2019版高考物理二轮复习专题六物理实验第1讲力学实验学案.doc

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1、1第 1 讲 力学实验网络构建规律方法纸带的三大应用(1)由纸带确定时间(2)求瞬时速度如图所示，打 n 点时的速度 vn 。xn xn 12T(3)用“逐差法”求加速度如图所示，有连续的偶数段数据：a（ x4 x5 x6） （ x1 x2 x3）（ 3T） 2读数类实验【典例 1】 (2018全国卷，22)如图 1(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2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

2、；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)。图 1解析 实验所用的游标卡尺最小分度为 0.05 mm，游标卡尺上游标第 15 条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为 3.7 cm150.05 mm3.7 cm0.075 cm3.775 cm。托盘中放有质量为 m0.100 kg 的砝码时，弹簧受到的拉力 F mg0.1009.8 N0.980 N，弹簧伸长量为 x3.775

3、 cm1.950 cm1.825 cm，根据胡克定律 F kx，解得此弹簧的劲度系数 k 53.7 N/m。Fx答案 3.775 53.7【典例 2】 某同学用 50 分度的游标卡尺测量一圆柱体工件的长度，如图 2 所示，则工件的长度为_ mm；用螺旋测微器测量工件的直径如图 3 所示，则工件的直径为_ mm。解析 根据游标卡尺读数规则可知工件的长度为 21 mm 0.02 mm3621.72 mm；根据螺3旋测微器读数规则可知工件的直径为 4 mm0.01 mm30.04.300 mm。答案 21.72 4.300测量仪器读数的两点注意(1)需要估读的仪器(关键是确定好最小分度)：刻度尺、螺

4、旋测微器、电表、天平、弹簧测力计。(2)不需要估读的仪器：游标卡尺、电阻箱、欧姆表(刻度不均匀，可不估读或按半刻度估读)。1.某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图 4 甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_ cm 和_ mm。图 4解析 直尺的最小刻度为 0.1 cm，因此读数应为 60.08 cm，游标卡尺是 50 分度，精确到0.02 mm，因此读数为 4.20 mm。答案 60.08 4.202.(1)如图 5 甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为 9 mm 长 10 等分、19 mm 长 20 等分、49 mm 长 50 等分，它们的读数依次为_ mm、_ mm、_

5、 mm。4图 5(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图 6 所示，则金属丝的直径是_ mm。图 6解析 (1)甲图读数：整毫米数是 17 mm，不足 1 毫米数是 20.1 mm0.2 mm，最后读数是 17 mm0.2 mm17.2 mm；乙图读数：整毫米数是 23 mm，不足 1 毫米数是 70.05 mm0.35 mm，最后读数是 23 mm0.35 mm23.35 mm；丙图读数：整毫米数是 10 mm，不足 1 毫米数是 190.02 mm0.38 mm，最后读数是 10 mm0.38 mm10.38 mm。(2)固定刻度示数为 2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示

6、数为 15.00.01 mm，最后的读数是 2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。答案 (1)17.2 23.35 10.38 (2)2.150“纸带类”实验【典例】 (2017全国卷，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 7(a)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(b)记录了桌面上连续 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)5图 7(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)

7、运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中 A 点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s 2。(结果均保留 2 位有效数字)解析 (1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动。(2)已知滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为 ts s，所以 A 点位置的速度为 vA m/s0.19 m/s。根据逐差法可求3045 23 0.117 0.133223加速度大小 a ，解得 a0.037 m/s 2。（ x5 x4） （ x2 x

8、1）6（ t） 2答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.0371.如图 8 所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。图 8(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。A.重物选用质量和密度较大的金属B.两限位孔在同一竖直面内上下对齐C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图 9 所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落

9、高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。6图 9A.OA、 AD 和 EG 的长度B.OC、 BC 和 CD 的长度C.BD、 CF 和 EG 的长度D.AC、 BD 和 EG 的长度(3)该实验小组想要测量出物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度 v 和下落高度 h。他们利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案。A.用刻度尺测出重物下落的高度 h，并测出下落时间 t，通过 v gt 计算出瞬时速度 v0B.用刻度尺测出重物下落的高度 h，并通过 v 计算出瞬时速度2ghC.根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的

