2019屆高考物理二輪復習專題--力學實驗（有答案）與2019屆高考物理二輪復習專題--機械振動和機械波光（帶答案）

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2019 屆高考物理二輪復習專題 --力學實驗（有答案）與 2019 屆高考物理二輪復習專題 --機械振動和機械波光（帶答案）2019 屆高考物理二輪復習專題 --力學實驗（有答案）高中物理《考試說明》中確定的力學實驗有：研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長的關系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、探究動能定理、驗證機械能守恒定律。其中有四個實驗與紙帶的處理有關，可見力學實驗部分應以紙帶的處理，打點計時器的應用為核心來展開復習。近幾年力學實驗中與紙帶處理相關的實驗、力學創(chuàng)新實驗是高考的熱點內(nèi)容，以分組或演示實驗為背景，考查對實驗方法的領悟情況、靈活運用學過的實驗方法設計新的實驗是高考實驗題的新趨勢。要求考生掌握常規(guī)實驗的數(shù)據(jù)處理方法，能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，深刻理解物理概念和規(guī)律，并能靈活運用，要求考生有較強的創(chuàng)新能力。在復習過程中，應以掌握常規(guī)實驗原理、實驗方法、規(guī)范操作程序、數(shù)據(jù)處理方法等為本，同時從常規(guī)實驗中，有意識的、積極的提取、積累一些有價值的方法。逐步過渡到靈活運用學過的實驗方法設計新的實驗。1、互成角度的兩個共點力的合成[實驗目的]驗證力的合成的平行四邊形定則。[實驗原理]此實驗是要用互成角度的兩個力與一個力產(chǎn)生相同的效果（即：使橡皮條在某一方向伸長一定的長度），看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個力是否在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，就驗證了力的平行四邊形定則。[實驗器材]木板一塊，白紙，圖釘若干，橡皮條一段，細繩套，彈簧秤兩個，三角板，刻度尺，量角器等。[實驗步驟]1．用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上。2．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的 A 點，用兩條細繩套結在橡皮條的另一端。3．用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細繩套，互成一定角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置 O（如圖所示）。4．用鉛筆描下結點 O 的位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力 F1 和 F2 的圖示，利用刻度尺和三角板，根椐平行四邊形定則用畫圖法求出合力 F。5．只用一個彈簧秤，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置 O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從 O 點起做出這個彈簧秤的拉力 F'的圖示。6．比較 F'與用平行四邊形定則求得的合力 F，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。7．改變兩個分力 F1 和 F2 的大小和夾角。再重復實驗兩次，比較每次的 F 與F'是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等。[注意事項]1．用彈簧秤測拉力時，應使拉力沿彈簧秤的軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細繩套應位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。2．同一次實驗中，橡皮條拉長后的結點位置 O 必須保持不變。[例題]1．在本實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一位置 O 點，以下操作中錯誤的是A．同一次實驗過程中，O 點位置允許變動B．在實驗中，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度C．實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條的結點拉到 O 點D．實驗中，把橡皮條的結點拉到 O 點時，兩彈簧之間的夾角應取 90°不變，以便于算出合力的大小答案：ACD2．做本實驗時，其中的三個實驗步驟是：（1）在水平放置的木板上墊一張白張，把橡皮條的一端固定在板上，另一端拴兩根細線，通過細線同時用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，使它與細線的結點達到某一位置 O 點，在白紙上記下 O 點和兩彈簧秤的讀數(shù) F1 和 F2。（2）在紙上根據(jù) F1 和 F2 的大小，應用平行四邊形定則作圖求出合力 F。（3）只用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條，使它的伸長量與用兩個彈簧秤拉時相同，記下此時彈簧秤的讀數(shù) F'和細繩的方向。以上三個步驟中均有錯誤或疏漏，指出錯在哪里？在（1）中是________________。在（2）中是________________。在（3）中是________________。答案：本實驗中驗證的是力的合成，是一個失量的運算法則，所以即要驗證力大小又要驗證力的方向。彈簧秤的讀數(shù)是力的大小，細繩套的方向代表力的方向。（1）兩繩拉力的方向；（2）“的大小”后面加“和方向”；（3）“相同”之后加“使橡皮條與繩的結點拉到 O 點”2、測定勻變速直線運動的加速度（含練習使用打點計時器）[實驗目的]1．練習使用打點計時器，學習利用打上點的紙帶研究物體的運動。2．學習用打點計時器測定即時速度和加速度。[實驗原理]1．