小题狂刷 高考专题特训
参考答案
2.15+1.40)×10-2m=9a×(0.2s)2,解得a=0.19m/s2.
专题一 力学实验 4.【答案】 0.84 1.60
【解析】 解:由题可知相邻的计数点间的时间间隔T=
第1讲 研究匀变速直线运动 0.1s,根据物体在某一段时间内的平均速度等于该段时间内
【基础特训】 的中间时刻的速度有:
1.【答案】 AD 见解析 BEFCADG xv = 35
0.076+0.0919
4 = =0.84m/s.
【解析】 A中应先接通电源再放开纸带,D中应先断开 2T 2×0.1
电源,使计时器停止工作, ; : 根据匀变速直线运动的推论公式再取下纸带 遗漏步骤 G 换上新 Δx=aT
2可得:s4-s2
2, 2,
纸带重复实验三次. =2a1T s3-s1=2a2T
( )
2.【答案】 (1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3) a1+a2 s3+s4 -(s1+s2)a= 2 = 4T2
2.00
(5.98+7.60)-(2.80+4.40)
【解析】 (1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移 = ×10-2 /24×0.12 =1.60ms.
差Δx≈2.00cm,在6、7计数点间的位移比5、6计数点间的 【点评】 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答
位移增加了(12.28-11.01)cm=1.27cm<2.00cm,因此,开 实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与
始减速的时刻在计数点6和7之间. 应用.
(2)计数点5对应的速度大小为 【高频题特训】
x +x (9.00+11.01)×10-2
v = 4 55 = m/s=1.00m/s. 1.【 】 ()
x +x +x
答案 1D (2) 1 2 3
+x4
2T 2×0.1 (为减小偶然误4T
计数点4对应的速度大小为
, ) x4+x3-x差 取全部数据 1-x2x3+x4 (7.01+9.00)×10-2 4T2v4= = / /2T 2×0.1 ms=0.80ms. 2.【答案】 (1)2.10cm或2.40cm(±0.05cm,有效数
v4+vv = 6根据 5 ,得计数点 对应的速度大小为2 6 v6=
字位数需正确) (2)1.13m/s或1.25m/s(±0.05m/s,有
效数字位数不作要求) 小于 (3)C
2v5-v4=(2×1.00-0.80)m/s=1.20m/s.
3.【答案】 (1)1.010 (2)1.0 2.5 (3)平均速度
(3)物块在计数点7到11之间做减速运动,根据Δx=
滑块
aT2得
【解析】 (1)d=10mm+0.05mm×2=10.10mm
x9-x7=2a 21T
=1.010cm.
x10-x8=2a2T2
d 1.010×10-2
a1+a2 (x9+x10)-(x8+x7) (2)v1= /t = 1.0×10-2 ms≈1.0m
/s
故a= /2 12 = 2×2T2 ≈-2.00ms.
d 1.010×10-2
【方法提炼】 1.运动性质的判断:看相邻计数点间的距 v2= = -3 m/s≈2.5m/t 4.0×10 s2
离特点. (3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度,要
2.瞬时速度求解:采 用 平 均 速 度 法 求 某 一 点 的 瞬 时 使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将滑块的宽度减小
速度. 一些.
3.加速度的求解:(1)v-t图象法;(2)推论法:Δx= 4.【答案】 (1)0.02 (2)b a (3)0.83 1.0
aT2;(3)逐差法. 【解析】 (1)打点计时器所用电源为50Hz的交流电
3.【答案】 (1)打点计时器 (2)0.20 0.19 源,打点周期为0.02s,故纸带上每相邻两点的时间间隔是0.
【解析】 (1)由题知滴水计时器的原理与打点计时器原 02s;(2)为了充分利用纸带,在纸带上打出尽可能多的点,实
理类似. 验中要先接通打点计时器,后释放小车;(3)由匀变速直线运
(2)可把小车的运动看做是匀变速直线运动,则 xs-xt
( ) -2 动的规律可知,打点 时对应小车速度的大小x34+x 3.65+4.41 ×10 4 v4=v = v = 454 = m/
4T
2T 2×0.2 s= ( ) ( )
/; :( ) ( =0.83m/,
x -x - x -x
小 车 的 加 速 度
0.20ms求加速度利用逐差法 x +x +x - x + s a =
5 3 3 1
56 45 34 23 (2T)2
x +x )=9aT2,即(5.15+4.41+3.65)×10-212 01 m-(2.91+ =1.0m/s2.
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物理·实验专题
【技巧题特训】 么下落的总时间变长,根据以上公式,可知,重力加速度的实
1.【答案】 (1)1.20 (2)加速度的一半 0.933 , 2H 2n
2H g
验测量值 偏 小 由 g= 2
【 】 () 2
= 2 ,则 有:H = 2T ,即
解析 11cm+1mm×2.0=1.20cm. t T 2n
(2)斜率表示加速度的一半, gH = 2T.
1 (2.8-0)×10-2 2n
a= m/s22 0.06-0 ≈0.4667m
/s2,
g
由于图象可求出该线斜率为k,那么/2 2n2=k
,
所以加速度大小a≈0.933ms.
2.【答案】 (1)AC (2)ACD (3)1.2 0.06 3.60 解得:g=2n2k2.
【解析】 (1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、 【拓展题特训】
小车、平板、导线及开关外,在下列的器材中,必须使用的有 1.【答案】 (1)3.00 (2)AB (3)刻 度 尺 (4)
电压合适的50Hz交流电源给打点计时器供电,需要用刻度 gh-aL 偏大 见解析
2 2
尺测量计数点之间的距离处理数据,故选:AC. g L -h
(2)A.选取计数点,把每打5个点的时间间隔作为一个 【解析】 (1)纸带上可用数据为六个,为充分利用,减小
时间单位,则实际间隔为0.1s,计算结果为整数,有利于减小 误 差, 数 据 处 理 方 法 采 用 逐 差 法,a =
误差,故A正确; (x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)
2 ,且由“各计数点间均有一个
B.小车运动的加速度大小与误差大小无关,故B错误; 9T
点 没 有 画 出 ”得 出 ,代 入 有
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适 T = 0.04s a =
( ) ( )
当的一部分进行测量、计算,便于减小测量误差,故C正确; 6.71+7.21+7.70 - 5.29+5.76+6.25
9×(0.04)2 × 10
-2 m/s2
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验,
=3.00m/s2.
则小车做直线运动,长度测量误差小,故D正确; (2)为测量动摩擦因数,需找出μ 与a 的关系,由牛顿第
E.实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由
二定律得 mgsinθ-μmgcosθ=ma,式中θ 为木板的倾角,
于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的
2 2
采集和处理,同时要求开始小车要靠近打点计时器,故E错 h, L -h由几何关 系 得sinθ=L cosθ=
,代 入 有
L μ=
误;故选:ACD. gh-aL
(3)由匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2求得:a= .故还应测的物理量有h、L.g L2-h2
xDE-xAB 0.0480-0.0120
3T2 = 3×0.01 =1.2m
/s2. (3)测量工具为刻度尺.
gh-aL
再据匀变速直线运动的推论公 式 Δx=aT2求:xBC= (4)由(2)知μ= .由于测量时忽略了纸带与
g L2-h2
1.20cm+1.20cm=2.40cm,
限位孔间的摩擦力或忽略了空气阻力等(写出一个即可),故
所以C 距A 的 距 离 为:xAB+xBC=1.20m+2.40m
与真实值相比,测量值偏大.
=3.60m.
1 2
: xAC 0.036m
2.【答案】 (1)1.160 (2)vt-2gt
(3)2k.
据匀 变 速 直 线 运 动 的 推 论 可 知 vB =2T = 0.2s 【解析】 解:(1)主尺读数为1.1cm,游标读数为0.05×
=0.18m/s,
12=0.60mm=0.060cm,
再据vB=vA +at 得:vA =0.18m/s-0.1×1.2m/s
所以最终读数为1.1cm+0.060cm=1.160cm.