10、平均速度，计算出该点的瞬时速度，并通过计算得出高度 hD.用刻度尺测出重物下落的高度 h，根据做匀变速直线运动时，纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，计算出瞬时速度 v0以上方案中只有一种正确，正确的是_。(填入相应的字母)解析 (1)重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故选项 A 正确；两限位孔在同一竖直面内上下对齐，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故选项 B 正确；验证机械能守恒定律的原理是： mgh mv mv ，重物质量可以消掉，无需12 2 12 21精确测量出重物的质量，故选项 C 错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，

11、撒手释放纸带，故选项 D 错误。(2)由 EG 的长度可求出打 F 点的速度 v2，打 O 点的速度 v10，但求不出 OF 之间的距离h，故选项 A 错误；由 BC 和 CD 的长度可求出打 C 点的速度 v2，打 O 点的速度 v10，有 OC之间的距离 h，可以来验证机械能守恒定律，故选项 B 正确；由 BD 和 EG 的长度可分别求出打 C 点的速度 v1和打 F 点的速度 v2，有 CF 之间的距离 h，可以来验证机械能守恒定律，故选项 C 正确； AC、 BD 和 EG 的长度可分别求出打 B、 C、 F 三点的速度，但 BC、 CF、 BF 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守

12、恒定律，故选项 D 错误。(3)不能用自由落体的公式再计算瞬时速度，A、B 错误；重物下落的高度是用刻度尺测量的，不是计算的，选项 C 错误；D 为验证机械能守恒定律的实验测量方案，是正确的。答案 (1)AB (2)BC (3)D72.在用 DIS 研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组用如图 10 甲所示的实验装置进行实验，重物通过滑轮用细绳拉小车，在小车和重物之间接一个轻质微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，滑轮左侧细绳与轨道平行，实验中力传感器的示数为 F，保持小车包括位移传感器(发射器)的质量不变，改变重物重力重复实验若干次

13、，得到加速度与外力的关系如图乙所示。图 10(1)图乙中的 a F 图线不过原点，表明实验之前缺少的一个必要步骤是_。 (2)本实验是否需要使所挂重物的质量远小于小车和位移传感器的总质量？_(填“是”或“否”)，原因是_。(3)若某同学做该实验时，没有选用位移传感器和力传感器，只是把重物用细绳绕过定滑轮与小车相连，实验获得的 a F 图线仍是图乙。所挂重物越重，细绳拉小车的力将越大，结合会使 a F 图线不断延伸，如图丙所示，预测延伸后半部分的图线将会是_(填“” “”或“”)。解析 (1)刚开始力传感器示数为零，小车保持静止，说明实验前小车在轨道上运动时，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。(2

14、)不需要使所挂重物的质量远小于小车和位移传感器的总质量，因为小车所受合外力可以通过力传感器直接读出。(3)由牛顿第二定律知小车的加速度大小 a mg ，随着 m 增大， a F 图mg fm M 1m M fm M线的斜率 k 变小，故应选。1m M答案 (1)平衡摩擦力 (2)否 小车所受合外力可以通过力传感器直接读出 (3)8“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验【典例】 (2017全国卷，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 11(a)所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(

15、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 F14.2 N 和 F25.6 N。()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

16、出它们的合力 F 合 ；图 11() 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。解析 (1)由图(b)可知， F 的大小为 4.0 N(2)()画出力 F1、 F2的图示，如图所示()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 tan 0.05。9答案 (1)4.0 N (2)()见解析 ()4.0 0.051.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”图 12的实验中，某同学先测出不挂钩码时弹簧下端指

17、针所指刻度尺刻度，然后将不同数量的相同的钩码依次悬挂在竖直弹簧下端，并记录好相应读数。(1)某次测量如图 12 所示，指针所指刻度尺读数为_cm。(2)该同学在实验过程中，发现挂前 3 个钩码时，钩码重力与对应的弹簧伸长量基本成正比关系，但当挂上第 4 个钩码时，弹簧突然向下伸长很多，和前 3 组数据对比，明显不再成正比关系，产生这种情况的原因是_。(3)更换新的同种弹簧后进一步探究，在挂上第 3 个钩码后，在弹簧伸长过程中钩码的机械能将_，弹簧的弹性势能将_。(填“增加” “不变”或“减少”)解析 (1)刻度尺的最小分度值为 1 mm，所以读数为 14.16 cm。(2)钩码对弹簧的拉力超过