打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔 0.02s 打一次點（由于電源頻率是 50Hz），紙帶上的點表示的是與紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點之間的間隔，就可以了解物體運動的情況。2．由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法：如圖所示，0 、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點，s1、s2 、s3、……為相鄰兩計數(shù)點間的距離，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。3．由紙帶求物體運動加速度的方法：（1）用 “逐差法”求加速度：即根據(jù) s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T 為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔）求出a1= 、a2= 、a3= ，再算出 a1、a2、a3 的平均值即為物體運動的加速度。（2）用 v-t 圖法：即先根據(jù) vn= 求出打第 n 點時紙帶的瞬時速度，后作出v-t 圖線，圖線的斜率即為物體運動的加速度。[實驗器材]小車，細繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，打點計時器，低壓交流電源，導線兩根，紙帶，米尺等。[實驗步驟]1．把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如圖所示。2．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，并在細繩的另一端掛上合適的鉤碼，試放手后，小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行一段距離，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面。3．把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，取下紙帶，換上新紙帶，重復實驗三次。4．選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭的比較密集的點子，確定好計數(shù)始點0，標明計數(shù)點，正確使用毫米刻度尺測量兩點間的距離，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各計數(shù)點對應的速度，作 v-t 圖線，求得直線的斜率即為物體運動的加速度。[注意事項]1．紙帶打完后及時斷開電源。2．小車的加速度應適當大一些，以能在紙帶上長約 50cm 的范圍內(nèi)清楚地取7～8 個計數(shù)點為宜。3．應區(qū)別計時器打出的軌跡點與人為選取的計數(shù)點，通常每隔 4 個軌跡點選1 個計數(shù)點，選取的記數(shù)點不少于 6 個。4．不要分段測量各段位移，可統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點 0 之間的距離，讀數(shù)時應估讀到毫米的下一位。[例題] 1．電磁打點計時器是一種使用______電源的計時儀器，它的工作電壓是______。如圖所示， A 是______，B 是______，C 是______，D 是______，E 是______，F(xiàn) 是 ______。答案：交流，4 至 6V，線圈，振動片，振針，紙帶，接線柱，永磁體。2．如圖是某同學測量勻變速直線運動的加速度時，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔 4 個點取一個計數(shù)點，圖上注明了他對各計數(shù)點間距離的測量結果。（1）為了驗證小車的運動是勻變速運動，請進行下列計算，填入表內(nèi)（單位：cm）s2-s1 s3-s2 s4-s3 s5-s4 s6-s5 各位移差與平均值最多相差______cm，由此可以得出結論：小車的位移在________范圍內(nèi)相等，所以小車的運動是________ 。（2）根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，可以求得物體的加速度 a= =______m/s2。（3）根據(jù) an-3= ，可求出a1= =______m/s2，a2= =______m/s2，a3= =______m/s2， 所以， = =______m/s2。答案：（1）1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意兩個連續(xù)相等的時間里、在誤差允許的，勻加速直線運動；（2）1.58；（3 ）1.59，1.57，1.59，1.58。3、驗證牛頓第二定律[實驗目的]驗證牛頓第二定律。[實驗原理]1．如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細線對小車的牽引力，測出小車的對應加速度，作出加速度和力的關系圖線，驗證加速度是否與外力成正比。2．保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質(zhì)量，測出小車的對應加速度，作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關系圖線，驗證加速度是否與質(zhì)量成反比。[實驗器材]小車，砝碼，小桶，砂，細線，附有定滑輪的長木板，墊木，打點計時器，低壓交流電源，導線兩根，紙帶，托盤天平及砝碼，米尺等。[實驗步驟]1．用天平測出小車和小桶的質(zhì)量 M 和 M'，把數(shù)據(jù)記錄下來。2．按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用的細線系在小車上，即不給小車加牽引力。3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復移動墊木的位置，直至小車在斜面上可以保持勻速直線運動狀態(tài)（也可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷）。4．在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量 m 和 m'記錄下來。