【物理】2020届二轮复习专题六第1讲　力学实验学案

【物理】2020届二轮复习专题六第1讲　力学实验学案

第1讲　力学实验 三年考情分析 高考命题规律 三年考题 考查内容 核心素养 ‎　　力学实验考查形式为多知识点覆盖和组合，考查定性分析和定量计算相结合，对学生探究能力提出了较高要求．考查点：①基本实验仪器的使用：如弹簧测力计、打点计时器、游标卡尺；②以纸带或者光电门为测量工具的实验，如研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律；③以弹簧为测量工具的实验，如探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则；等.‎ ‎2019‎ Ⅰ卷22T 测加速度 科学态度 Ⅱ卷22T 测动摩擦因数 科学态度 Ⅲ卷22T 测加速度 证据 ‎2018‎ Ⅰ卷22T 测弹簧的劲度系数 科学态度 Ⅱ卷23T 测动摩擦因数 科学态度 Ⅲ卷22T 测人的反应时间 证据、交流 ‎2017‎ Ⅰ卷22T 研究小车的直线运动 证据 Ⅱ卷22T 探究平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系 证据、科学态度 Ⅲ卷22T 验证力的平行四边形定则 证据 考向一　以游标卡尺或螺旋测微器为测量工具的力学实验 ‎[知识必备]——提核心　通技法 ‎1．游标卡尺的读数 游标尺 精确度(mm)‎ 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的 某刻度线对齐时)(mm)‎ 每小格与 刻度格数 刻度总长度(mm)‎ ‎1 mm差(mm)‎ ‎10‎ ‎9‎ ‎0.1‎ ‎0.1‎ 主尺上读的毫米数＋0.1n ‎20‎ ‎19‎ ‎0.05‎ ‎0.05‎ 主尺上读的毫米数＋0.05n ‎50‎ ‎49‎ ‎0.02‎ ‎0.02‎ 主尺上读的毫米数＋0.02n ‎2.螺旋测微器的读数 测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数(含估读值)×‎0.01 mm.‎ ‎[典题例析]——析典题　学通法 ‎[例1]　(2018·全国卷Ⅰ，22T)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．‎ 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为‎1.950 cm；当托盘内放有质量为‎0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为‎9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为______N/m(保留3位有效数字)．‎ ‎[解析]　主尺读数‎3.7 cm，即‎37 mm，游标尺读数为15，所以读数为：‎ ‎37 mm‎＋15× mm＝‎37.75 mm＝‎3.775 cm.‎ 由F＝kΔx得：k＝＝＝‎ N/m＝53.7 N/m.‎ ‎[答案]　3.775　53.7‎ ‎[跟进题组]——练考题　提能力 ‎1．(2020·合肥质检)(1)图甲是用游标卡尺测量某金属圆筒外径时的示数，‎ 可读出该圆筒外径为________cm.‎ ‎(2)图乙是用螺旋测微器测量某金属棒直径时的示数，可读出该金属棒直径为________mm.‎ 解析：(1)游标卡尺主尺读数为‎24 mm,50分度游标卡尺的精确度为‎0.02 mm，游标尺第48条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为‎0.96 mm，所以该圆筒外径测量值为‎24.96 mm＝‎2.496 cm.(2)螺旋测微器固定刻度部分读数为‎2.5 mm，可动刻度部分最小分度值为‎0.01 mm，可动刻度部分读数为32.7×‎0.01 mm＝‎0.327 mm，因此金属棒的直径测量值为‎2.827 mm.‎ 答案：(1)2.496　(2)2.827(2.826～2.828均对)‎ ‎2.在一次实验中，张华同学用螺旋测微器测某长方体工件的厚度如图所示，根据图示可判断其厚度为________ mm；该学生用下列某种仪器测得该工件的宽度为‎1.275 cm.则该同学所用的仪器可能是________．(将正确答案的序号填在横线上)‎ ‎①螺旋测微器　②10分度游标卡尺　③20分度游标卡尺　④50分度游标卡尺 解析：螺旋测微器固定刻度部分读数为‎1.5 mm，可动刻度部分最小分度值为‎0.01 mm，可动刻度部分读数为20.0×0.01＝0.200，因此工件厚度为‎1.700 mm.若用某种仪器测出的工件的宽度为‎1.275 cm＝‎12.75 mm，由于以毫米为单位，小数点后有两位有效数字，测量仪器不可能是①螺旋测微器和②10分度游标卡尺，又由于最后一位是5，只有20分度的游标卡尺最后一位才是0或5，所以应是③.‎ 答案：1.700　③‎ ‎[易错警示]——辨易错　防未然 游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 ‎(1)10分度的游标卡尺，以 mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以 mm为单位，小数点后有2位．‎ ‎(2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度(一般是‎1 cm，即‎10 mm)‎ ‎，把数据读成以毫米为单位的，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．游标卡尺读数不估读．‎ ‎(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的示数读错．‎ ‎(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，由可动刻度的0刻度线位置判定；要准确到‎0.01 mm，估读到‎0.001 mm，即结果若用 mm做单位，则小数点后必须保留三位数字. ‎ 考向二　以打点计时器或光电门为计时工具的力学实验 ‎[知识必备]——提核心　通技法 ‎1．计时仪器的测量方法 计时仪器 测量方法 秒表 秒表的读数方法：测量值(t)＝短针读数(t1)＋长针读数(t2)，无估读 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 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 ‎2.