力学实验与创新(纸带类实验)课件

专题整合微专题⑰

力学实验与创新专题七

实验技能与创新专题整合微专题⑰力学实验与创新专题七实验力学实验与创新(纸带类实验)课件考点、年份2017201820191.“纸带”类实验全国卷ⅠT22全国卷ⅡT22——全国卷ⅠT22全国卷ⅡT222.“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验全国卷ⅢT22全国卷ⅠT22——3.力学创新实验——全国卷ⅠT23全国卷ⅢT22全国卷ⅢT22考情速览考点、年份2017201820191.“纸带”类实验全国卷Ⅰ3专题整合微专题⑰

力学实验与创新专题七

实验技能与创新专题整合微专题⑰力学实验与创新专题七实验计时仪器的测量方法1.打点计时器（1）t=nT（n表示打点的时间间隔的个数,T表示打点周期）（2）打点频率（周期）与所接交流电的频率（周期）相同2.光电计时器

光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口。3.频闪照相机计时用相等时间间隔获取图象信息的方法记下物体在不同时刻的位置。4.求瞬时速度和加速度的方法热点1纸带类实验计时仪器的测量方法1.打点计时器热点1纸带类实验1.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是

点。在打出C点时物块的速度大小为

m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为

m/s2(保留2位有效数字)。A0.2330.751.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块答案

A0.2330.75解析本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC=

=

m/s=0.233m/sa=

=

m/s2≈0.75m/s2

答案

A0.2330.752.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是

。(填正确答案标号)A.米尺

B.秒表

C.光电门

D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:

。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=

m/s2。(保留2位有效数字)A将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺9.72.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米尺只能竖直放置。(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g=

=

m/s2=9.7m/s2。答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近3.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题:

图(a)3.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=

(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为

(结果保留2位小数)。0.35(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=

(用木板与水平答案(1)

(2)0.35解析本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得μ=

。(2)利用逐差法可得a=

m/s2=1.97m/s2,由于θ=30°,g=9.80m/s2,则μ≈0.35。

答案(1) (2)0.351.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后,再释放纸带。2.不同的实验,平衡摩擦力的目的也不相同(1)在探究做功与动能变化的关系时,为了使橡皮筋对小车所做的功为总功,应平衡小车的摩擦力。(2)在探究a与F、m的定量关系的实验中,平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力。(3)在验证动量守恒定律的实验中,平衡摩擦力的目的是使小车碰前、碰后均做匀速直线运动,便于测量速度,小车碰撞过程中满足动量守恒条件。1.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后3.图像法处理实验数据应注意以下几点(1)作图一定要用坐标纸,坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明轴名、单位,在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线不一定通过所有的数据点,应尽量使数据点合理地分布在线的两侧,且线要细。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,即“变曲为直”。(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。(6)明确图像的斜率、截距的物理意义。3.图像法处理实验数据应注意以下几点考向一研究匀变速直线运动1.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中,必需的措施是

。A.细线与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力AB考向一研究匀变速直线运动1.某同学利用如图所示装置研究小车(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则小车的加速度a=

m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=

m/s。(结果均保留两位有效数字)0.800.40(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,答案(1)AB(2)0.800.40解析(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时,为顺利完成实验,保证实验效果,细线与长木板要平行,否则小车受力会发生变化,选项A正确;为打的点尽量多些,需先接通电源,再释放小车,选项B正确;本题中只要保证小车做匀变速直线运动即可,无须保证小车质量远大于钩码的质量,选项C错误;同理,小车与长木板间可以有不变的摩擦力,无须平衡摩擦力,选项D错误(2)由s4-s1=3aT2、s5-s2=3aT2、s6-s3=3aT2知加速度a==0.80m/s2打B点时小车的速度vB=

=0.40m/s答案(1)AB(2)0.800.40打B点时小车的速度考向二验证牛顿第二定律2.某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系”,图中装有砝码的小车放在长木板上,左端拴有一不可伸长的细绳,跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连。在砝码盘的牵引下,小车在长木板上做匀加速直线运动,图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点,该同学测得相邻点之间的距离分别是s1、s2、s3、s4、s5、s6,打点计时器所接交流电的周期为T。小车及车中砝码的总质量为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,当地重力加速度为g。考向二验证牛顿第二定律