把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫上編號。5．保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟 4 再做 5次實驗。6．算出每條紙帶對應的加速度的值。7．用縱坐標表示加速度 a，橫坐標表示作用力，即砂和桶的總重力 (M'+m')g，根據(jù)實驗結果在坐標平面上描出相應的點，作圖線。若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正比。8．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復上面的實驗，并做好記錄，求出相應的加速度，用縱坐標表示加速度 a，橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) ，在坐標平面上根據(jù)實驗結果描出相應的點，并作圖線，若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比。[注意事項]1．砂和小桶的總質(zhì)量不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的 。2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應連著紙帶且接通電源。用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3．作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側，但如遇個別特別偏離的點可舍去。[例題]1．在驗證牛頓第二定律的實驗中，用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力 F，用打點計時器測出小車的加速度 a，得出若干組 F 和 a 的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的 a-F 圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點，又不是直線，原因是A．沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩擦力時，所墊木板太高，且砂和小桶的質(zhì)量較大C．平衡摩擦力時，所墊木板太低，且砂和小桶的質(zhì)量較大D．平衡摩擦力時，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大答案：C2．在驗證牛頓第二定律的實驗中，打出如圖所示的紙帶，如果只測出圖示數(shù)據(jù)，則小車運動的加速度是________m/s2。（所用交流電源頻率為 50Hz）答案：0.554、研究平拋物體的運動[實驗目的]1．用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。2．從實驗軌跡求平拋物體的初速度。[實驗原理]平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動：一是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動，利用描跡法描出小球的運動軌跡，即小球做平拋運動的曲線，建立坐標系，測出曲線上的某一點的坐標 x 和 y，根據(jù)重力加速度 g 的數(shù)值，利用公式 y= gt2 求出小球的飛行時間 t，再利用公式 x=vt,求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運動的初速度。[實驗器材]斜槽，豎直固定在鐵架臺上的木板，白紙，圖釘，小球，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。[實驗步驟]1．安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。2．調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。3．確定坐標原點 O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在圖板上的水平投影點 O，O 點即為坐標原點。4．描繪運動軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。5．計算初速度：以 O 點為原點畫出豎直向下的 y 軸和水平向右的 x 軸，并在曲線上選取 A、B、C、D、E、F 六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標 x 和 y，用公式 x=v0t 和 y= gt2 計算出小球的初速度 v0，最后計算出v0 的平均值，并將有關數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。[注意事項]1．實驗中必須保持通過斜槽末端點的切線水平，方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。2．小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。3．坐標原點（小球做平拋運動的起點）不是槽口的端點，應是小球在槽口時，球的球心在木板上的水平投影點。4．要在平拋軌道上選取距 O 點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結果的誤差較小。[例題]1．下列哪些因素會使“研究平拋物體的運動”實驗的誤差增大A．小球與斜槽之間有摩擦B．安裝斜槽時其末端不水平C．建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點D．根據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時，在曲線上取作計算的點離原點 O 較遠答案：這里研究的是小球的平拋運動，只與拋出點（不是斜槽末端）的速度有關，而與它在斜槽中的運動無關。只要是每次速度的大小與方向不變（且水平）就不影響實驗。BC5、驗證機械能守恒定律[實驗目的]驗證機械能守恒定律。[實驗原理]當物體自由下落時，只有重力做功，物體的重力勢能和動能互相轉化，機械能守恒。