纸带的处理方法 ‎(1)由纸带确定时间 要区别打点计时器(打点周期为0.02 s)打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×5 s＝0.10 s.‎ ‎(2)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求打某一点的瞬时速度．如图甲所示，第n点的瞬时速度vn＝.‎ 甲 ‎(3)用“逐差法”求加速度 ‎　‎ 乙 如图乙所示，因为a1＝，a2＝，a3＝，所以a＝＝.‎ ‎[典题例析]——析典题　学通法 ‎[例2]　(2019·课标Ⅱ，22)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50 Hz的交流电源、纸带等．回答下列问题：‎ ‎(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‎9.80 m/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)．‎ ‎[审题指导]　(1)利用牛顿第二定律列方程得出μ的表达式．(2)认真读题，注意g用‎9.80 m/s2来计算，而不能习惯性用‎10 m/s2来计算．(3)利用逐差法，精准计算加速度值．‎ ‎[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mgsin θ－μmgcos θ＝ma，解得μ＝.‎ ‎(2)利用逐差法可得 a＝ m/s2＝‎1.97 m/s2，由于θ＝30°，g＝‎9.80 m/s2，则μ＝0.35.‎ ‎[答案]　(1)　(2)0.35‎ ‎[跟进题组]——练考题　提能力 ‎1．(2019·课标Ⅲ，22)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0.1 s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＝‎24.5 cm、ac＝‎58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2.(保留2位有效数字)‎ 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＝‎9.7 m/s2.‎ 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 ‎2．用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.‎ ‎(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________________________．‎ ‎(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．‎ A．弹簧原长　　　 B．当地重力加速度 C．滑块C(含遮光片)的质量 ‎(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将__________________________________．‎ A．增大　　　B．减小　　　　C．不变 解析：(1)滑块离开弹簧后做匀速运动，则速度的大小为.‎ ‎(2)弹簧的弹性势能完全转化成滑块的动能，即Ep弹＝mv2，故除了测量速度外，还要测量滑块(含遮光片)的质量．‎ ‎(3)增大x，弹簧弹性势能增大，滑块离开弹簧后的速度增大，故从B到C所用的时间减小．‎ 答案：(1)　(2)C　(3)B ‎[规律方法]——知规律　握方法 利用光电门求瞬时速度和加速度的方法 有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：‎ ‎(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时速度，即v＝.‎ ‎(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝.‎ 考向三　“橡皮条、弹簧”类实验 ‎[知识必备]——提核心　通技法 ‎1．探究弹力和弹簧伸长量的关系 ‎(1)实验原理 要测出每次悬挂重物的重力大小G和弹簧伸长的长度x，建立Gx坐标，描点作图探究．‎ ‎(2)操作关键 ‎①实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度．‎ ‎②作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧．‎ ‎2．验证力的平行四边形定则 ‎(1)实验原理 使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同．‎ ‎(2)操作关键 ‎①每次拉伸结点位置O必须保持不变；‎ ‎②记下每次各力的大小和方向；‎ ‎③画力的图示时应选择适当的标度．‎ ‎[典题例析]——析典题　学通法 ‎[例3]　(2018·新课标Ⅲ，22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示‎1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．‎ ‎(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N.‎ ‎(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N.‎ ‎(ⅰ)用‎5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；‎ ‎ (ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．‎ 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．‎ ‎[审题指导]　(1)弹簧秤的读数要注意有效数值的位数．‎ ‎(2)作力的平行四边形时要注意标度．‎ ‎[解析]　(1)由图可知，F的大小为4.0 N ‎(2)(ⅰ)如图所示 ‎(ⅱ)用刻度尺量出F合的线段长为‎20 mm，所以F合大小为4.0 N，F合与拉力F的夹角的正切值为0.05‎ ‎[答案]　(1)4.0　(2)(ⅰ)见解析　(ⅱ)4.0　0.05‎ ‎[跟进题组]——练考题　提能力 ‎1．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．