甲

乙

(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a=

。(2)该同学先探究合外力不变的情况下,加速度与质量的关系,以下说法正确的是

。A.平衡摩擦力时,要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上,把木板不带滑轮的一端缓慢抬起,反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止B.由于小车受到的摩擦力与自身重力有关,所以每次改变小车质量时,都要重新平衡摩擦力C.用天平测出M和m后,小车运动的加速度可以直接用公式a=

求出D.在改变小车及车中砝码的总质量M时,会发现M的值越大,实验的误差就越小D(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a=(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下,加速度与合外力的关系。他平衡摩擦力后,每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中,用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m,并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多组数据后,绘出如图丙所示的a-F图像,发现图像是一条过坐标原点的倾斜直线。图像中直线的斜率表示

(用本实验中可测量的量表示)。(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为

。A.理想化模型法B.控制变量法C.极限法D.比值法B(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下,加速度与合外力的关答案(1)

(2)D(3)

(4)B解析(1)为了减小偶然误差,采用逐差法处理数据,有s6-s3=3a1T2,s5-s2=3a2T2,s4-s1=3a3T2为了更加准确地求解加速度,对三个加速度取平均值得a=

(a1+a2+a3)=

(2)在该实验中,认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力,故在平衡摩擦力时,细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘,故A错误;由于平衡摩擦力之后有答案(1) (2)DMgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ,所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力,故B错误;小车运动的加速度通过纸带求出,不能通过a=

求出,故C错误;本实验中,只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量m远小于小车及车中砝码的总质量M时,才能近似认为细绳拉力等于砝码盘和砝码的重力,所以在改变小车质量M时,会发现M的值越大,实验的误差就越小,故D正确。(3)对砝码盘和砝码有mg-F=ma对小车有F=Ma联立解得mg=(M+m)aMgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ,所认为合力F=mg所以F=(M+m)a即a=

F,a-F图像是过坐标原点的倾斜直线,直线的斜率表示

(4)该实验采用控制变量法,先控制砝码盘和砝码的总重力不变,探究加速度与质量的关系,再控制小车和砝码盘及砝码的质量M+m不变,探究加速度与力的关系,故选B。认为合力F=mg考向三探究动能定理3.(2019山东青岛模拟)某同学用如图甲所示的装置,研究细绳对小车的拉力做功与小车动能变化的关系。通过改变动滑轮下所挂钩码的个数可以改变细绳对小车的拉力,实验所用钩码质量均为m。考向三探究动能定理(1)关于本实验,下列说法正确的是

。A.实验时,小车应靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数B.本实验不需要平衡摩擦力C.实验过程中,动滑轮和所挂钩码所受的重力等于弹簧测力计示数的2倍D.实验中不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量(2)某次实验时,所挂钩码的个数为2个,记录的弹簧测力计示数为F,小车质量为M,所得到的纸带如图乙所示,相邻计数点间的时间间隔为T,两相邻计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4,该同学分析小车运动过程中的BD段,在操作正D(1)关于本实验,下列说法正确的是

。D确的情况下应该有等式

成立。

答案(1)D(2)F(s2+s3)=

M

-

M

确的情况下应该有等式成立。答案(1)D解析(1)实验时,小车应靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数,故A错误;探究合外力做功与速度变化关系的实验,要求合外力为拉力,所以要平衡摩擦力,故B错误;实验过程中,设所挂钩码和动滑轮的总质量为m',根据牛顿第二定律可知m'g-2F=m'a,动滑轮和所

挂钩码所受的重力大于弹簧测力计示数的2倍,故C错误;拉力可以由弹簧测力计测出,不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量,故D正确。(2)小车运动过程中的BD段合外力做功为W=F(s2+s3),动能的变化量ΔEk=

M-

M

=

M

-

M

,所以操作正确的情况下应该有等式F(s2+s3)=

M

-

M

。解析(1)实验时,小车应靠近打点计时器,先接通电源,再释放考向四验证机械能守恒定律4.用如图甲所示的实验装置验证A、B组成的系统机械能守恒。B从高处由静止开始下落,A上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带,0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示。已知A的质量m1=50g,B的质量m2=150g,则(计算结果保留两位有效数字,交流电源周期为0.02s)考向四验证机械能守恒定律4.用如图甲所示的实验装置验证A、