18、了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律。(3)弹簧伸长，在不超过其弹性限度时，其弹性势能增加，而钩码下降，弹力做负功，机械能减少。答案 (1)14.16(14.1314.17 均可) (2)钩码对弹簧的拉力超过了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律(3)减少 增加2.某同学用如图 13 所示的装置通过半径相同的 A、 B 两球( mAmB)的碰撞来验证动量守恒定律，图中 PQ 是斜槽， QR 为水平槽。实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置 G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕10迹。再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球

19、仍从位置 G 由静止开始滚下，和 B球碰撞后， A、 B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作 10 次。图 13 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 14 所示，其中米尺水平放置，且平行于 G、 R、 O 所在的平面，米尺的零点与 O 点对齐。(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量？_(填选项序号)A.水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O 点的距离B.A 球与 B 球碰撞后，测量 A 球落点位置到 O 点的距离C.测量 A 球或 B 球的直径D.测量 A 球和 B 球的质量(或

20、两球质量之比)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.释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D.释放点越高，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解析 (1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是65.7 cm。(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。

21、实验中要测量的数据有：两小球的质量 m1、 m2，三个落点到 O 点的距离 x1、 x2、 x。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。答案 (1)65.7 (2)ABD (3)C11力学创新实验1.力学创新型实验的特点(1)以基本的力学实验模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验。(2)将实验的基本方法控制变量法、处理数据的基本方法图象法、逐差法融入到实验的综合分析之中。2.创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学实验模型，明确实验的理论依据和实验

22、目的，设计实验方案。(2)进行实验，记录数据。应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。【典例】 (2018全国卷，23)某同学用图 15(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

23、 f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.9312图 15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 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 g9.80 m/s 2，由绘出的 f m 图线求得 _。(保留 2 位有效数字)解析 (1)对弹簧秤进行读数得 2.75 N。(2)在图象上添加(0.05 kg，2.15 N)、(0.20 kg，2.75 N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点

24、大致均匀分布在直线两侧，如答案图所示。(3)由实验原理可得 f (M m)g， f m 图线的斜率为 k g 。(4)根据图象求出 k3.9 N/kg，代入数据 0.40。答案 (1)2.75 (2)如图所示(3) (M m)g g (4)0.401.某学习小组利用图 16 甲所示的装置进行“探究合力一定时，加速度与质量的关系”实验，图中大的定滑轮可绕水平轴转动，绕过定滑轮的轻绳两端分别系有钩码和弹簧测力计，弹簧测力计下端挂装有细砂的小桶。实验的主要步骤如下：用螺旋测微器测量 A 处金属片的厚度 d，其示数如图乙所示。用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数为 F0。13图 16释放钩码后，读出

25、弹簧测力计的示数为 F1，记下金属片通过光电门的遮光时间 t1。钩码下方再挂一个钩码，用手控制钩码，调整金属片的位置仍在 A 处静止不动，释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为 F2，记下金属片通过光电门的遮光时间 t2。重复步骤，进行多次实验。请回答下列问题：(1)d_mm。(2)不需要测量下列哪些物理量，也能完成本实验：_。A.金属片与光电门间的高度差 hB.钩码的总质量 MC.弹簧测力计、金属片、砂和小桶的总质量 m(3)若用 F 表示钩码释放后弹簧测力计的示数，则能正确反映“合力一定时，加速度与质量的关系”的是_。解析 (1) d2.5 mm0.01 mm11.22.612 mm。(2)用

