14力学实验及创新(解析版)-2021年高考物理二轮复习专题突破(新高考)

1、专题六物理实验第一讲力学实验及创新高考真题1. （2020高考全国理综II）一细绳跨过悬挂的左滑轮，两端分别系有小球A和瓦如图所示。一实验小组用此装巻测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的髙度加=0.590 m,下降一段距离后的髙度力=0.100 m：由加下降至力所用的时间7=0.730 So由此求得小球B加速度的大小为（匸nVs2 （保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g,当地重力加速度大小为尸9.80 m/s?。根据牛顿第二泄律计算可得小球B加速度的大小为/=m/s2 （保留3位有效数字）。

2、可以看出，"'与"有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：0【答案】1.84 1.96滑轮的轴不光滑（或滑轮有质疑）【解析】*h（rh=-aT2,解得 a=1.94m/s2o2由牛顿第二定律,（0.150-0.100） x9.8N= （0.150+0.100） a 解得 a =1.96m/s2o产生系统误差的原因是：受到空气阻力，滑轮摩擦阻力等。2. （2020高考全国理综I）某同学用如图所示的实验装置验证动量左理，所用器材包括：气 垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、祛码盘和 祛码等。实验步骤如下：（1

3、）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间时，可认为气垫导轨水平；（2）用天平测琏码与琏码盘的总质疑初、滑块（含遮光片）的质量加2：（3）用细线跨过轻质左滑轮将滑块与琏码盘连接，并让细线水平拉动滑块：（4）令滑块在舷码和琏码盘的拉动下从左边开始运动，和汁算机连接的光电门能测疑出遮光片经过两处的光电门的遮光时间ri、，2及遮光片从.J运动到E所用的时间加；（5）在遮光片随滑块从/运动到E的过程中，如果将磁码和舷码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小上，滑块动量改变量的大小每尸:（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）（6）某次测量得到的一组数拯为：7=1.

4、000 cm, ”h=1.50x 10 -kg. ?«2=0 400 kg» 二门=3.900x 102 s, Ar2=1 270x IO'2 s, /i2=1.50 s,取 g=9.80m/s2。计算可得/=N s, p=kg m s1；（结果均保留3位有效数字）（7）泄义冲耳叩100%,本次实验启% （保留1位有效数字）。【答案】（1）大约相等 （5） migtn. m2d （l/Zb-l/Zti）.(6) 0.221 0.212(7) 4二实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m,在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.

5、0cm、35.0cm,示意如图2。重力加速度g = 10m/s2,钢球平抛的初速度为m/s。:图1装置中.木板上悬挂一条铅垂线，其作用是o【答案】AB2 方便调整木板保持在竖宜平面上【解析】二A.实验过程中要保证钢球水平抛出，所以要保持桌而水平，故A正确：B.为 保证钢球抛出时速度相同，每次应使钢球从同一位置静I匕释放，故B正确：CD.实验只要 每次钢球抛出时速度相同即可，斜面底边"b与桌而是否重合和钢球与斜而间的摩擦力大小 对于每次抛岀的速度无影响，故c错误，D错误故选AB匚 二行次将木板向远离桌子的方向移动0.2m,则在白纸上记录钢球的相邻两个落点的时间间 隔和等，刚球抛出后在竖

6、直方向做门山落休 .m = gT2可知柑邻两点的时间间隔为T = J 2515 X1° =Q. 1 s 刚球在水T方向上做匀速直线运动.所以小球初速仪心 V 10x 0 2v=- = .nVs=2m/s ,:悬挂铅准线的丨I的是方便调整木板保持在竖直平而上.核心突破突破1.基本仪器的使用与读数1. 游标卡尺的读数10分度主尺上读的亳米数+ 0.1“20分度主尺上读的亳米数+ 0.05“50分度主尺上读的毫米数+ 0.02“2. 螺旋测微器的读数测呈:值=固左刻度整亳米数+半亳米数+可动刻度读数（含估读）x001 nmi.3. 弹簧测力计使用前应校零，选择弹簧测力计时，要选力的方向通过