=0.06m/s. (2)小球经过光电门2的速度为v,根据运动学公式得从
【点评】 掌握实验原理,明确需要测量的数据,了解各
v
实验仪器的应用,尤其是明确打点计时器的工作原理以及具 开始释放到经过光电门2的时间t'= ,所以从开始释放到g
体应用.要减小实验误差,应从误差产生的来源进行分析,从 v
而采取措施, 经过光电门 的时间 ,所以经过光电门本实验主要从如何打好纸带和如何较准确地测 1 t″=t'-t= -t 1g
量距离、实验器材的选取等几个方面来考虑. 的速度v'=gt″=v-gt.
3.【答案】 (1)9.37 (2)偏小 2n2k2 根据匀变速直线运动的推论得:两光电门间的距离h=
【 】 () T 6.5解析 1 v'+v 1一 个 小 球 下 落 的 时 间 为:t=n =
2
10 2 =vt-2gt .
=0.65s, () 1 h 13 因为h=vt-2gt
2,所以
t =v-2gt.1
根据自由落体运动规律 H= 2,2gt h 1
若 -t图线斜率的绝对值为k,k= g,所以重力加
: 2H 2×1.98
t 2
可得 g=t2 =
/2;
0.652 =9.37ms 速度大小g=2k.
(2)若电磁铁在每次断电一小段时间Δt后磁性消失,那 【点评】 要掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游
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标读数,不需估读.要提高应用匀变速直线运动的规律以及 弹簧的长
推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的
度L/(×10-2m)
理解与应用.整理图象所要求的表达式,根据斜率的物理意
义求解. (4)优点是:可以避免弹簧自身重力对实验的影响.
缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成
第2讲 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验误差.
【 【 】 ()基础特训】 4.答案 1 如图所示
1.【答案】 (1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧挂不同个数
的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度) (3)200
弹簧自身存在重力 (4)CBDAEFG
【解析】 (1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹
簧原长和形变量;(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理
量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量
(或对应的弹簧长度);(3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个
点,代入F=kx 可得k=200N/m,由于弹簧自重的原因,使 (2)50 (3)弹簧自身重力的影响
得弹簧不加外力时就有形变量.(4)根据完成实验的合理性 【解析】 (1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关
可知先后顺序为CBDAEFG. 系,由于实验误差,依据实验数据描出的点有时不会完全在
2.【答案】 (1)竖直 (2)静止 L 1mm (3)L 一条直线上.这时所作直线应尽量多的通过这些点,并使不3 x
(4)4.9 10 在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧.明显与其他的
【解析】 (1)悬挂法测量弹簧的弹力时,弹簧轴线和刻 点相差很远的点应该舍去.该题中所给出的数据恰好可以在
一条直线上,所以直接描点由直尺作图即可
度尺应在竖直方向上,(2)当弹簧静止时,读出弹簧的原长, .
()在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比
此时误差较小;表中数据L 2 .3与其他数据有效位数不同,所以
数据L3不规范,由表格中的数据可知刻度尺的最小刻度为 ΔF由ΔF=kΔx 得k= ,即图线的斜率为弹簧的劲度系数Δx .
1mm;(3)图象经过坐标原点,纵轴是砝码的质量,则横轴为 (3)由于弹簧有一定重量,将其自然悬挂时的长度与平
与所挂砝码质量相对应的弹簧的伸长量,所以横轴是弹簧长
放时的长度不一样,平放时稍短一些.量取L0时,应将弹簧一
ΔF
度与Lx的差值;(4)由图象知,弹簧的劲度系数为k= = 端固定在铁架台上的铁夹上,让其自然下垂,再用毫米刻度Δx
尺量得其自然状态下的原长.
60×10-3×9.8 /
12×10-2 N m =4.9N
/m,砝 码 盘 的 质 量 m = 【高频题特训】
k(L -L ) 1.【答案】 (1)81.7 0.0122 (2)见解析图x 0 =0.01kg=10g.g ()1.75×10
3
( 1.67×10
3 1.83×103
3 在 ~ 之间均可)
3.【答案】 (1)见解析图 (2)5 20 (3)~(4)见解析 n n n
【解析】 (1)F-L 图线如图所示: 3.47( 3.31 3.62在 ~ 之间均可)l0 l0 l0
【解析】 (1)根据胡克定律有mg=k(x-x0),解得k=
mg 0.100×9.80 1
x-x =0 (
/ / ,
5.26-4.06)×10-2N m≈81.7N m k ≈0.0122
m/N.
( 12) -n 图像如图所示k
(2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长度,由图象可
知,L0=5×10-2m=5cm.
劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20N/m.
(3)记录数据的表格如下表:
次数 1 2 3 4 5 6
弹力F/N
90
物理·实验专题
(3)根 据 图 象 可 知,k 与 n 的 关 系 表 达 式 为 k= 值没有影响.
1.75×103 3.47 2.【答案】 (1)/ , 11.50
(11.45-11.55) (2)28 (3)5
N mk 与l0的关系表达式为n k= N
/
l m.0 没有
2.【答案】 200N/m 弹簧自重作用
F 8 第3讲 验证力的平行四边形定则【解析】 由F=kx 得,k=x =( /4.5-0.5)×10-2N m
【基础特训】
=200N/m;由于弹簧自重作用,在F=0时弹簧会伸长.
1.【答案】 (1)F' (2)B (3)①C E ②C中应加上
【点评】 解题关键明确图线的斜率即为弹簧的劲度系 “记下两条细绳的方向” E中应说明“把橡皮条的结点拉到
数,求解时注意单位的换算;需要注意的是要考虑到弹簧自
同一位置O”
身的重力作用会使弹簧在竖直方向上有一定的伸长. 【解析】 (1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O 点的拉力
【技巧题特训】
一定沿AO 方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于
1.【答案】 (1)16.00(有效数字位数正确,15.96~16.05
误差的存在,不一定沿AO 方向,故一定沿AO 方向的是F'.
均可) (2)12.45(12.20~12.80均可) 能 (2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同,它们
【解析】 (1)刻度尺分度值为1毫米,读数应估读到毫
的作用效果可以等效替代,故B正确.
米下一位,故指针的示数为16.00cm. (3)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程
(2)当A 弹 簧 的 弹 力 为FA1=0.50N、FA2=1.00N、 可知,有重要遗漏的步骤的序号是C、E.
FA3=1.50N、FA4=2.00N时,弹簧长度LA1=15.71cm、 ②在C中未记下两条细绳的方向,E中未说明是否把橡
LA2=19.71cm、LA3=23.66cm、LA4=27.76cm,根据ΔF 皮条的结点拉到同一位置O.
=kΔx 得k1=12.50N/m、k2=12.66N/m、k3=12.20N/m, 2.【答案】 (1)见解析图 53(说明:±2范围内都可)
k1+k2+k
所以弹簧Ⅰ的劲度系数k= 3=12.45N/m.根据 (2)2.10(说明:有效数字位数正确,±0.02范围内都可)3
见解析图 (3)3.3(说明:±0.2范围内都可)
表可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx',也可以根据ΔF=
【解析】 (1)以水平方向为x 轴,竖直方向为F 轴,建
k'Δx'计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过
立直角坐标系,然后描点,选尽可能多的点连成一条线,其图
作F—x 图象处理,图象的斜率即等于弹簧的劲度系数).
线的斜率即为弹簧的劲度系数k,在直线上任取一点,如(6
2.【答案】 (1)55.0 (2)1.90
3.2
【 】 -2解析 解:(1)根据描点法作出图象如图所示: ×10 ,3.2),则k= / /6×10-2 N m≈53N m.
(2)弹簧测力计的读数为2.10N,选标度 ,合力的
图示如图所示.
ΔF
根据图象得:k=Δx=55.0N
/m.
(2)弹簧测力计的读数为:F=1+0.90N=1.90N.
【点评】 在“探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系”的实验
中进行数据处理时,注意将物理问题与数学知识有机结合起
来,会用作图法求合力.
【拓展题特训】
1.【答案】 (1)32 (2)没有影响 (3)经测量,合力F合=3.3N.