若某一時刻物體下落的瞬時速度為 v，下落高度為 h，則應有：mgh= mv2，借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度 h 和該時刻的瞬時速度 v，即可驗證機械能是否守恒，實驗裝置如圖所示。測定第 n 點的瞬時速度的方法是：測出第 n 點的相鄰前、后兩段相等時間 T 內(nèi)下落的距離 sn 和 sn+1，由公式 vn= ，或由 vn= 算出，如圖所示。[實驗器材]鐵架臺（帶鐵夾），打點計時器，學生電源，導線，帶鐵夾的重綞，紙帶，米尺。[實驗步驟]1．按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與學生電源連接好。2．把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近。3．接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。4．重復幾次，得到 3～5 條打好點的紙帶。5．在打好點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近 2mm，且點跡清晰一條紙帶，在起始點標上 0，以后各依次標上 1，2 ，3……，用刻度尺測出對應下落高度 h1、h2、h3…… 。6．應用公式 vn= 計算各點對應的即時速度 v1、v2、v3……。7．計算各點對應的勢能減少量 mghn 和動能的增加量 mvn2，進行比較。[注意項事]1．打點計時器安裝時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2．選用紙帶時應盡量挑第一、二點間距接近 2mm 的紙帶。3．因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，所以不需要測量重物的質(zhì)量。[例題]1．在“驗證機械能守恒定律 ”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為 50Hz。查得當?shù)氐闹丶铀俣?g=9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，把第一個點記作 O，另連續(xù)的 4 個點 A、B、C、D 作為測量的點，經(jīng)測量知道 A、B、C、D 各點到 O 點的距離分別為 62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由 O 點到運動 C 點，重力勢能減少量等于________J，動能的增加量等于________J。（取 3 位有效數(shù)字）答案：7.62，7.572．在本實驗中，所用電源的頻率為 50Hz，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量時各計數(shù)點位置對應刻度尺上的讀數(shù)如圖所示。（圖中 O 是打點計時器打的第一個點，A、B、C、D、E 分別是以每打兩個點的時間作為計時單位取的計數(shù)點）。根據(jù)紙帶求：（1）重錘下落的加速度。（2）若重錘質(zhì)量為 mkg，則重錘從起始下落至 B 時，減少的重力勢能為多少？（3）重錘下落到 B 時，動能為多大？（4）從（ 2）、（ 3）的數(shù)據(jù)可得什么結論？產(chǎn)生誤差的主要原因是什么？答案：（1）9.69m/s2；（2）|△Ep|=1.95mJ；（3 ）Ek=1.89mJ ；（4 ）在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，重錘重力勢能的減少等于其動能的增加，機械能守恒。產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程中受到阻力（空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力）的作用。6、 碰撞中的動量守恒[實驗目的]研究在彈性碰撞的過程中，相互作用的物體系統(tǒng)動量守恒。[實驗原理]一個質(zhì)量較大的小球從斜槽滾下來，跟放在斜槽前邊小支柱上另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞后兩小球都做平拋運動。由于兩小球下落的高度相同，所以它們的飛行時間相等，這樣如果用小球的飛行時間作時間單位，那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此，只要分別測出兩小球的質(zhì)量m1、m2，和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離 s1，以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛出的水平距離 s1'和 s2'，若 m1s1 在實驗誤差允許范圍內(nèi)與 m1s1'+m2s2'相等，就驗證了兩小球碰撞前后總動量守恒。[實驗器材]碰撞實驗器（斜槽、重錘線），兩個半徑相等而質(zhì)量不等的小球；白紙；復寫紙；天平和砝碼；刻度尺，游標卡尺（選用），圓規(guī)等。[實驗步驟]1．用天平測出兩個小球的質(zhì)量 m1、m2。2．安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，并使斜槽末端點的切線水平。3．在水平地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙。4．在白紙上記下重錘線所指的位置 O，它表示入射球 m1 碰前的位置。5．先不放被碰小球，讓入射球從斜槽上同一高度處由靜止開始滾下，重復 10次，用圓規(guī)作盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射球不碰時的落地點的平均位置 P。6．把被碰球放在小支柱上，調(diào)節(jié)裝置使兩小球相碰時處于同一水平高度，確保入射球運動到軌道出口端時恰好與被碰球接觸而發(fā)生正碰。7．再讓入射小球從同一高度處由靜止開始滾下，使兩球發(fā)生正碰，重復 10 次，仿步驟（5）求出入射小球的落點的平均位置 M 和被碰小球落點的平均位置N。8．過 O、N 作一直線，取 OO'=2r（可用游標卡尺測出一個小球的直徑，也可用刻度尺測出緊靠在一起的兩小球球心間的距離），O'就是被碰小球碰撞時的球心豎直投影位置。9．用刻度尺量出線段 OM、OP、O'N 的長度。10．分別算出 m1? 與 m1? +m2? 