7、弹簧轴线的，必要时要选对拉时 读数相同的弹簧测力计。4. 打点计时器电火花汁时器使用的是220 V交流电源：电磁打点汁时器使用的是6V以下低压交流电 源。例题1.（2020东北三校棋拟）一位同学为验证机械能守恒泄律，利用光电门等装置设计了 如下实验。使用的器材有：铁架台、光电门1和2、轻质左滑轮、通过不可伸长的轻绳连接 的钩码A和B（B左侧安装挡光片）。实验步骤如下:二如图1，将实脸器材安装好，英中钩码A的质量比B大，实验开始前用一细绳将钩码 B与桌而相连接，细绳都处于竖直方向，使系统静止。匚用剪刀剪断钩码B下方的细绳，使B在A带动下先后经过光电门1和2,测得挡光 时间分别为H、如匚用螺旋测微

8、器测量挡光片沿运动方向的宽度d,如图2,贝加=nrnio:用挡光片宽度与挡光时间求平均速度，当挡光片宽度很小时，可以将平均速度当成瞬 时速度。二用刻度尺测量光电门1和2间的距离L（Ld）.二查表得到当地重力加速度大小为g°匚为验证机械能守恒宦律，请写出还需测量的物理量（并给出相应的字母表 示），用以上物理量写出验证方程O例题2. （2020届福建省南平市高三第一次合质检）某实验小组用图甲实验装置验证钩码与 滑块组成的系统机械能守恒，主要步骤如下：二钩码的质量为加，用天平测量滑块和遮光条的总质虽为M用游标卡尺测量遮光条的宽度乩 用刻度尺测量两光电门之间的距离s； 二调右旋钮使气垫导轨水

9、平，同时调节轻滑轮使细线水平: 二释放滑块，用计时器分别测出遮光条经过光电门A和光电门B所用的时间二匚和二 请回答下列问题:测遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则力cm.（2）若系统机械能守恒，则tngs= （用M、加、d、 tA和二tB表示）【答案】0.52*小）陰一韵【解析】(1)1由图可知 J=0.5cm+0.lmmx2=0.52cm：2遮光条经过光电门A和光电门B的速度分别为:要验证的关系式为:mgs = - (M +一 (M + ?疋2 2即 mgs = (M + /?)(d1 d1突破2-“纸带“类实验纸带的三大应用1. 由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的

10、讣数点之间的区别与联系，便于测量和计算， 一般每5个点取1个计数点，这样时间间隔"=0.02x5 s=0.1 so2. 求解瞬时速度利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示, 求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移s”和s”+i，则 打“点时的速度巾=气尹-，(丄3. 用、逐差法"求加速度如图所示:因为a尸导4=宗6。1 + 匕2 +。33尸'S4 + S5+S6S0 G例题3. (2020届福建泉州市普通髙中高三第一次质量检测)某同学在验证机械能守恒立律 的实验中，设计了如图甲所示的拓展实验装這，其

11、中d、b、c是三个质量均为500g的重物， 它们挂在跨过左滑轮的一条轻绳上三个适当位置，c的下方拖着一条穿过打点计时器的纸带。 实验时，先把c移到靠近打点计时器的地方，并测出此时a离地而的高度为25.00cm,接着 接通电源，释放c,得到如图乙所示的纸带，电源频率为50Hz,其中相邻两计数点间还有4 个点未画出，重力加速度为9.8m/s2：(1) 由图乙可知，a落地后，c做运动:(2)从开始下落到a将要落地的过程中，-b、c系统减少的重力势能为 J,增加的动能 为J (结果均保留3位有效数字)，在实验误差允许的范国内，机械能守恒泄律得到验【答案】匀速直线1.231. 17.【解析】(1) 1由

12、图乙可知AB. BC、CD间的距离相等，且运动时间相同，故段c做匀速直线:2从开始下落到“将要落地的过程中，-b、c系统减少的重力势能为Ep = 5gh = 0.5 x 9.8 x 0.25J = 1.23JX V =:0.125 z=ni/s=l .25m/s3重物c的速度t 0重物a、b、c增加的动能为E. =3-mv下列操作中对减小实验误差有利的是:A二精确测量出重物的质疑BH两限位孔在同一竖直面内上下对正C：重物选用质量和密度较大的金属锤D二用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 打点计时器接到打点周期为T的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，纸带上各点是打点计时器打出的计时点