‎ ‎(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为‎7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；‎ ‎(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)‎ A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 ‎(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是___________________________________________．‎ 解析：(1)图乙的示数为‎14.66 cm，所以弹簧的伸长量为(14.66－7.73) cm＝‎6.93 cm.(2)为了得到较多的数据点，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码弹簧的长度和钩码的总重力，即A正确．(3)不遵循胡克定律，说明超出了弹簧的弹性限度．‎ 答案：(1)6.93　(2)A　(3)超过弹簧的弹性限度 ‎2．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．‎ ‎(1)实验中涉及下列操作步骤：‎ ‎①把纸带向左拉直 ‎②松手释放物块 ‎③接通打点计时器电源 ‎④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．‎ ‎(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________ m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．‎ 解析：(1)实验步骤中，一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块．若次序搞反，可能造成物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作．‎ ‎(2)从纸带上看，最后两个数据‎2.58 cm、‎2.57 cm相差不大，表示物块已经脱离弹簧，所以速度v＝×10－‎2 m/s≈‎1.29 m/s，同理可计算出打下L纸带时物块脱离弹簧的速度要小一些．‎ 答案：(1)④①③②　(2)1.29　M ‎3．(2020·长春质监)某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图所示，实验主要步骤如下：‎ ‎(1)实验时，为使小车只在橡皮筋作用下运动，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，得到的纸带应该是________(填“甲”或“乙”)．‎ ‎(2)使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W.‎ ‎(3)再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的________(填写相应实验条件)，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W……‎ ‎(4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3……‎ ‎(5)作出Wv图像，则下列符合实际的图像是________．‎ 解析：(1)平衡摩擦力后，小车应做匀速直线运动，所以纸带应该是乙．‎ ‎(3)为了使橡皮筋对小车做功成倍数增加，每次橡皮筋形变量相同．‎ ‎(5)由动能定理可知W＝mv2，应选D.‎ 答案：(1)乙　(3)伸长量(形变量、长度)都相同 ‎(5)D 考向四　力学创新实验 ‎[知识必备]——提核心　通技法 ‎1．以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学规律设计实验．‎ ‎2．将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图像法、逐差法，融入实验的综合分析之中．‎ ‎[典题例析]——析典题　学通法 ‎[例4]　(2017·全国卷Ⅰ，22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图甲所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图乙记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)‎ ‎(1)由图乙可知，小车在桌面上是________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的．‎ ‎(2)该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图乙中A点位置时的速度大小为______ m/s，加速度大小为________ m/s2.(结果均保留2位有效数字)‎ ‎[审题指导]　(1)处理“纸带”时，对于匀变速直线运动，求某点的瞬时速度需利用v＝v.‎ ‎(2)求加速度时应利用Δx＝aT2.当需要考虑减小偶然误差时，应采用逐差法求加速度．‎ ‎[解析]　(1)轻推小车后，小车在桌面上做减速运动，桌面上“水滴”的间距应逐渐减小，小车的运动方向是从右向左．‎ ‎(2)相邻两水滴的时间间隔为t＝ s＝ s，小车运动到A位置时速度大小为vA＝＝ m/s＝0.187 ‎5 m/s≈‎0.19 m/s；‎ 小车运动的加速度大小为 a＝≈‎0.038 m/s2.‎ ‎[答案]　(1)从右向左　(2)0.19　0.038‎ ‎[跟进题组]——练考题　提能力 ‎1．(2019·醴陵市一模)某同学“探究加速度与物体合力的关系”的实验装置如图1所示，图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的固定长木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计的示数F，不计轻绳与滑轮、滑轮与轮轴的摩擦、滑轮的质量．‎ ‎(1)下列说法正确的是__________．‎ A．实验中m2应远小于m1‎ B．长木板必须保持水平 C．实验时应先接通电源后释放小车 D．小车运动过程中测力计的读数为 ‎(2)图2是实验过程中得到的一条纸带，O、A、B、C、D为选取的计数点，相邻的两个计数点之间有四个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为：‎8.00 cm、‎17.99 cm、‎30.00 cm、‎44.01 cm，若打点计时器的打点频率为50 Hz，则由该纸带可知小车的加速度大小为________m/s2(结果保留三位有效数字)．