【解析】 (1)根据胡克定律k(x-x0)=nm0g,代入数 3.【答案】 (1)BCE (2)C
据求k,再求平均得k=32N/m;(2)因在计算弹力时把弹簧 【解析】 (1)首先应明白该实验的实验原理,即用橡皮
自身的重量引起的形变量减去了,故弹簧自身有重量对测量 筋的伸长量来表示弹力的大小,所以实验中一定要测橡皮筋
91
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的长度,而没必要关心细绳a、b的长度,B和C是需要的,为 B错误;
了确保力的合成的等效性,悬挂重物后结点O 的位置必须相 C.为了防止出现分力的情况,应让各力尽量贴近木板,
同,且是图乙中的,而不能是图甲中的,E是必需的. 且与木板平行,故C正确;
(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小,满足F= D.为了准确记下拉力的方向,故采用两点描线时两点
kx,应让k 值相同,即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同,C 应尽量距离大一些,故细绳应长些,故D正确;故选:ACD.
正确. 【点评】 在解决设计性实验时,一定先要通过分析题意
【高频题特训】 找出实验的原理,本题与常规的弹簧测力计验证还不一样,
1.【答案】 C 注意同一根橡皮条,OA 与OB 的力相等,难度适中.
2.【答案】 (1)B.结点O 到达的位置 细线上拉力的 【拓展题特训】
方向 1.【答案】 (1)2.50(4.00) 4.00(2.50) (2)图见解析
C.结点O 到达与B中相同的位置 两根细线上力的方 【解析】 (1)弹簧测力计的最小刻度为0.1N,读数时应
4
向 (2) 估读一位,所以读数分别为2.50N(4.00N)和4.00N(2.503
N).
3.【答案】 (1)B 只用一个测力计,通过细绳把橡皮筋
(
() () 2
)取一个小方格的边长表示0.50N,作出两个力及它
拉到O 点 2F 3DCABEG
们的合力如图所示
【 】 .技巧题特训
1.【答案】 (1)DCABEF (2)位移、速度、加速度等
2.【答案】 (1)BD (2)F'
【解析】 (1)AO 和BO 的拉力与CO 的拉力的合力为
零,它们之间不是合力与分力的关系,A错误;实验中两次拉
伸橡皮条,注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置,以保证
两次操作中CO 的拉力是相同的,则B正确;实验中 AO 和 2.【答案】 (1)BCDE (2)能
BO 的夹角不宜太大也不宜太小,C错误;弹簧测力计与木板 3.【答案】 (1)2.00 (2)L1方向 L2方向 L3方向
平行以保证合力与分力在同一平面内,正对弹簧测力计的刻 (3)AB
度线读数可以减小偶然误差,因此D正确. 【解析】 (1)弹簧测力计读数,每1N被分成5格,则1
(2)作出力的图示,完成平行四边形,F 是二力用平行四 格就等于0.1N.所以读数为:2.00N.
边形定则合成所得,F'是用一个力拉橡皮条时的外力,故一 故答案为:2.00.
定与OC 共线的是F'. (2)弹簧测力计A 挂于固定点P,下端用细线挂一重物
3.【答案】 (1)C (2)图见解析 2.8 (3)F' FOO' M.弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点,手持另一端向左
(4)ACD
拉,使结点O 静止在某位置.分别读出弹簧测力计A 和B 的
【解析】 (1)由于是同一根橡皮条,所以OA 与OB 的力
示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和三条细
相等,以FOA 和FOB 作出的平行四边形的对角线大致与OO'
线的方向.
相同,故C正确;
(3)A.弹簧测力计是测出力的大小,所以要准确必须在
(2)若FOA=1.9N,则FOB=1.9N,根据给出的标度,作
测之前校零,故A正确;
出合力如图所示:
B.拉线方向必须与木板平面平行,这样才能确保力的大
小准确性,故B正确;
C.实验中有弹簧测力计可以直接测量出重物的重力,
不需要天平,故C错误;
D.该题中需要验证弹簧A、B 拉力的合力,是否与绳L3
的拉力(或者说 M 重力)等大反向,B 弹簧不一定非要保持
水平,故D错误.
根据图象可知,F'=2.8N. 故选:AB.
(3)通过比较 F'与FOO' 的大小和方向,即可得出实验 【点评】 对于中学中的实验,同学们尽量亲自动手做一
结论. 下,这样对于实验原理、实验步骤、注意事项、数据处理、误差
(4)A.实验是通过作图得出结果,故为了减小误差应让 分析等才有深刻的认识,该题在2022届中考查了弹簧测力
拉力尽量大些,故A正确; 计读数、减小实验误差的方法,对弹簧测力计读数时要先确
B.而夹角太大将会导致合力过小,故夹角不能太大,故 定其分度值,然后再读数,读数时视线要与刻度线垂直.
92
物理·实验专题
实验要求m2 m1,C项对;D项中应作a-m2或a-F 图象,
第4讲 验证牛顿运动定律
D错.
【基础特训】 ( x +x2)v 5 6F= ,由逐差法知
1.【答案】 (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于 2T
【解析】 (1)在探究加速度与力、质量的关系的实验中, xa= 4
+x5+x6-x3-x2-x1
9T2 .
平衡摩擦力时木块不通过定滑轮挂砝码桶,而要挂纸带,并
F
且改变质量时不需要重新平衡摩擦力;在实验时应先接通电 (3)由题图中的a-F 图线可知:a=m +0.3
,即图线的
源再放开木块,故选项A、D均正确,B、C均错误. 1 2
(2)选木块和木块上砝码(设总质量为 M)、砝码桶及桶 斜率k= ,可求解得m m=2.0kg.
当F=0时,a=0.3m/s,
内的砝码(设总质量为m)为研究对象, F m
a= 0 0
g
此时 ,所以
则mg=(M+m)a. m
= m m0=0.06kg.
选砝码桶及桶内的砝码为研究对象, (( m+m
)g
4)当砝码重力越来越大时,a= 0 ,即m 无限
则mg-F =ma. m+m0+MT
2 大时,a 趋向于m g g.
联立解得:FT=mg-M+m. 【高频题特训】
m2g 2l
要使FT=mg,需要 →0,即 M m. 1.【答案】 (1)②t ④= ⑤
不能
M+m 2
(3)对质 量 为 m 的 木 块 由 牛 顿 第 二 定 律 得:F-μmg (2)
h 1 1
①Mg ③h 2(或“t2 ”)
=ma, l t h
1 2.【答案】 (1)0.17 (2)未计入砝码盘的重力.
即a=mF-μg. 3.【答案】 C
1 1 4.【答案】 (1): , ABD
(2)1.8m/s2
上式与题图结合可知
m >m μ甲g>μ乙g.甲 乙 【解析】 (1)A.本实验要使小桶的重力等于小车的合
即:m甲μ乙 外力,就必须先平衡摩擦力,故A正确;
2.【答案】 (1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不 B.调节滑轮高度,使拉小车的细线和长木板平行,让力
动;或取下牵引砝码,轻推滑行器 M,数字计时器记录两个光 的方向和运动方向在同一直线上,可以减小误差,故B正确;
电门 的 光 束 被 挡 的 时 间 Δt 相 等 (2)D (3)a C.本题的拉力由拉力传感器测出,不需要使小桶(包括
( D
2 2
) - ( D ) 砂)的质量远小于车的总质量,故C错误;Δt2 Δt= 12x D.适当增大两个速度传感器的间距,可以减小vA-vB
3.【答案】 (1)否 (2)0.88 (3)在计算小车所受的合 的误差,故D正确;
外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及“未考虑砝码质量的 故选:ABD.
因素”就算正确) 砝码盘的重力 0.08N (2)
Δv : 0.45根 据 加 速 度 的 定 义 式a= 得
【解析】 (1) , Δt
a2=0.25=1.8
取下砝码盘后 小车加速运动时所受的合
/2
外力即为砝码和砝码盘的总重力,而实验中的研究对象是小 ms.
, , 【点评】 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实车 因此 实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的
验的操作步骤和数据处理以及注意事项,了解平衡摩擦力的
质量.
(
() 8.64+7.75
)-(6.87+6.00) , Δv-2 /2 方法 根据加速度的定义式 求解2a= 4×(0.1)2 ×10 ms=0.88
a=Δt a2.
/2 【技巧题特训】ms.