13、，其中o点为纸带上打出的第一个点B、C、D、E、 = 1.17J2例题4. (2020届四川省绵阳市髙三四模)如图甲所示，打点计时器固左在铁架台上，重物 带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置测疑本地重力加速度。F、G是连续且淸晰的点，如图乙所示。:若测得肋占的长度为小BC的长度为S2.则本地重力加速度的讣算式* 二若测得加的长度为S3, EG的长度为S,则本地重力加速度的汁算式【答案】BC耳【解析】(1) 1本实验中不用测量重物的质量，故A错误：为了减小纸带与限位孔之间的摩擦图甲中 两限位孔必须在同一竖直线，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B 正确：实验供选择的重物应该相

14、对质量较大、体积较小的物体，这样能减少空气阻力的影响, 从而减小实验误差，故C正确：实验时，先接通打点计时器电源再放手松开纸带.对减小 实验误差没有影响，故D错误。故选BC：(2) 2根据匀变速直线运动规律可得C点的速度为F点的速度为则有vF =vc + a 3T联立解得突破3“弹簧X橡皮条八碰撞”类实验1橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克泄律，实验数据处理时一般 选用图像法。2.胡克左律描述的是在弹性限度内，橡皮条（弹簧）的弹力与形变量成正比，如果超岀 弹性限度，正比关系不再成立。3动疑守恒实验装置图操作要领验证动量 守恒 定律:安装：斜槽末端切 线必须沿水平方向二起点：斜槽末

15、端上 方/处匚速度：应用小球平 抛的水平位移替代考查热点二考装置：器材安装、 小球选取、O点确泄二考测量:小球质量的测量和小球平抛运动的水平位移的测疑二考结论：根据实验 数据判断两球碰撞过 程中动量是否守恒例题5. （2020届广东省广州、深圳市学调联盟高三第二次调研）在探究弹力和弹簧伸长的 关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探 究在弹性限度内，将质量为加= 50g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图卬、图乙中弹 簧的长度厶、厶如下表所示.钩码个数1234厶 /C11130.0031.0432.0233.02Ln /cm29.3329.6529.973

16、0.30已知重力加速度&=98血贰 要求尽可能多地利用测量数据，计算禅簧甲的劲度系数k=N/m（结果保留两位有效数字）.由表中数拯（填“能“或“不能“川算出弹簧乙的劲度系数.【答案】49 能【解析】第一空分析图1中，钩码数量和弹簧常量的关系为钩码每增加一个，弹簧长度伸长lcm.匕=竺=兰覚= 49N/m厶厶 0.01m第二空.分析图2可得，每增加一个钩码，弹簧长度伸长约0.3cm，即0.003+ Ar2x0.003 = /ng ,根抵弹簧甲的劲度系数可以求出弹簧乙的劲度例题6某同学用如图甲所示的装巻通过半径相同的/、B两球的碰撞来验证动量守 恒泄律图甲中P0是斜槽，“为水平槽.实验时先

17、使2球从斜槽上某一固泄位苣G由静 止开始滚下，落到位于水平地而的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落 点痕迹.再把E球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后,4、B球分別在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图甲 中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点.B球落点痕迹如图乙所示，英中米尺水 平放程，且平行于G、R. O所在的平而，米尺的零点与O点对齐.60（单位:cm）0米尺60（单位:cm）、严来尺（1）碰撞后B球的水平射程应取为cm：（2）在以下选项，哪些是本次实验必须进行的测呈:？ （填选项序号）.A. 水平槽上未放E球时，

18、测量2球落点位置到O点的距离B. A球与E球碰撞后，测量2球落点位置到O点的距离C. 测量*球或E球的直径D. 测量丿球和E球的质量（或两球质戢之比）E. 测量水平槽面相对于O点的高度（3）实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是A. 释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B. 释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越髙，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越D.释放点越髙，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小【答案】(1)65.7 (2)ABD (3)C【解