的值，看 m1? 與 m1? +m2? 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。[注意事項]1．應使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量。2．要調(diào)節(jié)好實驗裝置，使固定在桌邊的斜槽末端點的切線水平，小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直線上。3．每次入射小球從槽上相同位置由靜止?jié)L下，可在斜槽上適當高度處固定一檔板，使小球靠著檔板，然后釋放小球。4．白紙鋪好后不能移動。[例題]1．因為下落高度相同的平拋小球（不計空氣阻力）的________相同，所以我們在“碰撞中的動量守恒”實驗中可以用________作為時間單位，那么，平拋小球的________在數(shù)值上等于小球平拋的初速度。答案：飛行時間，飛行時間，水平位移。2．某同學用圖 1 所示裝置通過半徑相同的 A、B 兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中 PQ 是斜槽，QR 為水平槽。實驗時先使 A 球從斜槽上某一固定位置G 由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10 次，得到 10 個落點痕跡。再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓 A球仍從位置 G 由靜止開始滾下，和 B 球碰撞后，A、B 球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復這種操作 10 次。圖 1 中 O 點是水平槽末端 R 在記錄紙上的垂直投影點。B 球落點痕跡如圖 2 所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O 所在的平面，米尺的零點與 O 點對齊。（1）碰撞后 B 球的水平射程應取為 __________cm。（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：__________( 填選項號)。A．水平槽上未放 B 球時，測量 A 球落點位置到 O 點的距離B．A 球與 B 球碰撞后，測量 A 球落點位置到 O 點的距離C．測量 A 球或 B 球的直徑D．測量 A 球和 B 球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）E．測量 G 點相對于水平槽面的高度。答案：（1）如圖所示，用一紅色的圓盡可能多的把小球落點圈在里面，由此可見圓心 O 的位置是 65.7cm，這也是小球落點的平均位置。（2）本實驗中要測量的數(shù)據(jù)有：兩個小于的質(zhì)量 m1、m2，三個落點的距離s1、s2、s3 ，所以應選 ABD。注意此題實驗裝置與我們前面講的實驗裝置的不同，該實驗中被碰小球拋出點即為 O 點，所以 C 選項不選。不要受思維定勢的影響，要具體問題具體分析。7、用單擺測定重力加速度[實驗目的]利用單擺測定當?shù)氐闹亓铀俣?。[實驗原理]單擺在擺角小于 5°時的振動是簡諧運動，其固有周期為 T=2π ，由此可得 g= 。據(jù)此，只要測出擺長 l 和周期 T，即可計算出當?shù)氐闹亓铀俣戎?。[實驗器材]鐵架臺（帶鐵夾），中心有孔的金屬小球，約 1m 長的細線，米尺，游標卡尺（選用），秒表等。[實驗步驟]1．在細線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結，將細線穿過球上的小孔，制成一個單擺。2．將鐵夾固定在鐵架臺的上端，鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。3．測量單擺的擺長 l：用游標卡尺測出擺球直徑 2r，再用米尺測出從懸點至小球上端的懸線長 l'，則擺長 l=l'+r。4．把單擺從平衡位置拉開一個小角度（不大于 5°），使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，用秒表測量單擺完成全振動 30 至 50 次所用的時間，求出完成一次全振動所用的平均時間，這就是單擺的周期 T。5．將測出的擺長 l 和周期 T 代入公式 g= 求出重力加速度 g 的值。6．變更擺長重做兩次，并求出三次所得的 g 的平均值。[注意事項]1．選擇細繩時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在 1m 左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過 2cm。2．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺長改變、擺線下滑的現(xiàn)象。3．注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過 5°，可通過估算振幅的辦法掌握。4．擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。5．計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球從同一方向通過最低位置時，進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下秒表，開始計時計數(shù)。[例題]某同學在做“利用單擺測重力加速度”實驗中，先測得擺線長為 101.00cm，擺球直徑為 2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動 50 次所用的時間為101.5s。則（1）他測得的重力加速度 g=________m/s2。（2）他測得的 g 值偏小，可能的原因是A．測擺線長時擺線拉得過緊B．擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了C．開始計時時，秒表過遲按下D．實驗中誤將 49 次全振動數(shù)為 50 次（3）為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長 l 并測出相應的周期 T，從而得出一組對應的 l 與 T 的數(shù)據(jù)，再以 l 為橫坐標、T2 為縱坐標將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率 K。