(3) (
【 】 ()
m +m) =Ma, 答案 小车的总质量 小车所受的外力实验中本应有 0 g 由于实验中未计入 1. 1
m , ()砝码盘质量 测得的图象与真实图象相比沿 F 轴左 移 2 ①在质量不变的情况下,加速度与外力成正比 ②C0
m0g,图 象 将 不 过 原 点.由 图 象 及 上 述 分 析 可 知,m
【
g 解析
】 (1)因为要探究“加速度和力的关系”,所以应
0
=0.08N. 保持小车的总质量不变,钩码所受的重力作为小车所受的
x +x 外力.
4.【答案】 (1)C (2)5 62T (2)由于OA 段a-F 关系图线为一倾斜的直线,所以在
x4+x5+x6-x3-x2-x1 质量不变的条件下,加速度与外力成正比;由实验原理:() () mg
9T2 320. 0.06 410 mg F mg
【 】 () , , =Ma 得:a= = ,而实际上a'= ,可见AB 段明解析 1 实验时应先接通电源 再放开小车 A项 M M M+m
错;每次改变小车质量时,没必要重新平衡摩擦力,B项错; 显偏离直线是没有满足M m 造成的.
93
小题狂刷 高考专题特训
” ,
2.【答案】 (
Mga
1)3.150 (2) (3)
砂桶中 说明小车的质量是变化的 而此项操作是要求验证
l C “在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比”,显然研究
3.【答案】 (1)0.60 (2)0.67 (3)0.09 对象不再是小车,仔细审题后不难发现,研究对象应该是小
【解析】 (1)根据图象可知,当F=0.60N时,小车开始 车与砂桶所组成的系统,是系统的总质量(m+M)保持不变.
有加速度,则f=0.60N, 1
() : a-F 图象的斜率表示 ,故把砂桶的总重力 当作2 根据牛顿第二定律得 m+M mg
F-f 1 f (系统所受的)合外力F 是合理的
a= = F- ,
.
则a-F 图象的斜率表示小车质M M M (2)此项操作中明确说明了“系统所受的合外力不变”,
量的倒数,则
, 1因此 应以系统总质量的倒数即 为横轴,以加速度a
1 4.0-2.0 2
M= ,
m+M
k=5.0-2.0=3=0.67kg
, 1为纵轴 画出a- 图象,图象才是一条过原点的直线(3)为得到a 与F 成正比的关系,则应该平衡摩擦力, m+M
.
则有:
2.【答案】 (1)2.4 (2)
2b
Mgsinθ=μMgcosθ,解得:tanθ= ,
m
μ g
0.60 【解析】 () xBD-xOB 0.192-0.0961 /2
根据f=μMg 得:μ=2 =0.09
,所以tanθ=0.09. 1a= 4T2 = 4×0.01 ms=2.4
3×10 m/s2.
【点评】 实验装置虽然有所变动,但是实验原理、实验 (2)滑块受到的拉力T 为弹簧测力计示数的两倍,即:T
方法、操作细节等是一样的,故任何实验明确实验原理是解 =2F,
答实验的关键,注意该实验必须要平衡摩擦力,否则a 与F 滑块受到的摩擦力为:f=μmg,
不成正比,能结合图象得出有用的信息,难度适中. 由牛顿第二定律可得:T-f=ma,
4.【答案】 (1)钩码的总质量应远小于小车的总质量 m mg解得力F 与加速度a 的函数关系式为:F= a+μ ,
② ① 2 2
()1 M
mg
由图象所给信息可得图象截距为: μ ,
2 F
b=
F 2
【解析】 (1)在甲组实验中实际是:mg=(M+m)a,要
2b
解得:μ=m .g
满足mg=Ma,应该使钩码的总质量远小于小车的质量.即 3.【答案】 (1)C (2)A (3)f=F-Ma
小车的质量远大于钩码的质量. 【解析】 (1)小重物做匀加速直线运动,根据牛顿第二
甲组实验, : , mg由实验原理 mg=Ma 得a= , : , : mg-ma mgM 定律得 mg-2F=ma 解得 F= < ,故C正确2 2 .
mg
而实际加速度却是a'= ,即随着重物的质量增 故选:C.M+m
(2)根据实验装置可知,本实验没有平衡摩擦力,所以当
大,不再满足钩码的质量远远小于小车的质量,所以丙图中
F≠0时,a=0,即在F 轴上有截距,绳子的拉力减去摩擦力
符合甲组同学作出的实验图象的是②;
1 f
乙组直接用力传感器测得拉力F,随着重物的质量增大 等于小车受到的合外力,即F-f=ma,a= ,是一mF-m
拉力F 测量是准确的,a-F 关系为一倾斜的直线,符合乙 条倾斜的直线,故A正确.故选:A.
组同学作出的实验图象是丙图中的①; (3)因为已测得小车的质量 M,弹簧测力计的示数F,小
(2)根据牛顿第二定律得:F=(M+m)a, 车的加速度a.利用这些数据可以求解摩擦力,根据F-f=
1 1 M
得 = m+ , Ma 得:f=F-Ma.a F F
【点评】 解答本题要注意不是用重物的重力代替绳子
1
所以丁图中直线的斜率为 , M纵轴上的截距为
F F . 的拉力,所以随着重物重力的增大,图象不会弯曲,还要注意
【点评】 这是一道探究小车加速度与力的关系,加速度 根据实验装置可知本实验没有平衡摩擦力,难度适中.
与质量的关系的实验创新题,根据所学物理知识和实验装置 4.【答案】 (1)D.接通电源 F.小车质量(或小车中的
的特点明确实验原理是解答该实验的关键. 砝码个数) (2)47.1 1.15
【拓展题特训】 【解析】 (1)D.在实验时应先接通电源,再释放小车;
1 1 F.因验证加速度与小车质量之间的关系,故应多次改变
1.【答案】 (1)①m+M ②
合理 (2)m+M 小车的质量,重复实验;
【解析】 (1)本题是对课本中已有的“验证牛顿第二定 (2)设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3.
律”实验方案的创新.本题中“从盒子中取出一些砂子,装入 由匀变速直线运动的推论得:Δx=aT2,
94
物理·实验专题
s3-s1 【解析】 本题考查“探究恒力做功与物体动能变化的关
即s3-s1=2a(5Δt)2,a=50(Δt)2. 系”的实验,意在考查学生对该实验的理解.
图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可 (1)由实验过程以及实验装置图可知,实验装置图中细
读出s1=24.2mm,s3=47.2mm, 线与轨道平面应平行;初始时刻,小车应紧靠打点计时器;所
s -s
由此求得加速度的大小a= 3 1 =1.15m/s2. 缺步骤为:调节轨道的倾斜程度,使小车在无拉力时能在轨50(Δt)2
道上匀速运动(或平衡摩擦力);
【点评】 本题考查验证牛顿第二定律的实验;对于实验 (2)由做功及动能变化量可知,W=mg(x4-x1),ΔEk
问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源;遇到涉及图象
1
= M[(x
2
5-x3 x 22
的问题时,要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表 ) - ( ) ],只要满足 W≈ΔEk,则动能2 2T 2T
达式,再根据斜率和截距的概念求解即可. 定理得证.
5.【答案】 (1)0.2 0.21 (2)系统误差 偏大
15
【解析】 (1)当小车由静止刚好开始运动时,滑块与小 3.【答案】 (1) ()15 2 ①2.50m
/s ②B ③2kg
车间的摩擦力是最大静摩擦力,由图乙所示图象可知, 【高频题特训】
滑块与小车间的最大静摩擦力fmax=3.5N, 1.【答案】 D
此时沙桶及所装沙子的总重力m0g=fmax, 【解析】 实验中没有必要测出橡皮筋做功的具体数值,
: 3.5解得 m0=10=0.35kg.
只要测出后来各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可,A
错误;为了使以后各次实验中橡皮筋做的功是第一次实验时
由图乙所 示 图 象 可 知,稳 定 后,滑 块 的 滑 动 摩 擦 力 f
的整数倍,必须使每次实验中橡皮筋拉伸的长度保持一致,B
=3.0N,
错误;为了减小误差,实验中应使长木板倾斜以平衡摩擦力,
f 3
由f=μmg,解得:μ= = ;m ; , ,g 1.5×10
=0.2 C错误 实验中应先接通电源 然后再释放小车 D正确.