19、析】(1) 如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见風心的位置是65.7cm.(2) 小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关 系.实脸中要测量的数据有：两小球的质董劝、W2,三个落点到O点的距离；X2> "所 以选项A. B、D正确.(3) 入射小球的释放点越高.入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大阻力影响越小. 可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故选项C正确.突破4.验证牛顿第二定律和机械能守恒上律1验证牛顿第二左律实验装置图操作要领考查热点验证牛顿第二 定律细绳纸帯/勿 I1 /二平衡：必须平衡摩 擦力(改变小车

20、或重 物质呈:，无须重新平 衡)匚质量：重物的总质 量远小于小车质量 (若使用力传感器，或 以小车与重物的系统 为研究对象无须满足 此要求)匚其他：细绳与长木 板平行：小车靠近打 点计时器的位置释 放；实验时先接通电 源，后释放小车:考装置：器材安装 正误：平衡摩擦力的 方法、标准；质星控 制要求匚测定d:根据纸带或 光电门数据计算加速 度:求结论：描点作a 一 F或“一令图象，并 得出结论匚判成因:给定异常a 一F图象，判断苴可 能成因的长木板小车打点2.验证机械能守恒的三种方法(1) 利用起始点和第"点计算，代入g屁和胡，如果在实验误差允许的范围内，g”=昴， 则说明机械能守恒定

21、律是正确的.(2) 任取两点川、B测出皿,算出gh.B和(*忌一*砧)的值，如果在实验误差允许的范围内， g肿=£诚一*诃，则说明机械能守恒定律是正确的.(3) 图象法，从纸带上选取多个点，测疑从第一点到其余各点的下落高度力，并计算各点 速度的平方v2,然后以少为纵轴，以力为横轴，根据实验数据绘出yh图线.若在误差 允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒.例题7.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒立律时，所用交流电源的频率为50Hz,得 到如图乙所示的纸带.选取纸带上打岀的连续五个点2、B、C、D、£,测出2点距起点O 的距离为0= 19.00c

22、m,点丄C间的距离为6 = 8.36 cm,点C、E间的距离为=9.88 cm, g取9.8 m/s2,测得重物的质量为m=lkg.甲乙(1) 下列做法正确的有A. 图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B. 实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C. 实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D. 数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2) 选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒泄律，重物减少的重力势能是J,打下C点时重物的速度大小是m/s.(结果保留三位有效数字)(3) 根据纸带算岀打下各点时重物的速度v,量出下落距离s,则以亍为纵坐标、以s为横坐标画出的图象应是下而的V2C重物

23、减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现彖的原因是(写出条即可)【答案】(1)AB (2)2.68 2.28 (3)C 重物受到空气阻力(或纸带与打点il时器之间 存在阻力)【解析】(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端.并使 纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A. B正确；实脸时，应先接 通打点计吋器的电源再放开纸带，选项C错误：数据处理时，应选择纸带上距离较远的两 点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项D错误.(2) 重物城少的重力势能为="以so+g)=2.68J,由于重物下落时做匀变速运动，根 扌居匀变速直线运动任意时间

24、段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知打下C51点时重扬的速度为vc=万=2.28 m/s.物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出 忖=如込 即gs=,所以y-5图线 应是一条过原点的倾斜直线，选项C正确.(4) 在买验过程中，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的.克服阻力 做功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能.例题8.某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中, 置于实验台上的长木板水平放置，其右端固左一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上 的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有N=5个，

25、每个质量均为0.010 畑实验步骤如下：(1) 将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩 码)可以在木板上匀速下滑.(2) 将(依次取”=1, 2, 3, 4, 5)个钩码挂在轻绳右端，其余N-n个钩码仍留在小车 内：用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻/相对于 其起始位置的位移S,绘制sr图象，经数据处理后可得到相应的加速度G(3) 对应于不同的的a值见下表”=2时的s图象如图乙所示：由图乙求出此时小 车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.0.600.400.40 O.MU 1.20 1.60 2.00 "

26、s 乙oj/m朴)o.«oMH0.600.400.200.400.20: V w V w vMS8U:« I 丙:">3SS2:工 9»f> iz I:;:旨SJsi国s!注旣B n12345a伽 s 2)0.200.580.781.00(4) 利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作岀"一”图象.从图彖可以看出：当物体 质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.(5) 利用a-n图象求得小车(空载)的质呈为姒保留2位有效数字，重力加速度取 g=9.8 加 s 2).(6) 若以“保持木板水平"来代替步骤(1),下列说