甲

乙(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=

m/s;2.4 2.4(2)在计数点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=

J,为了简化计算,g取10m/s2,则系统重力势能的减少量ΔEp=

J;

丙(3)在本实验中,若某同学作出了

v2-h图像,如图丙所示,h为从起点量起的长度,则据此得到当地的重力加速度g=

m/s2。0.580.609.7(2)在计数点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=J,为答案(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7解析(1)利用匀变速直线运动的推论有v5=

=

m/s=2.4m/s(2)系统动能的增量ΔEk=Ek5-0=

(m1+m2)

=

×(0.05+0.15)×2.42J=0.58J,设当地重力加速度大小约为g0=10m/s2,则系统重力势能减小量ΔEp=(m2-m1)g0h=0.1×10×(0.384+0.216)J=0.60J,在误差允许的范围内,A、B组成的系统机械能守恒。(3)由于ΔEk=Ek5-0=

(m1+m2)

=ΔEp=(m2-m1)gh,由于m1+m2=2(m2-m1),所以得到

v2=

h,所以

v2-h图线的斜率k=

,解得g=9.7m/s2。答案(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7v专题整合微专题⑰

力学实验与创新专题七

实验技能与创新专题整合微专题⑰力学实验与创新专题七实验力学实验与创新(纸带类实验)课件考点、年份2017201820191.“纸带”类实验全国卷ⅠT22全国卷ⅡT22——全国卷ⅠT22全国卷ⅡT222.“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验全国卷ⅢT22全国卷ⅠT22——3.力学创新实验——全国卷ⅠT23全国卷ⅢT22全国卷ⅢT22考情速览考点、年份2017201820191.“纸带”类实验全国卷Ⅰ35专题整合微专题⑰

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实验技能与创新专题整合微专题⑰力学实验与创新专题七实验计时仪器的测量方法1.打点计时器（1）t=nT（n表示打点的时间间隔的个数,T表示打点周期）（2）打点频率（周期）与所接交流电的频率（周期）相同2.光电计时器

光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口。3.频闪照相机计时用相等时间间隔获取图象信息的方法记下物体在不同时刻的位置。4.求瞬时速度和加速度的方法热点1纸带类实验计时仪器的测量方法1.打点计时器热点1纸带类实验1.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是

点。在打出C点时物块的速度大小为

m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为

m/s2(保留2位有效数字)。A0.2330.751.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块答案

A0.2330.75解析本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC=

=

m/s=0.233m/sa=

=

m/s2≈0.75m/s2

答案

A0.2330.752.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是

。(填正确答案标号)A.米尺

B.秒表

C.光电门

D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:

。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=

m/s2。(保留2位有效数字)A将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺9.72.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米尺只能竖直放置。(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g=

=

m/s2=9.7m/s2。答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近3.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题:

图(a)3.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=

(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为

(结果保留2位小数)。0.35(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=

(用木板与水平答案(1)

(2)0.35解析本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得μ=

。(2)利用逐差法可得a=

m/s2=1.97m/s2,由于θ=30°,g=9.80m/s2,则μ≈0.35。

答案(1) (2)0.351.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后,再释放纸带。2.不同的实验,平衡摩擦力的目的也不相同(1)在探究做功与动能变化的关系时,为了使橡皮筋对小车所做的功为总功,应平衡小车的摩擦力。(2)在探究a与F、m的定量关系的实验中,平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力。(3)在验证动量守恒定律的实验中,平衡摩擦力的目的是使小车碰前、碰后均做匀速直线运动,便于测量速度,小车碰撞过程中满足动量守恒条件。1.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后3.图像法处理实验数据应注意以下几点(1)作图一定要用坐标纸,坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明轴名、单位,在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线不一定通过所有的数据点,应尽量使数据点合理地分布在线的两侧,且线要细。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,即“变曲为直”。(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。(6)明确图像的斜率、截距的物理意义。3.图像法处理实验数据应注意以下几点考向一研究匀变速直线运动1.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中,必需的措施是