【 】 () ()
对沙桶及所装沙子,根据牛顿第二定律得:m g-T= 2.
答案 1B 22.23
0
ma…① 【解析】 (1)平衡摩擦力的根本目的是保证橡皮筋对小0
对小车运用牛顿第二定律得:T-f=Ma…② 车做的功等于小车动能的变化
,即合外力做的功;(2)由已知
由①②解得:a=0.21m/s2. 数据计算出相邻两点间的距离,可知E 点速度最大,此时小
(2)传感器测力端与滑块间的细绳不水平,左端略低一 车的动能等于橡皮筋做的功.
3.【答案】 (1)交流 (2)0.58 5.9×10-2 3.4×10-2些,由此而引起的误差属于系统误差.由于左端略低一些,导
致压力增大,则滑动摩擦力偏大,因此动摩擦因数 () 小车质量不满足远大于钩码质量; 没有平衡摩擦μ 的测量 3 ① ②
结果偏大. 力;③没考虑砝码动能的增加(任选两点)
【技巧题特训】
第5讲 探究动能定理 1.【答案】 (1)刻度尺 (2)把木板的末端垫起适当高
【基础特训】 度以平衡摩擦力 (3)点距均匀 (4)2W 3W 4W 5W
(5)v21.【答案】 D n 图象见解析 (6)见解析
【解析】 , 【解析】 ()由于选用同样的橡皮筋 并且每次实验中橡皮 1 计算小车速度需要测量纸带上的点的距
,
筋拉伸的长度相同,因此每条橡皮筋对小车做的功都相同, 离 要用刻度尺.
故A正确;小车在运动中受到的阻力,采取平衡摩擦力的方 (2)要让小车在木板上匀速运动,因而木板要倾斜以平
法补偿,让木板固定有打点计时器的一端适当抬高,使重力 衡摩擦力.
的下滑分力与阻力平衡,故B正确;纸带上的点两端密、中间 (3)小车匀速运动时,纸带上的点的间隔均匀.
疏,说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速,后在阻力作用下 (4)橡皮筋每增加一条,对小车做的功就增加W.
减速,故C正确;由于橡皮筋松弛后,小车做匀速运动,此时 (5)纵坐标表示速度的平方,横坐标表示功,利用描点法
的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度,故求速度应该用 描出各组数据对应的点,然后用平滑曲线连线作出v
2
n 图象,
做匀速运动的那一段纸带的数据,而不应该用从第一点到最 如图所示.
后一点的数据来计算,故D错误.
2.【答案】 (1)①细线与轨道平面应平行;初始时刻,小
车应紧靠打点计时器. ②调节轨道的倾斜程度,使小车在
无拉力时能在轨道上匀速运动(或平衡摩擦力). ③M m
(2)m ( )
1
x -x M[(x5-x
2 x 2
g 3 2
M
4 1 - ]或2 2T ) (2T ) 8T2
[(x5-x3)2-x22] W≈ΔEk
95
小题狂刷 高考专题特训
(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行 测量,故可以让 AB 之间的距离L 增大或减小遮光片的长
实验. 度,故AD正确.故选:AD;
2.【答案】 (1)匀速直线(或匀速) (2)0.1115 【点评】 本题考查验证动能定理的实验,在处理实验时
0.1105 (3)0.015 一定要找出实验原理,根据实验原理我们可以寻找需要测量
【解析】 (1)取下细绳与托盘后,当摩擦力恰好被平衡 的物理量和需要注意的事项.
时,小车与纸带所受合力为零,获得初速度后应做匀速直线 3.【答案】 (1)0.520(0.515、0.525也可) (3)砝码盘中
运动. 1 d 1 d
砝码的质量m (5)(m+m )gs M( )20 - M( )2
t 2 ΔtB 2 ΔtA(2)由题图可知OF=55.75cm,再结合v =v可得打2 (7)B
OG-OE
下计数点F 时的瞬时速度vF= 2T =1.051m
/s2,故W 第6讲 验证机械能守恒定律
=F·
1
OF=0.1115J,ΔEk=2Mv
2
F≈0.1105J. 【基础特训】
() : , 1.【答案】 ()第 点到第3 根 据 牛 顿 第 二 定 律 有 对 小 车 F=Ma 得 a= 1 2 6
点之间的距离h26 第1
/2; ( ) ( 点到第 点之间的距离 第 点到第 点之间的距离1.0ms 对托盘及砝码 m+m0 g-F= m+m )a,故有 3 h13 5 70
F h57 第2点的瞬时速度 第 点的瞬时速度0.2 v2 6 v6 mgh26
m= -m = -3
g-a 0 9.8-1.0
kg-7.7×10 kg=0.015kg. 1 1
= 2 2
3.【答案】 (1)1.5×10-3 9.8×10-3 (2)8.6×10-3 2
mv6-2mv2
(3)大于 砝码的重力大于细线对小车的拉力 (2)ADBCEF
【拓展题特训】 【解析】 (1)要验证从第2点到第6点之间的纸带对应
x -x 重物运动的过程中机械能守恒,应测出第2点到第6点的距
1.【答案】 (1) 3 1 (2)下滑的位移 (2Δt x mgx 3
)
离h26,要计算第2点和第6点的瞬时速度v2和v6,必须测
过原点的直线 滑块的质量 M 出第1点到第3点之间的距离h13和第5点到第7点之间的
【解析】 本题考查动能改变与合外力做功的关系,意在 1 1
距离h57,机械能守恒的表达式为mgh = mv226 6- mv22.
考查学生对该实验的理解. 2 2
x (2)实验操作顺序为ADBCEF.(1) B v = 3
-x1
由打出的纸带可知 点的速度为 B ;()2Δt 2 2
2.【答案】 (1)C B (
d d
2)1.84 (3)C (4) 2=
由做功定义式可知还需要知道滑块下滑的位移,由动能定理 t 2t
可知W =ΔE ,即mgx=ΔE ;(3)v2-W 图象应该为一条 gh (5)消除了纸带与打点计时器的摩擦影响,提高了测量合 k k
过原点的直线. 的精确度,减小了实验误差
2.【答案】 (1)否 (2)光电门A 至光电门B 中心之间 3.【答案】 (1)②9.30 ③60.00(59.98~60.02之间都
l l 1 l 1
的距离L (
1 d
3)FL= M( )2 (4)AD 对) (2)① (Δt Δt ②2 M+m
)( )2
Δt
(
2 M+m
)
2 Δt 1 2 1
【解析】 (1)拉力是直接通过传感器测量的,故与小车 (l )2 ③mgx (3)Δt Ek2-Ek12
质量和钩码质量大小关系无关,故不需要钩码总质量 m 远
【解析】 (1)②游标卡尺读数时不必估读,挡光条的宽
小于滑块质量M;
() , 度l=9.0mm+0.05mm×6=9.30mm.2 为了测量拉力做的功 故要用刻度尺测量光电门 A
③两光电门中心之间的距离B L x=80.30cm-20.30cm至光电门 中心之间的距离 .
(3) , =60.00cm.由于遮光条的宽度很小 通过光电门的时间也很短,
()
故遮光条通过光电门的平均速度可以表示瞬时速度,则通过 2 ①由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门
d l l, 时的平均速度可当作瞬时速度,即B 点的速度v= v1=
和
Δt v2=Δt 1 Δt
.
2
②通过光电门1和光电门2时,系统总动能分别为拉力做功W=FL.
1 1 1 1( )2 1( )(l )2,
动能的增加量为ΔE 2 2 2 Ek1= M+m v1= M+mk=2MvB -2MvA =2Mv = 2 2 Δt1
1 d 1 2 1 l 2
M( )2, Ek2=
(M+m)v2= (2 2 M+m
)( )
2 Δt Δt
.
2
1 d ③系统势能的减少ΔEp=mgx.
故本实验中探究动能定理的表达式为FL= M( )22 Δt . (3)在实验误差允许范围内,系统重力势能的减少量等
(4)由公式可知,实验误差来自于长度的测量和速度的 于动能的增加量,即ΔEp=ΔEk=Ek2-Ek1.