27、法正确的是(填入正确选项前的标号).A. n-w图线不再是宜线Ba “图线仍是直线，但该直线不过原点C. a “图线仍是直线，但该直线的斜率变大【答案】039(0.37041均可)(4) i7W图线如图1.000.80aitzimui - r I lllnlnlfflff-UUU= 60 O40 Oo O2O.!?：:345:USS；(5) 0.45(0.430.47 均可)(6)BC【解析】(3)实验中小车做匀加連直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运 动规律有结合图乙得加速度a=0.39m/s2.(5) 由(4)知，当扬体质量一定，加速度与合外力成正比.得加速Zt a与成正比，即a

28、一图象为过原点的直线.图象的斜率it=0.196m/s2,平衡摩擦力后，下端所挂钩码的 总重力提供小车枷速度.嘶=(”切讪解得心谯界则匸歳可得皿 =0.45 kg.(6) 若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车斯受摩擦力的合力提供小车的加 速度，即"加og“Af+QV扭=(A/+A加o)a,解得 a =( ； j”_“g,可见图线截 距不为寒，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B. C项正确.突破5.探究平抛运动实验装置图操作要领考查热点二实验中必须调整斜 槽末端的切线水平(检验是否水平的方法 是：将小球放在斜槽 末端水平部分，将其 向两边各轻轻拨动一次，看其是

29、否有明显的运动倾向)探究一MtsBeoeu平抛:；15动.二方木板必须处于竖直平而内，固左时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直二考装置:斜槽女装要 求、小车释放要求二求初速度二考图象二小球每次必须从斜 槽上同一位置滚下 二坐标原点不是槽口 的端点，应是小球出 槽口时球心在木板上 的投影点例题9.如图所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌而上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移.保持水平槽口距底板髙度力= 0.420 m不变.改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置, 测岀小球做平抛运动的初速度代、飞行时间和水平位移d，记录在表中.Vq/(?

30、H S 1)0.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d!c)n21.730.338.646.4(1) 由表中数据可知，在方一泄时，小球水平位移与英初速度巾成关系，与无关.(2) 位同学计算岀小球飞行时间的理论值解 5=289.8ms,发现理论值与测量值之差约为3 ms.经检查，实验及测量无误，其原因是(3) 另一位同学分析并纠正了上述偏差后，重新做了这个实验，竟发现测量值十依然大于 自己得到的理论值*,但二者之差在3 ms7 ms,且初速度越大差值越小.对实验装置的 安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是【答案】(1)正比 时

31、间(2)重力加速度取值不正确(3) 光电门传感器巻于槽口的内侧【解析】(1)给出的四组数据,d与比的比值分别为0.293、0.293、0.293、0.293,可见，水 平位移与初速度成正比，与吋间无关.(2) 1邑力加速度应取当地的真实值，或取9.8m©不能取10 nVs2.(3) 测量值大于理论计算值的原因可能有两个.一是光电门传感器置于槽口的内侧，将 小球水平运动的时间记录在内了，二是空气阻力的影响，使运动时间比理论值偏大.由题意 知初速度越大差值越小，故导致偏差的原因是光电门传感器置于槽口的内侧.例题10. (2020届广西南宁市髙三第一次适应性测试)利用如图所示的装置探究动能

32、立理。 将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固泄位置，在木板上依次固泄好白纸、复写纸，将小 球从不同的标记点由静止释放。记录标记点到斜槽底端的髙度并根据落点位宜测量出小 球离开斜槽后的竖直位移“改变小球在斜槽上的释放位垃，在斜槽比较光滑的情况下进行 多次测量，已知重力加速度为g,记录数据如下：高度HQ为单位氏度h2h4h5h6/i7A竖直位移y/cm30.015.010.07.56.05.04.3(1) 小球从标记点滑到斜槽底端的过程，速度的变化量为 (用X、八g表示)：(2) 已知木板与斜槽末端的水平距离为X,小球从标记点到达斜槽底端的高度为H,测得小球 在离开斜槽后的竖直位移为X不计小球与槽

