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2019-2020年高三物理復習 專題十 實驗技能與創(chuàng)新 第1課時 力學實驗與創(chuàng)新講義 專題定位　高考對學生實驗的考查，主要有以下十九個實驗：①長度的測量；②研究勻變速直線運動；③探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系；④驗證力的平行四邊形定則；⑤驗證動量守恒定律；⑥研究平拋物體的運動；⑦驗證機械能守恒定律；⑧用單擺測定重力加速度；⑨用油膜法估測分子的大小；⑩用描跡法畫出電場中平面上的等勢線；?測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)；?描繪小電珠的伏安特性曲線；?把電流表改裝為電壓表；?測定電源的電動勢和內(nèi)阻；?用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學元件；?練習使用示波器；?傳感器的簡單應(yīng)用；?測定玻璃的折射率；?用雙縫干涉測光的波長． 高考除了對課本中原有的學生實驗進行考查外，還增加了對演示實驗的考查，利用學生所學過的知識，對實驗器材或?qū)嶒灧椒右灾亟M，來完成新的實驗設(shè)計．設(shè)計型實驗將逐步取代對課本中原有的單純學生實驗的考查． 應(yīng)考策略　1.熟知各種器材的特性.2.熟悉課本實驗， 抓住實驗的靈魂——實驗原理，掌握數(shù)據(jù)處理的方法，熟知兩類誤差分析． 第1課時　力學實驗與創(chuàng)新 一、游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù) 例1　用游標卡尺測得某樣品的長度如圖1甲所示，其讀數(shù)L＝________mm；用螺旋測微器測得該樣品的外邊長a如圖乙所示，其讀數(shù)a＝________mm. 圖1 解析　根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)方法，讀數(shù)為20 mm＋30.05 mm＝20.15 mm.根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法，讀數(shù)為1.5 mm＋23.00.01 mm＝1.730 mm. 答案　20.15　1.730 以題說法　1.游標卡尺的讀數(shù)方法：由主尺讀出整毫米數(shù)l0，從游標尺上讀出與主尺上某一刻度對齊的格數(shù)n，則測量值(mm)＝(l0＋n精確度) mm.注意：(1)游標卡尺的精確度一般為游標尺上總刻度數(shù)的倒數(shù)．(2)游標卡尺不需要估讀． 2．螺旋測微器的讀數(shù)方法：測量值(mm)＝固定刻度指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度上與固定刻度基線所對的刻度值(注意刻度值要估讀一位)0.01 mm. 　(1)用螺旋測微器測量一小球的直徑，結(jié)果如圖2甲所示，則小球的直徑d＝________ mm. 　 圖2 (2)知識的遷移能力是非常重要的，應(yīng)用螺旋測微器的原理，解決下面的問題：在一些用來測量角度的儀器上，有一個可轉(zhuǎn)動的圓盤，圓盤的邊緣標有角度刻度．為了較準確地測量出圓盤轉(zhuǎn)動的角度，在圓盤外側(cè)有一個固定不動的游標，上面共有10個分度，對應(yīng)的總角度為9度．如圖乙中畫出了游標和圓盤的一部分．讀出此時圓盤的零刻度線相對于游標零刻度線轉(zhuǎn)過的角度為________度． 答案　(1)10.975　(2)20.6 解析　(1)螺旋測微器主尺讀數(shù)為10.5 mm，可動刻度一共50個格，代表0.5 mm，每個格表示0.01 mm，第47.5個格與固定刻度基線對齊，因此可動刻度的讀數(shù)為0.475 mm，故螺旋測微器的讀數(shù)為10.975 mm. (2)主尺部分的讀數(shù)為20度，游標尺一共10個格，每個格代表0.1度，第6個格對齊，故游標尺的讀數(shù)為0.6度，因此一共是20.6度． 二、驗證力的平行四邊形定則 例2　圖3甲是“驗證力的平行四邊形定則”的實驗裝置，請完成實驗操作與記錄： (1)將彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線ac掛一重物G，如圖中虛線所示，記錄：測力計A的讀數(shù)F0. (2)用彈簧測力計B的掛鉤拉另一細線的b端，該細線的另一端系在細線ac上的O點處，手持測力計B保持水平方向緩慢向左拉，到達如圖所示位置，記錄：O點的位置、________、________、________、________和細線Oc的方向． (3)某同學已作出FA、FB和合力理論值F′的圖示，請在圖乙中作出合力實驗值F的圖示，比較F′和F的大小和方向，可以得出結(jié)論：互成角度的________遵循平行四邊形定則． 圖3 答案　(2)測力計A的讀數(shù)　測力計B的讀數(shù)　細線Oa的方向　細線Ob的方向　(3)以表示FA、FB的線段為鄰邊作平行四邊形，其對角線所表示的力就是合力實驗值的大小和方向，如圖所示　兩個力(或兩個共點力)的合成 以題說法　1.本實驗考查的重點是“力作用效果的等效性”． 2．對實驗步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點． 　某同學找到一條遵循胡克定律的橡皮筋來驗證力的平行四邊形定則，設(shè)計了如下實驗： 圖4 (1)將橡皮筋的兩端分別與兩條細線相連，測出橡皮筋的原長； (2)將橡皮筋一端細線用釘子固定在豎直板上M點，在橡皮筋的中點O再用細線系重物，自然下垂，如圖4甲所示． (3)將橡皮筋另一端細線固定在豎直板上的N點，如圖乙所示． 為完成實驗，下述操作中需要的是________． A．橡皮筋兩端連接的細線長度必須相同 B．要測量圖甲中橡皮筋Oa的長度和圖乙中橡皮筋Oa、Ob的長度 C．M、N兩點必須在同一高度處 D．要記錄圖甲中O點的位置及過O點的豎直方向 E．要記錄圖乙中結(jié)點O的位置、過結(jié)點O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向 答案　BE 解析　橡皮筋兩端連接的細線長度不需要必須相同，M、N兩點可以不在同一高度處，不需要記錄題圖甲中O點的位置及過O點的豎直方向．