‎ ‎(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a－F图像可能是图3中的图线________________．‎ 图3‎ 解析：(1)小车所受的拉力可以通过弹簧秤测出，不需要满足m2远小于m1，故A错误．实验应该平衡摩擦力，所以木板不能水平，故B错误．实验时应先接通电源后释放小车，故C正确．根据牛顿第二定律知，m‎2g＞2T，则T＜，故D错误．故选C.‎ ‎(2)根据Δx＝aT2，运用逐差法得，a＝＝ m/s2＝‎2.01 m/s2.‎ ‎(3)某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，则F不等于零时，a为零，故选B.‎ 答案：(1)C　(2)2.01　(3)B ‎2．某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点．光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒．‎ ‎(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离．‎ A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 ‎(2)ΔEk＝mv2计算钢球动能变化的大小．用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为________ cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s．则钢球的速度为v＝________ m/s.‎ ‎(3)下表为该同学的实验结果：‎ ΔEp/(×10－2 J)‎ ‎4.892‎ ‎9.786‎ ‎14.69‎ ‎19.59‎ ‎29.38‎ ΔEk/(×10－2 J)‎ ‎5.04‎ ‎10.1‎ ‎15.1‎ ‎20.0‎ ‎29.8‎ 他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．‎ ‎(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议．‎ 解析：(1)高度变化要比较钢球球心的高度变化．‎ ‎(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由v＝代入数据可计算出相应速度．‎ ‎(3)从表中数据可知ΔEk＞ΔEp，若有空气阻力，则应为ΔEk＜ΔEp，所以不同意他的观点．‎ ‎(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过A点时的速度，因此由ΔEk＝mv2计算得到的ΔEk偏大，要减小ΔEp与ΔEk的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速度 ‎．‎ 答案：(1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算对)　1.50(1.49～1.51都算对)　(3)不同意，因为空气阻力会造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp　(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算ΔEk时，将v折算成钢球的速度v′＝ v.‎ ‎1．(2019·课标Ⅰ，22)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50 Hz，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)．‎ 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＝‎0.233 m/s a＝＝ m/s2≈‎0.75 m/s2‎ 答案：A　0.233　0.75‎ ‎2．(2020·山西质监)为探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，某同学设计了如图(a)的实验装置．‎ 图(a)‎ 实验步骤如下：‎ ‎①用游标卡尺测量滑块上遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图(b)；‎ ‎②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧；‎ ‎③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；‎ ‎④释放滑块，记录滑块脱离弹簧后通过光电门的时间Δt，算出滑块的速度v；‎ ‎⑤重复步骤③④，作出v与x的关系图像如图(c)．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)遮光片的宽度为________ cm.‎ ‎(2)若Δt＝3.0×10－2 s，则滑块的速度为________ m/s.‎ ‎(3)由图(c)可知，v与x成________关系．‎ ‎(4)实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧压缩量的关系是________________．‎ 解析：(1)游标卡尺为20分度游标卡尺，精确度为‎0.05 mm，主尺读数为‎9 mm，游标尺第6条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为‎0.30 mm，所以遮光片宽度为‎9.30 mm＝‎0.930 cm；(2)根据平均速度定义可知，滑块的速度v＝＝ m/s＝‎0.31 m/s；‎ ‎(3)vx图像为过原点直线，故v与x成正比；(4)根据机械能守恒定律可知，滑块的动能等于弹簧压缩产生的弹性势能，故弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比．‎ 答案：(1)0.930　(2)0.31　(3)正比(正比例)‎ ‎(4)弹性势能与弹簧压缩量x的平方成正比 ‎3．(2018·天津卷，9(2))某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．‎ ‎(1)(多选)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________．‎ A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 ‎(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是________．