33、之间的摩擦及小球从斜槽滑到切线水平的末端 的能量损失。小球从斜槽上滑到斜槽底端的过程中，若动能立理成立，则应满足的关系式是(3) 保持x不变若想利用图像直观得到实验结论，最好应以H为纵坐标，以为横坐标,描点画图。【答案】【解析】小球离开斜槽底端后做平抛运动，则x = vt解得y =(2)2由知v =在小球下滑过程中，不il小球与槽之间的摩擦，只有重力做功，则有mgH=-mv2厶（3）3为了更直观，应画成直线，根据上式可知：最好应以H为横坐标,以丄为纵坐标，描 y点作图。实战演练1. （2020届河北省石家庄市第二中学高三教学质量检测）用图所示实验装置验证机械能守恒 立律.通过电磁铁控制的小铁球

34、从*点自由下落，下落过程中经过光电门E时，通过与之 相连的亳秒讣时器（图中未画出）记录下挡光时间r，测出MB之间的距离儿实验前应调整 光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.iII(1) 为了验证机械能守恒左律，还需要测量下列哪些物理量.A. A点与地而间的距离HB. 小铁球的质量加C. 小铁球从A到B的下落时间ZabD. 小铁球的直径d(2) 小铁球通过光电门时的瞬时速度尸,若下落过程中机械能守恒，则A与力的关系广式为=-r【答案】D2gh【解析】(1) 1A.根据实验原理可知,需要测量的是/点到光电门的距离,故A错误:B. 根拯机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此

35、不需要测疑质量，故B错 误：C. 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；D. 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需 要测量小球的直径，故D正确.故选D.的主要实验步骤如下:23利用小球通过光电门的平均速度來代替瞬时速度，故V 根据机械能疗恒的表达式有加= |/hv:即 7=Th2. （2019陕西西安市蓝田县模拟）由于空间站处于完全失重状态，不能利用天平等仪器测呈: 质量，为此某同学为空间站设计了如图所示（“）的实验装宜，用来测量小球质量。图中弹 簧固左在挡板上，轨道B处装有光电门，可以测量岀小球经过光电门的时间。该同

36、学设计（i）用游标卡尺测量小球的直径d（ii）将弹簧固左在档板上（iii）小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x（iv）由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间f,计算出小球离开弹簧的 速度v（v ）改变弹簧的压缩量，重复步骤（iii）、（iv）多次（vi）分析数据，得出小球的质量该同学在地面上进行了上述实验，请回答下列问题（1）步骤（i ）中游标卡尺示数情况如图（b）所示，小球的直径w；（2）某一次步骤（iii）中测得弹簧的压缩量为对应步骤（iv）中测得小球通过光电门的时间为7.50ms,则此次小球离开弹簧的速度v=,n/s；（3）根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v

37、在图（c）中描岀了对应的点，请将（2）问中对应的点描出，并画岀图象。（4）已知实验所用弹簧的弹性势能£与弹簧形变虽：*之间的关系如图（d）所示，实验测得小球的质量为kg.【答案】（1） 1.50：（2） 2；（3）图象如图所示：（4） 0.05a【解析】（1）由图（b）所示游标卡尺可知，其示数为:15mm+0x0.1 mm= 15.0mm= 1.50cma（2）小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧时的速度相等, 小球离开惮簧时的速度：*¥=踪需#=2仏：（3）根据坐标系内描出的点作岀图象如图所示：（4）由图示图象可知:x=lcm时，即：xlxlOm

38、2时，EP=0.1J, 由题意可知，x=lcm时，v=2m/st 由能准守恒定律可知：E尸扌nur ,代入数据解得:m=0.05kg：【关键点拨】（1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数。（2）已知小球的宜径与小球经过光电门时的时间，应用速度公式可以求出小球的速度。（3）根据坐标系内描出的点作出图象。（4）根据能量守恒泄律求岀小球的质量。本题考查了胡克怎律和能虽:守恒的基本运用，知逍极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结 合弹性势能的表达式进行求解。3. （2020届广东省茂名市高三第二次综合测试）某实验小组在测木块与长木板之间的动摩擦 因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定，调