則重力加速度 g=________。(用 K 表示)答案：（1）本次實驗中的擺長 L=L’+r=101.00+1.00=1.0200m，周期T=t/N=101.5/50=2.03s，由公式 g= 可以解得 g=9.76m/s2；（2）根據(jù)公式 g= 知 g 偏小的原因可能是 l 的測量值偏小或 T 的測量值偏大。A 中的測量值偏大，B 中則是振動擺長大于測量值，所以正確，而 CD 中均是測得的周期偏小，所以 CD 均會使 g 值偏大。故只有 B 正確。（3）4π2/K 。由公式 g= 得： 這是一條 T2 關于 l 的一元一次函數(shù)（如y=Kx），所以它的斜率是 K=4π2/ g，所以 g=4π2/K8、探究彈力和彈簧伸長的關系（胡克定律）實驗儀器：彈簧(不同的多根) 、直尺、鉤碼(一盒)、細繩、定滑輪實驗目的：探索彈力與彈簧伸長的定量關系，并學習所用的科學方法。實驗原理：彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的伸長可用直尺測出。多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力和彈簧伸長的定量關系。學生操作：(1)用直尺測出彈簧的原長 l0.(2)將彈簧一端固定，另一端用細繩連接，細繩跨過定滑輪后，下面掛上鉤碼，待彈簧平衡后，記錄下彈簧的長度及鉤碼的重量。改變鉤碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù)。1 2 3 4 5 6 7彈簧原長 l0(cm) 鉤碼重量 F(N) 彈簧現(xiàn)長 l(cm) 彈簧伸長量 x(cm) (3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出 F-x 圖像。實驗結論：在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比。9、探究動能定理說在前：該實驗方法多樣，人教版用打點計時器和 5~6 條等長橡皮筋，教科版用砝碼拉彈簧測力計（固定在小車上）用打點計時器作記錄；在數(shù)據(jù)處理上也不同。本實驗為考試說明中新增實驗請老師們重視。（一）目的:探究合外力做功和動能變化的關系（二）器材:打點計時器，電源，導線，一端附有定滑輪的光滑長木板，小車，紙帶，細繩，彈簧測力計，砝碼盤和砝碼，刻度尺（三）原理:用打點計時器和紙帶記錄下小車做勻加速運動的情況如圖實 6-1 所示。通過測量和計算可以得到小車從 O 點到 2、3、4 、5 點的距離，及在2、3 、 4、5 點的瞬時速度。從打下 0 點到打下 2、3、4、5 點的過程中，合外力 F（等于繩的拉力）對小車做的功 W 及小車增加的動能 ΔEk，可由下式計算：， 其中 n=2，3 ，4，5……（四）步驟1．把一端附有定滑輪的光滑長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有定滑輪的一端，連接好電路（如圖實 6-2）。2．在實驗小車上先固定一個彈簧測力計，測力計的掛鉤連接細輕繩，輕繩跨過定滑輪，掛一個小盤，盤內(nèi)放砝碼。試放手后，小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行一段距離，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車后面。3．把小車?？吭诖螯c計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動，打點計時器在紙帶上打出一系列點跡。在小車運動過程中讀出測力計讀數(shù) F，即小車受到的拉力大小。取下紙帶，換上新紙帶，重復實驗幾次。4．選擇點跡清晰的紙帶，記下第一個點的位置 0，并在紙帶上從任意點開始依次選取幾個點，記作 1，2，3 ，4，5，6，測量各點到 0 的距離x1，x2，x3， x4，x5，x6。5．計算出打下 2，3，4， 5 時小車的速度 v2，v3，v4，v5。6．計算從打下 0 點到打下 2，3，4，5 的過程中合外力 F（大笑等于測力計讀數(shù) F）對小車做的功 W 及小車增加的動能 ΔEk，并填入下表。7．在坐標紙上畫出 ΔEk——W 圖像。（五）數(shù)據(jù)記錄及處理0～ 2 0～3 0～4 0～5瞬時速度 v/（ m/s） ΔEk/J 距離 x/m W/J 以 ΔEk 為橫軸， W 為縱軸，做出 ΔEk——W 圖像。（六）注意事項1．長木板應盡量光滑，如果摩擦力較大應先平衡摩擦力?？梢栽陂L木板下端墊小目墊。2．使用打點計時器時應先接通電源再釋放小車。（七）例題分析（略）（八）習題1．（人教版）在探究動能定理的實驗中，下列敘述正確的是A．每次實驗都必須設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B．實驗中，橡皮筋第二次的伸長長度是第一次伸長長度的二倍C．實驗中長木板表面應該盡量光滑且水平放置 D．每次實驗都必須先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出2．（人教版）在探究動能定理的實驗中，小車受到阻力，可以使木板傾斜作為補償，下面操作正確的是A．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車不動即可B．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車能運動即可C．沿木板向下推拖著紙帶的小車，放手后打點計時器在紙帶上打下的點距均勻即可D．以上作法都不對3．（人教版）在探究動能定理的實驗中，小車在橡皮筋的作用下彈出，如何才能保證第二次、第三次……實驗時橡皮筋對小車所做功是第一次實驗的 2 倍、3倍…4．（人教版）在探究動能定理的實驗中，我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？為什么？5．（09 安徽卷）探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，實驗裝置如圖所示，實驗主要過程如下：（1）設法讓橡皮筋對小車做的功分別為 W、2W、3W、……；（2）分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度 、 、 、……；（3）作出 草圖；（4）分析 圖像。