‎ 解析：(1)为了使实验结果更具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，A错误；只有每一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即O点位置相同，不需要每次实验的O点位置都相同，B正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，C正确；合力可以大于任一个分力，也可以等于分力，还可以小于任一分力，D错误；(2)AD实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于提高实验精确度；B图和C图选用的标度相同，但C中力太小，不利于作平行四边形，故B符合题意．‎ 答案：(1)BC　(2)B ‎4．某实验小组的同学用如图甲所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数μ.每次滑块都从斜面上由静止开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距离L及相应的遮光时间t.‎ ‎(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图乙所示，则d＝________ cm.‎ ‎(2)(多选)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数，本实验还需要测出或知道的物理量是________(填下列序号)．‎ A．滑块和遮光板的总质量m B．斜面的倾角θ C．当地的重力加速度g ‎(3)实验中测出了多组L和t的值，若要通过线性图像来处理数据求μ，则应作出的图像为________．‎ A．t2－L图像 B．t2－图像 C．L2－t图像 D．L2－图像 ‎(4)在(3)作出的线性图像中，若直线的斜率为k，则μ＝________.(用以上物理量的符号表示)‎ 解析：本题考查“测量滑块与斜面间的动摩擦因数”实验，意在考查考生对图像法处理实验数据的掌握情况．‎ ‎(1)主尺示数为‎2 mm，游标尺上第5个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为5×‎0.05 mm＝‎0.25 mm，故读数为‎2 mm＋‎0.25 mm＝‎0.225 cm.(2)由于遮光板经过光电门的时间比较短，所以可认为遮光板经过光电门的瞬时速度为v＝；斜面的倾角为θ，滑块在斜面上运动的过程由动能定理可知，(mgsin θ－μmgcos θ)L＝mv2，解得t2＝×，选项B、C正确，A错误．(3)由以上分析知t2—图像是一条过原点的直线，可作t2—图像处理数据求μ，选项B正确．‎ ‎(4)t2—图像的斜率k＝，可得μ＝‎ tan θ－.‎ 答案：(1)0.225　(2)BC　(3)B ‎(4)tan θ－ ‎5．(2019·安徽六校二联改编)某同学利用如图甲所示装置探究平抛运动中物体机械能是否守恒．在斜槽轨道的末端安装一个光电门B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平．地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为3.30 ms(当地重力加速度g＝‎9.8 m/s2)．‎ ‎(1)用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为d＝________ mm，由此可知小球通过光电门的速度vB＝________ m/s.‎ ‎(2)实验测得轨道末端离地面的高度h＝‎0.784 m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x＝‎0.600 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)‎ ‎(3)在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0相等，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的．‎ 解析：(1)主尺读数为‎5 mm，游标尺上第0个刻度与上面对齐，故读数为d＝‎5 mm＋0×‎0.05 mm＝‎5.00 mm；利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度，有vB＝＝ m/s＝‎1.52 m/s.‎ ‎(2)根据平抛运动规律有h＝gt2、x＝v0t，联立解得 v0＝‎1.50 m/s.‎ 答案：(1)5.00　1.52　(2)1.50‎ ‎6.(2018·全国卷Ⅱ，23T)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.‎ 砝码的质量m/kg ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ 滑动摩擦力f/N ‎2.15‎ ‎2.36‎ ‎2.55‎ f4‎ ‎2.93‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)f4＝________N；‎ ‎(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；‎ ‎(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f－m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；‎ ‎(4)取g＝‎9.80 m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________.(保留2位有效数字)‎ 解析：(1)指针在2.7～2.8之间，估读为2.75 N.‎ ‎(2)描点画线．(注意让所有点均匀分布在线上或线的两边)如图所示．‎ ‎(3)f＝μ(M＋m)g＝(μg)m＋μMg 故f－m关系中的斜率k＝μg ‎(4)第(2)问中连线与横轴交于(0.02,2.0)，与y＝3的直线交于(0.27,3.0)‎ 所以斜率k＝＝4.0‎ 所以μ＝＝＝0.408‎ 保留两位有效数字得μ≈0.41.‎ 答案：(1)2.75‎ ‎(2)将(0.05,2.15)和(0.20,2.75)两个点画在图中并连线，见解析图 ‎(3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.41‎