39、整左滑轮髙度，使细线与长木板平 行.（1）实验过程中，电火花打点计时器应接在（选填“直流"或'交流"）电源上（2）已知重力加速度为g,测得木块的质量为"，祛码盘和祛码的总质量为加，木块的加速度为6则木块与长木板间的动摩擦因数“二-（3）图为木块在水平木板上带动纸带运动打岀的一条纸带的一部分，0口1匚2二3二4二5二6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画岀.从纸带上测岀xiZ2.10cmZx2=3.62cmZx58.12 cmZx629.60 cm.则木块加速度大小心m/s2（保留两位有效数字）二（M +?）"一/【答案】（1）交流： （2）

40、/=-三:二3二1.5mZMg【解析】（1）电火花打点计时器应接在交流电源上.二2）对舷码：mg-T=ma:对木块：T-pMg=Ma解得(M + m)a 一 mg13)因 T=O.ls,则 X46-xo2=2a(2T)2Z(X5+X6)(X1+X2)2(2T)29.60 + 82-362-2108xO.l2x10"27?/52 =.5m/ s24. （2020届河北省厲山市髙三第一次模拟）某同学利用如图所示实验装置探究橡皮筋做功与 速度变化的关系。他进行了如下操作：将长木板放在水平桌而上，调节一端髙度，平衡小车 及纸带的摩擦力并固泄长木板：把橡皮筋一端固泄在墙上，期一端系在小车上，将

41、橡皮筋拉 长d。由静纸带打点计时小车橡皮筋止释放小车，带动穿过打点计时器的纸带沿长木板运动, 得到一条纸带。增加橡皮筋的条数，重复上述操作，长木板得到多条纸带。打点讣时器电源 的频率为50Hz。i（1）本实验中，该同学应怎样判断长木板及纸带的摩擦力已经被平衡:（2）实验时得到一条纸带.如图所示。此次操作中应选择的速度大小为rn/s：（结果保留三位有效数字）（3）该同学由多次实验数据做出2图象如图所示，则橡皮筋弹力做功与速度平方变化的 关系为”【答案】不挂橡皮筋，穿好纸带打开打点讣时器，轻推小车若所得纸带点迹均匀即平衡了摩 擦力 2.00 W oc v2【解析】（1）1根据平衡摩擦力的方法可知：

42、不挂橡皮筋，穿好纸带打开打点计时器，轻推小车若 所得纸带点迹均匀即平衡了摩擦力：（2）2应选择匀速部分求速度的大小，则速度大小为3x0.02（3）3根据做出的肌v2图象可知橡皮筋弹力做功与速度平方变化的关系为VV oc v2 o5. （2020届河北省石家庄市第二中学髙三教学质疑检测）用图所示实验装宜验证机械能守恒 定律.通过电磁铁控制的小铁球从*点自由下落，下落过程中经过光电门E时，通过与之 相连的亳秒讣时器（图中未画出）记录下挡光时间r，测岀毎之间的距离办.实验前应调整 光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.II(1) 为了验证机械能守恒左律，还需要测量下列哪些物理量.A.

43、A点与地而间的距离HB. 小铁球的质量加C. 小铁球从A到B的下落时间ZabD. 小铁球的直径d(2) 小铁球通过光电门时的瞬时速度尸,若下落过程中机械能守恒，则A与力的关系广式为=-r【答案】D2gh【解析】(1) 1A.根据实验原理可知,需要测量的是/点到光电门的距离,故A错误:B. 根拯机械能守恒的表达式可知，方程两边可以约掉质量，因此不需要测疑质量，故B错 误：C. 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，故C错误；D. 利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度时，需要知道挡光物体的尺寸，因此需 要测量小球的直径，故D正确.故选D.23利用小球通过光电门的平均

44、速度來代替瞬时速度，故u根据机械能守恒的表达代有nigh = mv:6. (2020届河南省焦作市高三第三次模拟)某实验小组用如图1所示的实验装宜研究匀变速 直线运动，已知固立斜而的倾角为8=37。，把木块自斜而上某一位置由静止释放，测量释 放点到斜而底端的距离X以及木块在斜而上运动的时间人改变释放点位置，得到多组数据，作出丄一图象如图2所示。已知sin37°=06 cos37°=0.8, g取10m/s根据图象可知，木块在斜面上运动的加速度大小为m/品 木块与斜而之间的动摩擦因数为: 在丄一/图象中，有一组数据偏离直线比较远，可能的原因是匚(回t答出一条原因即可)【答案】