26、手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数 F0 mg；释放钩码后，F mg ma， v22 ah， v ，解得 F F0 ，即只要验证( F F0)与 成正比即可，dt md22h 1t2 1t2不需要测量 h、 M、 m。14(3)(F F0)与 成正比，只有选项 D 正确。1t2答案 (1)2.612 (2)ABC (3)D2.某学习兴趣小组的同学在探究功与速度变化的关系时，设计了如图 17 所示的实验，实验步骤如下：图 17A.将长木板置于水平桌面；B.在一薄木板上标出 A、 B、 C、 D、 E、 F 点，使 AB BC CD DE EF，然后将薄木板倾斜放置于长木板上并固定，形成斜面，斜

27、面的 A 点与长木板接触；C.将物块分别从斜面上 B、 C、 D、 E、 F 各点由静止释放，并分别记下物块在长木板上停止的位置 A1、 A2、 A3、 A4、 A5；D.用刻度尺测量出各停止的位置点与 A 点间的距离 x1、 x2、 x3、 x4、 x5。(1)本实验中释放物块时是否需要平衡物块与薄木板之间的摩擦力？_(填“是”或“否”)。(2)关于本实验，下列说法正确的是_。A.实验中探究的是物块在斜面上合力做的功与物块在斜面上运动速度改变的关系B.实验中探究的是物块在水平长木板上合力做的功与物块在水平长木板上运动速度改变的关系C.实验中斜面、水平长木板与物块间的动摩擦因数必须相同D.实验

28、中斜面、水平长木板与物块间的动摩擦因数不必相同(3)将测量数据记录在表格中：释放点 B C D E F滑行距离 x/cm 2.98 6.02 9.04 12.02 15.02由表格中数据得到的结论为_。解析 物块在固定斜面上下滑时，沿斜面向下受到重力的分力与摩擦力，二者的合力为恒力，下滑距离加倍时，合力做功加倍。物块在水平长木板上做匀减速运动，直到停止，由15v22 ax 得， v2与 x 成正比，实验中探究物块在斜面上合力做的功与速度变化的关系，可转变为探究物块在斜面上合力做的功与物块在长木板上滑行距离的关系。(1)实验中物块沿斜面加速下滑受到恒力作用，故不需要平衡摩擦力。(2)本实验的目的

29、是探究物块在斜面上加速运动时合力做功与速度变化的关系，选项 A 正确；斜面与物块间的动摩擦因数和水平长木板与物块间的动摩擦因数不需要相等，选项 D 正确。(3)物块从 B 点释放到运动至斜面底端，合力做功为 W，则从 C、 D、 E、 F 点释放，物块运动到斜面底端，合力做功为 2W、3 W、4 W、5 W，由题表中数据可得物块从 C、 D、 E、 F 点释放后，在水平长木板上滑行的距离为 2x1、3 x1、4 x1、5 x1，可见物块在斜面上下滑时合力做的功与物块在水平长木板上滑行的距离成正比，由 v22 ax 得， v2与 x 成正比，则物块在斜面上下滑时，合力所做的功与物块在斜面上滑行时

30、速度平方的变化成正比。答案 (1)否 (2)AD (3)在误差允许的范围内，合力所做的功与物块速度平方的变化成正比高考实验题答题策略做到一“明” 、二“看” 、三“提取” 又快又准破解实验题1.明明确考查的知识范围现在的物理实验题涉及力学、电(场、路)磁(场、感)学等知识。尽管题目千变万化，但通过仔细审题，都能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图。2.看看清实验题图实验题一般配有相应的示意图、实物图，目的是告知实验仪器(或部分)及其组装情况，让考生探究考查意图。认识这些器材在实验中所起的作用，便能初步勾画实验过程。3.提取提取信息试题总是提供诸多信息再现实验情景，因此，解答时必须捕捉并提取

31、有价值的信息，使问题迎刃而解。一般需要关注如下信息：(1)新的概念、规律、公式一些新颖的非常规实验题、陌生的新知识(概念公式)应用题、新规律验证题，都会为我们提供信息。要在阅读理解的基础上提取有用信息为解题服务。(2)新的表格数据16通过解读表格，了解实验测量的物理量，根据表格中的数据，判断相关物理量之间的关系。如正比例、反比例关系，平方还是开方关系，或者是倒数关系。根据数据描点作图可以直观反映实验的某种规律。(3)新的物理图象实验题本身提供物理图象，但这些图象平时没有接触过，关键要明确图象的物理意义，才能正确分析实验问题。【例】 (2018北京理综，21)用图 18 所示的实验装置研究小车速