由于已經(jīng)測出橡皮筋的原長，只需要測量題圖甲中橡皮筋Oa的長度和題圖乙中橡皮筋Oa、Ob的長度，需要記錄題圖乙中結(jié)點O的位置、過結(jié)點O的豎直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向．操作中需要的是B、E. 三、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 例3　通過“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗，我們知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同．已知一根原長為L0、勁度系數(shù)為k1的長彈簧A，現(xiàn)把它截成長為L0和L0的B、C兩段，設(shè)B段的勁度系數(shù)為k2，C段的勁度系數(shù)為k3，關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學們做出了如下猜想： 甲同學：既然是同一根彈簧截成的兩段，所以k1＝k2＝k3 乙同學：彈簧越短勁度系數(shù)越大，所以k1k2>k3 (1)為了驗證猜想，可以通過實驗來完成，實驗所需的器材除鐵架臺外，還需要的器材有________． (2)簡要實驗步驟如下，請完成相應(yīng)填空． A．將彈簧A懸掛在鐵架臺上，用刻度尺測量彈簧A的長度L0； B．在彈簧A的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)(如n個)并用刻度尺測量彈簧的長度L1； C．由F＝mg計算彈簧的彈力；由x＝L1－L0計算出彈簧的伸長量．由k＝計算彈簧的勁度系數(shù)； D．改變________，重復實驗步驟B、C，并求出彈簧A的勁度系數(shù)k1的平均值； E．按要求將彈簧A剪斷成B、C兩段，重復實驗步驟A、B、C、D.分別求出彈簧B、C的勁度系數(shù)k2、k3的平均值．比較k1、k2、k3得到結(jié)論． (3)圖5是實驗得到的圖線．根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度有怎樣的關(guān)系？ 圖5 答案　(1)刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼　(2)鉤碼的個數(shù)　(3)同一根彈簧上截下的幾段，越短的段，勁度系數(shù)越大(或同一根彈簧上截下的幾段，越長的段，勁度系數(shù)越小) 四、以打點計時器或光電門為工具的力學實驗 例4　某學習小組在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用如圖6所示的氣墊導軌裝置來測小車的加速度，由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2. 圖6 (1)通過兩個光電門的瞬時速度分別為v1＝________，v2＝________.在計算瞬時速度時應(yīng)用的物理方法是________________．(填“極限法”“微元法”或“控制變量法”)． (2)則滑塊的加速度可以表示為a＝________(用題中所給物理量表示)． (3)該學習小組在測出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，由于滑塊在氣墊導軌上運動時空氣阻力很小，可用上述實驗裝置來驗證機械能守恒定律，為此還需測量的物理量是________和________，機械能守恒的表達式為________________(用題中所給物理量和測量的物理量表示)． 解析　(1)小車通過兩個光電門的瞬時速度等于小車通過光電門這段時間內(nèi)的平均速度，故瞬時速度分別為和.時間取的越短，瞬時速度越接近平均速度，故采用了極限法；(2)根據(jù)運動學公式2aL＝v－v，代入可求得加速度a＝(－)；(3)要驗證機械能守恒就要看沙桶重力勢能的減少量和系統(tǒng)動能的增加量是否相等，因此需要測量沙桶的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M，機械能守恒定律的表達式為mgL＝(M＋m)d2(－)． 答案　(1)　　極限法　(2)(－) (3)沙桶的質(zhì)量m　滑塊的質(zhì)量M mgL＝(M＋m)d2(－) 以題說法　在《考試大綱》規(guī)定的力學實驗中有二個涉及打點計時器：研究勻變速直線運動和驗證機械能守恒定律．在創(chuàng)新實驗中也經(jīng)常涉及打點計時器．這類實驗的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常見有以下三大應(yīng)用． 1．由紙帶確定時間 要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測量和計算，一般每五個點取一個計數(shù)點，這樣時間間隔為Δt＝0.025 s＝0.1 s. 2．求解瞬時速度 利用做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度．如圖7所示，打n點時的速度vn＝ 圖7 3．用“逐差法”求加速度 如圖8所示，a＝ 圖8 有些實驗用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量，具體做法如下： (1)求瞬時速度：把遮光條(寬度為d)通過光電門的時間Δt內(nèi)的平均速度看做物體經(jīng)過光電門的瞬時速度，即v＝. (2)求加速度：若兩個光電門之間的距離為L，則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，即a＝. 　(xx四川8(2))如圖9所示，某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實驗： 圖9 ①為達到平衡阻力的目的，取下細繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運動． ②連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖10所示的紙帶．紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G.實驗時小車所受拉力為0.2 N，小車的質(zhì)量為0.2 kg. 圖10 請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化ΔEk.