96
物理·实验专题
Mgh 1 b2 1 d4.【答案】 (1)( d -mg)x (2 M +m) 2 2.【答案】t (1)1.02 (2) ( )22 Δt (3)小圆柱的质量
2(Mgh-mgd) d2
(M+m)b2
m m
d x g
+ml(Δt)2
(2)图象见解析图 2.43(2.30~2.60均可) 【解析】 (1)小 圆 柱 的 直 径d=1.0cm+2×0.1mm
【解析】 (1)当 M 沿斜面向下运动距离x 时,下落的高 =1.02cm.
度为h',
h h' h 1
则 = ,所以 所以系统重力势能的减小 ()根据机械能守恒定律得:d x h'=dx. 2 mgl=2mv
2,所以只需验
Mgh 1 1 d
量ΔEp=Mgh'-mgx=( -mg)x,动能的增加量ΔEk 证gl= v2= ( )2,就说明小圆柱下摆过程中机械能d 2 2 Δt
1( )2, b, 1( b
2 守恒.
= M+m v v= 所以ΔEk= M+m)2,根据机2 t 2 t (3)若测量出小圆柱的质量 m,则在最低点由牛顿第二
1
械能守 恒,有 ΔE =ΔE ,即 (Mghp k -mg)x= (M+m) v2 d2d 2 定律得F-mg=m ,若等式l F=mg+ml(Δt)2成立,则
b2 1 2(Mgh-mgd),所以 = x. 可验证小圆柱在最低点的向心力公式.t2 t2 (M+m)b2d
3.【答案】 (1)B (2)能 (3)mg(Δx3+Δx4+Δx5)
() ,12 如图所示 2-x 图象是一条倾斜直线,直线的斜率 m(t Δx5+Δx6
)2-m(Δx2+Δx 2 3
)
8T2
k=2.43×104m-1·s-2. 【解析】 (1)重物应该选择相对质量较大、体积较小的
物体,即密 度 大 的 物 体,这 样 能 减 少 摩 擦 阻 力 的 影 响,故
选:B.
(2)如果先放开纸带开始运动,再接通打点计时器的电
源,由于重物运动较快,前面的点不好采集,但后面的点还是
能够采集的,所以能通过对这条纸带运算判断机械能是否
守恒;
(3)从B 到E 的过程中重力势能减少为:ΔEp=mgh=
mg(Δx3+Δx4+Δx5),
x Δx +Δx
物体在B AC 2 3点的速度vB= ,2T= 2T
x
E DF
Δx5+Δx6
物体在 点的速度vE= ,2T = 2T
【高频题特训】
1 1
1.【答案】 (1)7.62 7.57 (2)9.75 小于 重物受空 则 B 到 E 动 能 变 化 量 ΔEk= 2mv
2
E - mv 22 B
气阻力,纸带受限位孔或打点计时器振针的阻力 m(Δx5+Δx6)2-m(Δx2+Δx 23)
【解析】 (1)由题意知重物由O 点运动至C 点,下落的 = 8T2 .
高度 为 hC =77.76cm=0.7776 m,m =1.00kg,g= 【点评】 正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从
9.80m/s2,所以重力势能的减少量为ΔEp=mghC=1.00× 实验原理出发进行分析所需实验器材、所测数据等,会起到
9.80×0.7776J≈7.62J. 事半功倍的效果,知道匀变速直线运动中点时刻的速度等于
BD OD-OB 平均速度.
重物经过C 点时的速度vC=2T= 2T . 【技巧题特训】
又因为T=0.02s、OD=85.73cm=0.8573m、OB= 1.【答案】 D
70.18cm=0.7018m, 【解析】 A选项中,纸带过短,长度测量的相对误差较
0.8573-0.7018
所以vC= m/2×0.02 s≈3.89m
/s, 大,故A错误;
1 2 , 1由 知 只需验证 2 即
2mv =mgh 2v =gh
故重物动能的增加量ΔEk为 可,不必测重物质量,故B错;对C选项中的纸带,可选点迹
1 1
ΔEk= mv2= 2C 12 2×1.00×3.89J≈7.57J. 清晰、距离合适的任意两点 M、N,通过计算ΔEk= 22mvN
(2)根据CD-AB=2aT2,CD=OD-OC,AB=OB- 1
, /2 - mv
2
M 与mghMN 比较,实验误差不一定大,故 错误;由OA 代入数据得a=9.75msC
实验中重物受空气阻力,纸带受限位孔或打点计时器振 于自由落体加速度较大,因此除去1、2两点距离可能很小,
针的阻力作用,导致a97
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尺测量完全可以,不必采用“计数点”法,故D正确. (1)由游标卡尺的读数方法d=主尺读数+游标尺的读
2.【答案】 (1)甲 (2)①打点计时器接了直流电源 数,注意分度,读得小球直径为1.020cm,小球通过光电门可
②重物离打点计时器太远 (3)4.8m/s2 乙 , d 1.02cm近似认为做匀速直线运动 所以vA= = =4m/s;
【解析】 由Δx=aT2,利用逐差法得到物体运动的加 tA 2.55ms
速度a=4.8m/s2.若用自由落体实验测得物体运动的加速 (2)在验证机械能守恒定律时,要看动能的减少量是否
2 2
度a 应该接近10m/s2,所以该纸带是采用乙实验 方 案 得 v v等于势能的增加量,即gh=
A B;
2-2
到的.
(3)小球通过 A 的时间越短,意味着小球的速度越大,
3.【答案】 (1)克服空气阻力做功,机械能减小 (2)
而速度越大受到的空气阻力就越大,损失的能量越多,动能
高于
的减少量和势能的增加量差值就越大.
【解析】 (1)从B 到C 到D,机械能逐渐减小,原因是由
3.【答案】 (1)0.97m/s (2)0.48J 0.47J (3)C
于克服空气阻力做功,使得一部分机械能转化为内能,导致
(4)A 实验过程先释放重物后通电
机械能减小.
() , 4.
【答案】 (1)17.6 (2)①D ②3.04 ③gh2 ④a
2 表中A 点的机械能数据明显偏小 原因是摆锤释放
10.0 ⑤4l(, h-l
)
器释放点高于A 点 A 点的机械能按A 点的高度计算.
【拓展题特训】 综合特训
【 】 () ()hF-hD h +h -2h1.答案 1C 2 F D E ()2T T2 3E 【母题特训】
9.79(9.75~9.83) (4)ABD 1.【答案】 (2)1.4 (4)7.94 1.4
【解析】 (1)测量某点到O 点距离h 的记录中不合理的 【解析】 (2)根据秤盘指针可知量程是10kg,指针所指
一组是C:12.4,因为该数据没有估读. 示数为1.4kg.(4)记录的托盘称各次示数并不相同,为减小
(2)根据某段时 间 的 平 均 速 度 等 于 中 点 时 刻 的 瞬 时 速 误差,取平均值,即m=1.81kg.而模拟器的重力为G=m'g
h -h =9.8N,所以小车经过凹形桥最低点的压力为 mg-mg'≈
度,vE=vDF=
F D;
2T 7.94N.根据径向合力提供向心力即7.94N-(1.4kg-1kg)
根据Δx=aT2得: v2
×9.8N/kg=(1.4kg-1kg) ,整理可得R v≈1.4m
/s.