。A.细线与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力AB考向一研究匀变速直线运动1.某同学利用如图所示装置研究小车(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则小车的加速度a=

m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=

m/s。(结果均保留两位有效数字)0.800.40(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,答案(1)AB(2)0.800.40解析(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时,为顺利完成实验,保证实验效果,细线与长木板要平行,否则小车受力会发生变化,选项A正确;为打的点尽量多些,需先接通电源,再释放小车,选项B正确;本题中只要保证小车做匀变速直线运动即可,无须保证小车质量远大于钩码的质量,选项C错误;同理,小车与长木板间可以有不变的摩擦力,无须平衡摩擦力,选项D错误(2)由s4-s1=3aT2、s5-s2=3aT2、s6-s3=3aT2知加速度a==0.80m/s2打B点时小车的速度vB=

=0.40m/s答案(1)AB(2)0.800.40打B点时小车的速度考向二验证牛顿第二定律2.某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系”,图中装有砝码的小车放在长木板上,左端拴有一不可伸长的细绳,跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连。在砝码盘的牵引下,小车在长木板上做匀加速直线运动,图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点,该同学测得相邻点之间的距离分别是s1、s2、s3、s4、s5、s6,打点计时器所接交流电的周期为T。小车及车中砝码的总质量为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,当地重力加速度为g。考向二验证牛顿第二定律

甲

乙

(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a=

。(2)该同学先探究合外力不变的情况下,加速度与质量的关系,以下说法正确的是

。A.平衡摩擦力时,要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上,把木板不带滑轮的一端缓慢抬起,反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止B.由于小车受到的摩擦力与自身重力有关,所以每次改变小车质量时,都要重新平衡摩擦力C.用天平测出M和m后,小车运动的加速度可以直接用公式a=

求出D.在改变小车及车中砝码的总质量M时,会发现M的值越大,实验的误差就越小D(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a=(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下,加速度与合外力的关系。他平衡摩擦力后,每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中,用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m,并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多组数据后,绘出如图丙所示的a-F图像,发现图像是一条过坐标原点的倾斜直线。图像中直线的斜率表示

(用本实验中可测量的量表示)。(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为

。A.理想化模型法B.控制变量法C.极限法D.比值法B(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下,加速度与合外力的关答案(1)

(2)D(3)

(4)B解析(1)为了减小偶然误差,采用逐差法处理数据,有s6-s3=3a1T2,s5-s2=3a2T2,s4-s1=3a3T2为了更加准确地求解加速度,对三个加速度取平均值得a=

(a1+a2+a3)=

(2)在该实验中,认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力,故在平衡摩擦力时,细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘,故A错误;由于平衡摩擦力之后有答案(1) (2)DMgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ,所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力,故B错误;小车运动的加速度通过纸带求出,不能通过a=

求出,故C错误;本实验中,只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量m远小于小车及车中砝码的总质量M时,才能近似认为细绳拉力等于砝码盘和砝码的重力,所以在改变小车质量M时,会发现M的值越大,实验的误差就越小,故D正确。(3)对砝码盘和砝码有mg-F=ma对小车有F=Ma联立解得mg=(M+m)aMgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ,所认为合力F=mg所以F=(M+m)a即a=

F,a-F图像是过坐标原点的倾斜直线,直线的斜率表示

(4)该实验采用控制变量法,先控制砝码盘和砝码的总重力不变,探究加速度与质量的关系,再控制小车和砝码盘及砝码的质量M+m不变,探究加速度与力的关系,故选B。认为合力F=mg考向三探究动能定理3.(2019山东青岛模拟)某同学用如图甲所示的装置,研究细绳对小车的拉力做功与小车动能变化的关系。通过改变动滑轮下所挂钩码的个数可以改变细绳对小车的拉力,实验所用钩码质量均为m。考向三探究动能定理(1)关于本实验,下列说法正确的是

。A.实验时,小车应靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数B.本实验不需要平衡摩擦力C.实验过程中,动滑轮和所挂钩码所受的重力等于弹簧测力计示数的2倍D.实验中不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量(2)某次实验时,所挂钩码的个数为2个,记录的弹簧测力计示数为F,小车质量为M,所得到的纸带如图乙所示,相邻计数点间的时间间隔为T,两相邻计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4,该同学分析小车运动过程中的BD段,在操作正D(1)关于本实验,下列说法正确的是

。D确的情况下应该有等式

成立。

答案(1)D