32、度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a.安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 O(t0)，然后每隔相同的时间间隔 T 选取一个计数点，如图 19 中 A、 B、 C、 D、 E、 F所示。c.通过测量、计算可以得到在打 A、 B、 C、 D、 E点时小车的速度，分别记作v1、 v2、 v3、 v4、 v5d.以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图 20 所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)。17A.电压合

33、适的 50 Hz 交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝码)(2)在图 20 中已标出计数点 A、 B、 D、 E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点 C 对应的坐标点，并画出 v t 图象。(3)观察 v t 图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_， v t 图象斜率的物理意义是_。(4)描绘 v t 图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点 x t的瞬时速度，从理论上讲，对 t 的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的 x 大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。(5)早在 16 世纪末，伽利

34、略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图 21 所示的“斜面实验” ，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。解析 (1)打点计时器使用的是低压交流电源，故选 A；打相邻计数点的时间间隔是已知的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选 C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)。(2)先标出计数点 C 对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上。(3)依据 v t 图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线

35、运动； v t 图象斜率的物理意义是加速度。(4) 表示的是 t 内的平均速度，只有当 t 趋近于零时， 才表示瞬时速度。因此若 x t x t用 表示各计数点的瞬时速度，对 t 的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的 x x t越大， x 的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的18 x 大小与速度测量的误差有关。(5)如果小球的初速度为 0，其速度 v t，那么它通过的位移 x t，故推出 x t2。因0 v2此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。答案 (1)A C (2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度

36、 (4)越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为0，其速度 v t，那么它通过的位移 x t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。课时跟踪训练1.(1)如图 1 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)如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。图 1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 49条刻度线与主尺刻度线对齐，所以该圆筒外径测量值为 24 mm0.0249 mm24.98 mm2.498 cm。(2)螺旋测微器

37、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 32.30.01 mm0.323 mm，因此金属棒的直径测量值为 2.823 mm。19答案 (1)2.498 (2)2.823(2.8222.824 均对)2.一个学习小组利用平抛运动的闪光照片验证机械能守恒定律，他们利用频闪照相装置得到了一个小球做平抛运动的照片，如图 2 所示为小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为 5 cm，闪光频率为 10 Hz， O 位置为平抛运动的起点。(所有计算结果均保留 3 位有效数字)(1)利用闪光照片可以求得小球做平抛运动的初速度大小为_ m/

38、s。(2)利用闪光照片可以求得小球经过 B 点时的竖直分速度大小为_ m/s。(3)若小球的质量为 0.1 kg，重力加速度取 9.88 m/s2，小球从 O 点到 B 点重力势能的减少量为_ J，动能的增加量为_ J，得出的结论是_。图 2解析 (1)小球在相邻两点间运动时间均为 0.1 s，水平位移为 0.10 m，则由 v 得小球xt做平抛运动的初速度大小为 1.00 m/s；(2)小球在 B 点处的竖直分速度 vBy 2.00 m/s；yAC2T(3)小球从 O 点到 B 点重力势能减少量为 mgyOB0.198 J，动能的增加量为mv mv 0.200 J，得出的结论是在误差允许范围

39、内，小球做平抛运动时重力势能减少12 2B 12 20量等于动能的增加量，机械能守恒。答案 (1)1.00 (2)2.00 (3)0.198 0.200 结论见解析3.如图 3(a)由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时，在水平长直木板旁边放上刻度尺，小车可以从斜面平稳地滑行到水平长直平面。利用该装置与器材，完成能体现如图(b)“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论(设重力加速度为 g)。20图 3(1)请指出，实验时必须控制的实验条件_。(2)请表述，由实验现象可以得出的实验推论：_。(3)图(c)是每隔 t 时间曝光一次得到小车在粗糙水平面上运动

