FN＝mgcos θ，根據(jù)牛頓第三定律可知，小鋼球?qū)的壓力為mgcos θ，對A受力分析可知，傳感器對A的支持力 F＝Mg＋mgcos θcos θ，則傳感器的示數(shù)為F＝Mg＋mgcos2θ，則Fm圖像的斜率k＝gcos2θ，則有：gcos2θ＝＝3.3，解得：cos2θ≈0.34。 答案：(1)相同 (2)0.20 (3)0.34(0.32～0.36均可) 5.(2018青島模擬)如圖所示為驗證動量守恒定律的實驗裝置，實驗中選取兩個半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進行實驗： ①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m1和m2； ②安裝實驗裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端； ③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標記小球在斜面上的落點位置P； ④將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標記小球m1、m2在斜面上的落點位置； ⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端B的距離，圖中M、P、N點是實驗過程中記下的小球在斜面的三個落點位置，從M、P、N到B點的距離分別為sM、sP、sN。 依據(jù)上述實驗步驟，請回答下列問題： (1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1________(填“>”“＝”或“<”)m2。 (2)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點是圖中________點，m2的落點是圖中________點。 (3)用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只要滿足關(guān)系式________________，就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的。 (4)若要判斷兩小球的碰撞是否為彈性碰撞，用實驗中測得的數(shù)據(jù)來表示，只需比較________與____________是否相等即可。 解析：(1)必須滿足m1>m2，否則m1有可能被反彈回去，此時M、N不可能分別位于P兩側(cè)。 (2)由碰撞規(guī)律知，碰后v1′下載提示(請認真閱讀)
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