如果 圖像是一條直線，表明 W∝ ；如果不是直線，可考慮是否存在 ∝ 、 ∝ 、 ∝ 等關系。以下關于該實驗的說法中有一項不正確，它是___________。A．本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為 W、2W 、3W、……。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當用 1 條橡皮筋進行是實驗時，橡皮筋對小車做的功為 W，用 2 條、3 條、……橡皮筋并在一起進行第 2 次、第 3 次、……實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是 2W、3W、…… 。B．小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒?，可以使木板適當傾斜。C．某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。6．（09 廣東物理卷）某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理”，如圖，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距 50.0cm 的 A、B 兩點各安裝一個速度傳感器記錄小車通過 A、B 時的速度大小。小車中可以放置砝碼。（1）實驗主要步驟如下：①測量________和拉力傳感器的總質(zhì)量 M1;把細線的一端固定在拉力傳感器上另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；②將小車停在 C 點，__________ ，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過 A、B 時的速度。③在小車中增加砝碼，或_______________ ，重復② 的操作。（2）表 1 是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中 M 是 M1 與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v2－v1| 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量△E，F(xiàn) 是拉力傳感器受到的拉力， W 是 F 在 A、B 間所作的功。表格中△E3=__________，W3=________.(結果保留三位有效數(shù)字)（3）根據(jù)表 1，請在圖 13 中的方格紙上作出△E-W 圖線。表 1 數(shù)據(jù)記錄表次數(shù) M/kg |v2－v1|/(m/s)2 △E/J F/N W/J1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.2002 0.500 1.65 0.413 0.840 0.4203 0.500 2.40 △E3 1.220 W34 1.000 2.40 1.20 2.420 1.215 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43參考答案：1．D 2。C 3。第一，盡可能使用完全相同的橡皮筋；第二，每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都保持一致。4．不需要，只要第一次實驗時橡皮筋做功記為 W，以后各次的功就是2W、3W……5．D 6.（ 1） ①小車、砝碼 ②然后釋放小車 ③減少砝碼 （2 ）0.600 0.610 （3）在方格紙上作出△E-W 圖線如圖所示1. （ 2012 年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試理綜物理山東卷)（某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）。從紙帶上便于測量的點開始，每 5 個點取 1 個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖議所示。打點計時器電源的頻率為 50Hz。①通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點和之間某時刻開始減速。②計數(shù)點 5 對應的速度大小為 m/s，計數(shù)點 6 對應的速度大小為 m/s。（保留三位有效數(shù)字）。③物塊減速運動過程中加速度的大小為 a=m/s2，若用 a/g 來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)（g 為重力加速度），則計算結果比動摩擦因數(shù)的真實值（填“偏大”或“偏小”）。1. （ 2016 年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理北京卷精編版)（1）熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中。圖 1 為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值 R 隨溫度 t 化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力__________（選填“增強”或“減弱”）；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的影響更__________（選填“敏感”或“不敏感”）。（2）利用圖 2 裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。①為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的。A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量和勢能變化量C．速度變化量和高度變化量②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是。A．交流電源 B．刻度尺 C．天平（含砝碼）③實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖 3 所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點 A、B、C，測得它們到起始點 O 的距離分別為hA、hB、hC。