40、过程中的五张照片，测得小车之间的距离分别是 s1、 s2、 s3、 s4，由此可估算出小车与水平面间的动摩擦因数 _(需要用 s1、 s2、 s3、 s4、 g、 t 字符表示)。解析 (1)根据伽利略“理想实验”的内容与原理可知，需要小车到达水平面时的速度是相同的，所以在实验的过程中要求小车从同一位置静止释放。(2)根据实验的情况，可以得出的结论为水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远。(3)小车在水平面内做匀变速直线运动，结合匀变速直线运动的推论，则 a，根据牛顿第二定律可知 a g ，所以小车与水平面间的（ s1 s2） （ s3 s4）4 t2 mgm动摩擦因

41、数 。（ s1 s2） （ s3 s4）4g t2答案 (1)小车从同一位置静止释放(2)水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远(3)（ s1 s2） （ s3 s4）4g t24.一实验小组用气垫导轨验证滑块碰撞过程中的动量守恒，实验装置如图 4 所示。21图 4(1)实验前应调节气垫导轨底部的调节旋钮，使导轨_；充气后，当滑块在导轨上能_运动时，说明气垫导轨已经调节好。(2)实验时，先使滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳，然后释放滑块 1，滑块 1 通过光电门 1 后与右侧固定有弹簧的滑块 2 碰撞，碰后滑块 1 和滑块 2 依次通过光电门 2，两滑块通过光电

42、门 2 后依次被制动；实验中需要测量滑块 1(包括挡光片)的质量 m1、滑块 2(包括弹簧和挡光片)的质量 m2、滑块 1 通过光电门 1 的挡光时间 t1、通过光电门 2 的挡光时间 t2，还需要测量_、_。(写出物理量及其表示符号)(3)如果表达式_成立，则说明滑块碰撞过程中动量守恒。(用物理量的符号表示)解析 (1)实验时，应调节气垫导轨底部的旋钮，使导轨水平，当滑块在导轨上能匀速运动时，说明气垫导轨已经调节好。(2)实验时，需要测量两个滑块的质量以及滑块 1 碰前、碰后的速率与滑块 2 碰后的速率，所以还需要测量滑块 2 通过光电门 2 的挡光时间 t3，以及挡光片的宽度 d。(3)碰

43、前动量为 m1 ，碰后动量为 m1 m2 ，则表达式为d t1 d t2 d t3m1 m1 m2 。d t1 d t2 d t3答案 (1)水平 匀速 (2)滑块 2 通过光电门 2 的挡光时间 t3 挡光片的宽度 d (3) m1 m1 m2d t1 d t2 d t35.某探究小组利用如图 5 甲所示的实验装置探究加速度与质量的关系。首先平衡小车所受的摩擦力，保持砂和砂桶的质量一定。接通电源，释放小车。多次改变小车的质量，利用位移传感器测出对应的位移 x 并描绘 x t 图象。(1)图乙为小车质量 M0.4 kg 时位移传感器记录下描绘的 x t 图象。由图象可知，此时小车的加速度 a_

44、 m/s 2。(2)该小组根据数据作出了加速度 a 的倒数和小车质量 M 的图象( M)如图丙，图丙中图线1a没有过原点，小组讨论后认为图线确实不应该过原点。请用所学知识分析，图丙中c_，利用题中信息求出实验中砂和砂桶的质量 m_ kg。(结果保留 1 位22有效数字，当地重力加速度 g10 m/s 2)图 5解析 (1)释放后小车做初速度为零的匀加速直线运动， x(0.740.10) m0.64 m， t(2.21.4) s0.8 s，由 x at2，可得 a2 m/s 2。12(2)a 和 M 的关系反映小车与砂和砂桶的运动，即 mg F ma， F Ma， F F，得 1a 1gM，则 c 0.1 s 2/m；由题图丙可求斜率 1 s 2m1 kg1 ，则 m0.1 kg。1mg 1g 1mg答案 (1)2 (2)0.1 s 2/m 0.16.实验小组做“验证力的平行四边形定则”实验，发现实验用的橡皮筋老化，经实验小组讨论，采用如下的实验方案。图 6(1)先用一个弹簧测力计测量钩码的重力，如图 6 所示，则钩码的重力为_ N。(2)把三根较长的细线 l1、 l2、 l3一端连接在一起，结点记为 O，细线 l3另一端