Δx EF-DE (hF-hE)-(hE-hD)a = T2 = T2 = T2 f f f2
2.【答案】 (1) ( ) ( ) ( )
h +h -2h 2
s1+s2 2 s2+s3 2 s3-s1
= F D ET2 . (2)40
(3)由题图可以看出第5组数据(计数点E)偏离直线较 【解析】 (1)由于重物匀加速下落,A、B、C、D 各相邻
远,误差较大. 点之间时间间隔相同,因此B 点应是从A 运动到C 的过程
1 的中间时刻,由匀变速直线运动的推论可得:
若该过程机械能守恒,则有mgh= 2,2mv s1+s2
所以v2=2gh, B
点的速度vB 等于AC 段的平均速度,即vB= 2t
v2-h 图象中,图线的斜率为2g,即g 为斜率的一半, 1 f
由于t= ,故vB= (2 s1+s2
)
k f
由图线可知g= =9.79m/s22 . f
同理可得vC= (s2+s3)
(4)根据高中实验的要求,查阅当地重力加速度,由于实 2
验测得的g 值近似等于当地重力加速度,所以公式 mgh= Δv匀加速直线运动的加速度a=Δt
1
mv2成立,即验证了机械能守恒定律,A正确.由于空气阻2 f [(
v -v 2 s2+s3
)-(s1+s2)]
C B f2
力和摩擦阻力的存在,有一部分机械能转化为内能,测得的 故a= (t = 1 = 2 s3-
g 值应偏小,B正确.该误差使得测量结果总是偏小,不是操 f
作不当引起的,属系统误差,D正确. s1)①
2.【答案】 (1)1.020 4(4.0或4.00也对) (2)gh 和 (2)重物下落的过程中,由牛顿第二定律可得:
v2 v2A B m -F阻=ma②
2-2
(3)小球上升过程中受到空气阻力的作用,速度越 g
由已知条件F阻=0.01mg③
大,所受阻力越大 由②③得a=0.99g
【解析】 本题考查“验证机械能守恒定律”的实验,意在 2
代入 得: f ( ),代入数据得
考查学生对实验的掌握情况. ① a=2 s3-s1 f≈40Hz
98
小题狂刷 高考专题特训
第4讲 验证牛顿运动定律
的总质量为 M,挡光片宽度为 D,两光电门间距离为
x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
1.(2022·山东省滕州市第十一中学高三5月份
模拟训练理综)某实验小组利用图1所示的装置探究
加速度与力、质量的关系.
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气
垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调
节是否到位
答: .
(2)若取 M=0.4kg,改变m 的值,进行多次实验,
以下m 的取值不合适的一个是 .
A.m=5g B.m=15g
C.m=40g D.m=400g
图1 (3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加
(1)下列做法正确的是 .(多选) 速度,写出该加速度的表达式: .(用Δt1、Δt2、
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板 D、x 表示)
保持平行 3.(2022·云南玉溪一中质检)某实验小组在“探
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦 究加速度与物体受力的关系”实验中,设计出如下的实
力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 验方案,其实验装置如图1所示.已知小车质量 M=
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源 214.6g,砝码盘质量m0=7.8g,所使用的打点计时器
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重 交流电频率f=50Hz.其实验步骤是:
新调节木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近
似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码
桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码的
总质量.(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图1所
示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有
平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F 的关系,
分别得到图2中甲、乙两条直线.设甲、乙用的木块质 图1
量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦 A.按图中所示安装好实验装置;
因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲 m乙,μ甲 B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿
μ乙.(选填“大于”、“小于”或“等于”) 长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质
量m;
D.将小车置于打点计时器旁,先接通电源,再放
开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码的
质量,重复B~D步骤,求得小车在不同合外力F作用
图2 下的加速度.
2.(2022·保定模拟)为了探究加速度与力的关 回答下列问题:
系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、 (1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的
G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器 总质量 远 小 于 小 车 的 质 量 (填“是”或
通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可 “否”).
以被测量并记录,滑行器同上面固定的一条形挡光片 (2)实验中打出的其中一条纸带如图2所示,由该
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物理·实验专题
纸带可求得小车的加速度a= m/s2.
图2
(3)某同学平衡好摩擦阻力后,在保持小车质量不
图2
变的情况下,通过多次改变砝码重力,作出小车加速度
(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格
a与砝码重力F 的图象如图3所示.若牛顿第二定律
中,如下表.
成立,重力加速度g=10m/s2,则小车的质量为
次数 1 2 3 4 5 kg,小盘的质量为 kg.
砝码盘中砝码的重力F/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49
小车的加速度a/(m·s-2)0.88 1.44 1.84 2.38 2.89
他根据表中的数据画出a-F 图象(如图3).造成
图线不过坐标原点的一条最主要原因是
,从该图线延长线与横轴的交点可求
出的物理量是 ,其大小为 .
图3
(4)实际上,在砝码的重力越来越大时,小车的加
速度不能无限制地增大,将趋近于某一极限值,此极限
值为 m/s2.
高频题特训
图3 1.(2022·山东十校高三联考)用如图所示装置探
4.(2022·甘肃第一次诊考)某实验小组欲以图1 究影响加速度的因素,提供的器材有长木板、铁架台、
所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关 米尺、计时仪器、小车(可视为质点)、砝码等,进行以下
系”.图中A 为小车,B 为装有砝码的小盘,C 为一端带 探究活动:
有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电磁打点计时器
相连,小车的质量为m1,小盘(及砝码)的质量为m2.
(1)探究加速度与质量的关系
图1 ①测量木板长度l,将木板一端放在铁架台的支
(1)下列说法正确的是 ( ) 架上.
A.实验时先放开小车,再接通打点计时器的电源 ②让小车从静止开始由顶端滑到底端,测出下滑
B.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力 时间t,则小车运动的加速度可表示为a= .
C.本实验中应满足m2远小于m1的条件 ③保持木板倾角不变,向小车内加入砝码,再使其
D.在用图象探究小车加速度与受力的关系时,应 从静止开始由顶端滑到底端,测出下滑时间t'.
作a-m1图象 ④在实验误差允许范围内小车两次下滑的加速度
(2)实验中,得到一条打点的纸带,如图2所示,已 a与a'的关系为a a'.(填“>”、“<”或“=”)
知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、 ⑤据此能否得出加速度与质量的关系 .
x4、x5、x6已量出,则打点计时器打下F 点时小车的瞬 (填“能”或“不能”)
时速度的计算式为vF= ,小车加速度的计算 (2)探究加速度与合外力的关系
式a= . ①若不计摩擦,小车质量为 M,木板长度为l,木
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小题狂刷 高考专题特训
板两端高度差为h,重力加速度为g,则小车沿木板下 过定滑轮各挂一个小盘,盘里可放砝码.两个小车后端
滑受到的合外力为F= . 各系一条细线,细线后端用夹子固定,打开夹子,小盘
②改变木板倾角,测出每次木板两端的高度差h 和砝码牵引小车运动,合上夹子,两小车同时停止.用
和小车下滑的时间t. 刻度尺测出两小车通过的位移,则位移之比就等于它
③为了寻求a 与F 的关系,可以作出与变量h、t 们的加速度之比.为了探究加速度大小和力大小之间
相关的图象,当两坐标轴的物理量分别为 和 的关系,下列说法中正确的是 ( )
时,得到的图象才是直线.
2.(2022·福建名校联考)“探究加速度与物体质
量、物体受力的关系”的实验装置如图1所示.
A.使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B.若将小车放在粗糙水平板上,对实验结果没有
影响
C.位移之比等于加速度之比是因为小车的位移图1
() 与加速度成正比1 在平衡摩擦力后,挂上砝码盘,打出了一条纸
可在两小盘内放置相同质量的砝码,在两小车
带如图2所示.计时器打点的时间间隔为0.02s.从比 D.
内放置不同质量的砝码进行实验
较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数
(
点之间的距离(图中已标出),该小车的加速度a 4.2022
·广东省五校协作体联考)某学习小组采
=
2 用如图所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关 m/s.(结果保留两位有效数字)
系.在水平桌面上放有长木板,用轻绳将固定有拉力传
感器的小车通过一个定滑轮与一个小桶相连,木板上
A、B 两处各安装一个速度传感器,分别先后记录小车
通过A、B 两处时的速度,用数字计时器记录小车在通
图2 过A、B 两处时的时间间隔.
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车 (1)在实验中,下列措施有助于减小实验误差的是
上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到 .
砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a 与砝码 A.将木板右端适当垫高,平衡摩擦力
盘中砝码总重力F 的实验数据如下表: B.调整滑轮高度,使拉小车的细绳平行木板
砝码盘中砝码 C.使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量
( ) 0 0.196 0.392 0.588 0.7840.980总重力F N D.适当增大两个速度传感器的间距
加速度a (2)下表是按正确操作测得的数据,其中 M 为小
( · -2) 0.21 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70m s 车(包括拉力传感器)的质量,vA-vB 是两个速度传感
某同学根据上面表格中的实验数据在坐标纸上作 器记录的速率差值,Δt是数字计时器记录的小车在通
出a-F 的关系图象,发现图线不通过坐标原点,请说 过A、B 两处时的时间间隔,F 是拉力传感器记录的拉
明主要原因是什么 力值.
v -v
次数 M( )
A B
kg () ( ) (/2)( Δts F N a msm/s)
1 0.500 0.26 0.20 0.64 1.3
2 0.500 0.45 0.25 0.92 a2
3 0.600 0.60 0.40 0.92 1.5
表格中a2= .