已知當?shù)刂亓铀俣葹?g，打點計時器打點的周期為 T。設重物的質(zhì)量為 m。從打Ｏ點到打Ｂ點的過程中，重物的重力勢能變化量 ＝，動能變化量 ＝。④大多數(shù)學生的實驗結果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是。A．利用公式 計算重物速度B．利用公式 計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實驗取平均值的方法⑤某同學想用下述方法研究機械能是否守恒，在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點 O 的距離 h，計算對應計數(shù)點的重物速度 v，描繪 v2-h 圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確。1．現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律．實驗裝置如圖 1 所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上 A 點處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細繩與一質(zhì)量為 m 的砝碼相連；遮光片兩條長邊與導軌垂直；導軌上 B 點有一光電門，可以測試遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間 t，用 d 表示 A 點到導軌低端 C 點的距離，h 表示 A 與 C 的高度差，b表示遮光片的寬度，s 表示 A，B 兩點的距離，將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過 B 點時的瞬時速度．用 g 表示重力加速度．完成下列填空和作圖；（1）若將滑塊自 A 點由靜止釋放，則在滑塊從 A 運動至 B 的過程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢能的減小量可表示為．動能的增加量可表示為．若在運動過程中機械能守恒， 與 s 的關系式為（2）多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點（A 點）下滑，測量相應的 s 與 t 值，結果如下表所示：1 2 3 4 5s（m） 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400t（ms） 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43（ ×104s﹣2） 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39以 s 為橫坐標， 為縱坐標，在答題卡上對應圖 2 位置的坐標紙中描出第 1 和第 5 個數(shù)據(jù)點；根據(jù) 5 個數(shù)據(jù)點作直線，求得該直線的斜率k=×104m﹣1．?s﹣2 （保留 3 位有效數(shù)字）．由測得的 h、d、b 、M 和 m 數(shù)值可以計算出 直線的斜率 ko，將 k 和 ko 進行比較，若其差值在試驗允許的范圍內(nèi)，則可認為此試驗驗證了機械能守恒定律．2．現(xiàn)要驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺。（1）填入適當?shù)墓交蛭淖?，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）：①小車自斜面上方一固定點Ａ1 從靜止開始下滑至斜面底端Ａ2 ，記下所用的時間②用米尺測量Ａ1 與Ａ2 之間的距離 s，則小車的加速度 ____________。③用米尺Ａ1 相對于Ａ2 的高 h。設小車所受重力為 mg，則小車所受的合外力Ｆ＝________。④改變_________________，重復上述測量。⑤以 h 為橫坐標， 為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作用作圖。如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。（2）在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學設計的方案是：①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測量此時Ａ1 點相對于斜面底端Ａ2 的高度 ho。②進行（1）中的各項淐。③計算與作圖時用（h－h(huán)o）代替 h。對此方案有以下幾種評論意見：A．方案正確可行B．方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。C．方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關。其中合理的意見是________。3．某同學利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究，一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連:彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣，如圖（a）所示。向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放。小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。回答下列問題：（1）本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能 Ep 與小球拋出時的動能 Ek相等。已知重力加速度大小為 g，為求得 Ek，至少需要測量下列物理量中的（填正確答案標號）。A．小球的質(zhì)量 mB．小球拋出點到落地點的水平距離 sC．桌面到地面的高度 hD．彈簧的壓縮量△xE.彈簧原長 l0（2）用所選取的測量量和已知量表示 Ek，得 Ek=。（3）圖（ b）中的直線是實驗測量得到的 s—△x 圖線。從理論上可推出，如果h 不變。m 增加， s—△x 圖線的斜率會（填“增大”、“減小”或“不變”）；