45、040.7木块释放点到斜而底端的距离x测大了(或木块在斜而上运动的时间测小了：或木块不是由静止释放)【解析】利用加速度得肚义即速度与时间的变化量可以求出对应得加速度：根据牛顿第二九 律町以耙摩擦力计算出来，从而求出动摩擦因数：根据实验原理可以得出实验误差出现得原 因。.(1) 由公式可得x = at2m.H； -t图像的斜率就是加速度的一半，所以求得d = 0.4m/s2: t(2) 由牛顿第二定律可得pmg cos 6 一 mg sin 0 = ma带入数值算得“ =07：X(3) 偏离直线的数据可以从兰一 r中得出原伙I。t7. (2020届黑龙江省哈尔滨市三中髙三第二次模拟)某实验小组利

46、用图1所示的装置探究加 速度与力、质量的关系。图1(1)实验中下列做法正确的是(A3电火花计时器连接在电压为46V,频率为50HZ的交流电源上B二实验时先放开小车再接通电火花i|时器C二将装有袪码的托盘用细线通过定滑轮拴在小车上然后平衡小车所受的摩擦力D二平衡好摩擦力后，每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 (2)在探究小车的加速度与其质量的关系时，同一正确装宜和实验步骤得到两组实验数据，做岀甲、乙两个丄图像如图2所示，则由图像可知两组实验中小车所受拉力的大小的关m系是()A.2F V=FB 二F 中F/.CZFF.z.D二不确定（3）某同学在实验中，由于操作不当得到的aF关系图像如图3

47、所示，则产生这样结果的原 因是（）A二图线没有过坐标原点可能是在平衡摩擦力时将木板的右端垫的过高造成的B二图线没有过坐标原点可能是在平衡摩擦力时将木板的右端垫的过低造成的C：图线弯曲可能是实验时托盘和磁码的质量过大D二图线弯曲可能是实验时托盘和祛码的质呈:过小【答案】D B BC【解析】（1）1电火花汁时器连接在电压为220V,频率为50Hz的交流电源上，故A错误：实验时先 接通电火花汁时器再放开小车，故B错误：平衡摩擦力时，不需要将装有磁码的托盘通过 左滑轮拴在小车上，故C错误：增减小车质量后，由于下滑分力和摩擦力同比例变化，所以一次平衡后不需另外平衡，故D 正确。故选D：（2）2iinv;

48、« = -可知，图线的斜率为合外力即小车所受的拉力，山图像町知你佼，故mB正确，ACD错误。故选B；3由图示图象可知，a_F图象在F轴上有截距，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力 不足造成的，即平衡摩擦力时将木板的右端垫的过低造成的，故A错误，B正确：当小车质 量M远大于砂与砂桶质量加时可以近似认为小车受到的介力等于砂与砂桶的重力，当不满 足M远大于加时小车受到的拉力明显小于砂与砂桶重力，a_F图象发生弯曲，故C正确， D错误。故选BC。8. （2020届陕四省西安中学高三四模）为了探究质量一泄时加速度与力的关系。一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，加为砂和

49、砂桶的质量。（滑轮质量不计）（1）实验时，一立要进行的操作或保证的条件是（儿A：用天平测出砂和砂桶的质量B：2将带滑轮的长木板右端垫髙，以平衡摩擦力CZ!小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打岀一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数DH改变砂和砂桶的质量.打出几条纸带E. 为减小误差，实验中一立要保证砂和砂桶的质量加远小于小车的质量M（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两汁数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求岀小车的加速度为m/s2 （结果保留两位有效数字）。（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的d-F图象是一条直线，图 线与横轴的夹角为0,求得图线的斜率为则小车的质量为（）12AH2tan6> BHClk DZ-tan 0k【答案】BD1.3 D【解析】(1) 1J.本实验中细线的拉力由弹簧测力计直接测出，不需要用天平测岀砂和砂桶的质量， 也就不需要使砂和砂桶的质量加远小于小车的质呈M,故AE错误