3.(2022·北京市房山区一模)图甲是用来探究加
速度和力之间关系的实验装置示意图,图乙是其俯视
图.两个相同的小车,放在比较光滑的水平板上(摩擦
力很小,可以略去),前端各系一条细绳,绳的另一端跨
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物理·实验专题
设小车的质量为 M,正方体木块的边长为a,并用刻度
技巧题特训
尺量出图中AB 的距离l(a l,且已知θ很小时tanθ
1.(2022·泰安模拟)如图1为“用DIS(位移传感 ≈sinθ),则 小 车 向 下 滑 动 时 受 到 的 摩 擦 力 为
器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实 .
验装置. (3)然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加
速下滑,不断改变重物的质量 m,测出对应的加速度
a,则下列图象中能正确反映小车加速度a与所挂重物
质量m 的关系的是 .
图1
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持
不变,用钩码所受的重力作为 ,用DIS测
小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量,在某次
实验中根据测得的多组数据可画出a-F 关系图线
(如图2所示).
3.(2022·上海市静安区一模)在用DIS研究小车
加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示
的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,在小车和重
物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器
图2 (发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接
①分析此图线的OA 段可得出的实验结论是
收器)固定在轨道一端.实验中力传感器的拉力为F,
.
保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变,改变
②此图线的AB 段明显偏离直线,造成此误差的
重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系
主要原因是 .
如图(b)所示.
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
2.(2022·潍坊一模)某同学在用如图甲所示的装
置做“探究加速度与物体受力的关系”实验时.
(1)该同学在实验室找到了一个小正方体木块,用
实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长,示
数如图乙所示,则正方体木块的边长为 cm;
(1)小车与轨道的滑动摩擦力f= N.
(2)从图象中分析,小车(包括位移传感器发射器)
的质量为 kg.
(3)该实验小组为得到a与F 成正比的关系,应将
(2)接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端 斜面的倾角θ调整到tanθ= .
垫高,通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动. 4.(2022·上海市普陀区一模)在“用DIS研究小
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小题狂刷 高考专题特训
车加速度与力的关系,加速度与质量的关系”实验中, 条过原点的直线.
(1)甲、乙两组分别用如图甲、乙所示的实验装置 ①a-F 图象斜率的物理意义是
做实验,钩码通过细线跨过滑轮拉相同质量小车,位移 .
传感器(B)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器 ②你认为把砂桶的总重力mg 当作合外力F 是否
(A)固定在轨道一端.甲组实验中把钩码的重力作为拉 合理
力F,乙组直接用力传感器测得拉力F.改变钩码的重 答: (填“合理”或“不合理”).
力重复实验多次,记录多组数据,并画出a-F 图象, (2)验证“在合外力不变的情况下,加速度与质量
如图丙所示. 成反比”.本次实验中,保持桶内的砂子质量不变,故系
统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度
a为纵轴,以 为横轴,才能保证图象是一条过
原点的直线.
2.(2022·山东省济宁市一模)如图1所示,某同
学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验
装置,装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上,木板
上有一滑块,滑块右端固定一个动滑轮,钩码和弹簧测
力计通过绕在滑轮上的轻绳相连,放开钩码,滑块在长
木板上做匀加速直线运动.
甲组 实 验 把 钩 码 的 重 力 作 为 拉 力 F 的 条 件
是 ,
图丙中符合甲组同学做出的实验图象的是 ,
符合乙组同学做出的实验图象的是 .
(2)在研究“加速度与质量的关系”时,某同学用图
乙实验装置做了实验,并作出如图丁的图象,横坐标m (1)实验得到一条如图2所示的纸带,相邻两计数
为小车上配重片的质量.若力传感器测出小车受到的 点之间的时间间隔为0.1s,由图中的数据可知,滑块
拉力为F,已知小车的质量为M,则图中直线的斜率为 运动的加速度大小是 m/s2.(计算结果保留两
,纵轴上的截距为 . 位有效数字)
(2)读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑
拓展题特训 块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验.以弹簧测
1.(2022·兖州一模)用如图所示的实验装置可以 力计的示数F 为纵坐标,以加速度a 为横坐标,得到
探究加速度与力、质量的关系.小车上固定一个盒子 的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线,如图3所示.
(图中未画出),盒子内盛有砂子,小车的总质量(包括 已知滑块和动滑轮的总质量为m,重力加速度为g,忽
车、盒子及盒内砂子)记为 M,砂桶的总质量(包括桶 略滑轮与绳之间的摩擦.则滑块和木板之间的动摩擦
以及桶内砂子)记为m. 因数μ= .
3.利用如图所示的装置探究加速度与力的关系.
一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,另一端
安装打点计时器,绕过定滑轮和动滑轮的细线将小车
和弹簧测力计连接,动滑轮下挂有质量可以改变的小
重物,将纸带穿过打点计时器后连在小车后面,接通打
点计时器,放开小车.不计滑轮的质量,忽略滑轮的
(1)验证“在质量不变的情况下,加速度与合外力 摩擦.
成正比”.从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并
记录砂桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的
加速度a则从打点纸带中计算得到.多次改变合外力
F 的大小,每次都会得到一个相应的加速度.以合外力
F 为横轴、加速度a为纵轴画出a-F 图象,图象是一
18
物理·实验专题
(1)实验中弹簧测力计的示数F 与小重物的重力 端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器在纸带上打
mg 的关系为 . 出一系列间距相等的点.
mg mg mg C.按住小车,挂上吊盘,使细线与长木板平行.
A.F= 2 B.F> 2 C.F< 2 D. ,释放小车,在得到的纸带上标出吊
(2)保持小车的质量 M 不变,改变小重物的质量 盘(或小车)的总质量m(或 M).
m,重复进行多次实验.记下每次弹簧测力计的示数F, E.保持小车总质量一定,多次改变吊盘中的砝
利用纸带测出每次实验中小车的加速度a.将得到的 码,重复C、D步骤.
a、F 数据绘制成a-F 图象,以下可能的是 ( ) F.保持吊盘总质量一定,多次改变 ,重
复C、D步骤.
(2)如图乙所示,纸带上3个相邻计数点的间距为
s1、s2和s3.用米尺测量s1、s3的间距,由图可读出s1=
24.3mm,s3= mm.已知打点计时器打点周期
为0.02s,利用s1、s3计算小车加速度a=
m/s2.(计算结果保留三位有效数字)
5.(2022·上海市杨浦区一模)如图甲所示,力传
感器A 与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.
将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过轻质细绳
与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放在
较长的小车上,滑块的质量m=1.5kg,小车的质量为
(3)如果某次实验中已测得小车的质量 M,弹簧 M=2.0kg,一根轻质细绳跨过光滑的轻质滑轮,其一
测力计的示数F,小车的加速度a.利用这三个数据你 端连接小车,另一端系一只空沙桶,调节滑轮使桌面上
还能求出与本次实验相关的什么物理量,并利用这些 部细绳水平,整个装置处于静止状态.现打开传感器,
符号表示出来 .(写出一个物理量及其表达式 同时缓慢向沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,
即可) 立即停止倒沙子.若力传感器采集的F-t图象如图乙
4.(2022·广东省湛江一中联考)如图甲是验证牛 所示,重力加速度g 取10m/s2,则:
顿第二定律的实验装置.
(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ= ;若
忽略小车与水平桌面间的摩擦,小车稳定运动的加速
度大小a= m/s2.
(2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水
(1)请完善下列实验步骤: 平,左端略低一些,由此而引起的误差属于
A.用天平测量吊盘的质量m0和小车的质量 M0. (填“偶然误差”或“系统误差”),这会导致动摩擦因数
B.平衡小车的摩擦阻力:取下吊盘,调整木板右 μ的测量结果 (填“偏大”或“偏小”).
19