補填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點后第四位). O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 分析上述數(shù)據(jù)可知：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk.與理論推導結(jié)果一致． ③實驗前已測得托盤質(zhì)量為7.710－3kg，實驗時該組同學放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg(g取9.8 m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點后第三位)． 答案?、賱蛩僦本€?、?.111 5　0.110 5?、?.015 解析?、赪＝FxOF＝0.255.7510－2 J＝0.111 5 J vF＝ m/s＝1.051 m/s ΔEk＝mv＝0.21.0512 J＝0.110 5 J ③設(shè)放入砝碼質(zhì)量為m，則 (m＋7.710－3 kg)g－0.2 N＝(m＋7.710－3 kg)a① 對小車：a＝＝ m/s2＝1 m/s2② 聯(lián)立①②得：m＝0.015 kg 14．力學創(chuàng)新實驗的分析技巧 審題示例 (xx新課標Ⅰ22)(7分)圖11為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖．實驗步驟如下： 圖11 ①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M，重物的質(zhì)量m，用游標卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s； ②調(diào)整輕滑輪，使細線水平； ③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB，求出加速度a； ④多次重復步驟③，求a的平均值 ； ⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ. 回答下列問題： (1) 測量d時，某次游標卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖12所示．其讀數(shù)為________ cm. 圖12 (2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________. (3)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ＝________. (4)如果細線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于____________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)． 審題模板 答題模板 (1)0.9 cm＋120.05 mm＝0.960 cm (2分) (2)因為vA＝，vB＝，又由2as＝v－v， 得a＝[()2－()2] (2分) (3)設(shè)細線上的拉力為FT，則mg－FT＝m，F(xiàn)T－μMg＝M 兩式聯(lián)立得μ＝ (2分) (4)細線沒有調(diào)整到水平，屬于實驗方法粗略，這樣會引起系統(tǒng)誤差． (1分) 答案　(1)0.960　(2)[()2－()2] (3)　(4)系統(tǒng)誤差 　為了探究合外力做功與物體動能改變的關(guān)系，某同學設(shè)計了如下實驗方案： 第一步：如圖13甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘下連一紙帶，穿過打點計時器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運動． 第二步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細繩和重錘，將打點計時器安裝在木板靠近滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器． 第三步：接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始加速運動，打出的紙帶如圖丙所示．其中打下計數(shù)點O時，滑塊的速度為零，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T. 圖13 (1)根據(jù)紙帶求打點計時器打E點時滑塊的速度vE＝________. (2)已知重錘質(zhì)量為m，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，合外力在OE段對滑塊做功的表達式WOE＝________. (3)利用圖丙數(shù)據(jù)求出各段合外力對滑塊所做的功W及A、B、C、E各點的速度v.以v2為縱軸，以W為橫軸建立坐標系，作出v2－W圖象，發(fā)現(xiàn)它是一條過坐標原點的傾斜直線，測得直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M＝________. 答案　(1)　(2)mgs5　(3) 解析　(1)根據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度可得vE＝. (2)本實驗中將重錘的重力當作合外力，合外力在OE段對滑塊做的功為mgs5. (3)根據(jù)動能定理有W＝Mv2，得v2＝W，所以＝k，M＝. (限時：45分鐘) 1． (xx廣東34(1))研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖1(a)所示，其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出． 圖1 ①部分實驗步驟如下： A．測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車 C．將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連 D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實驗步驟的正確順序是：__________(用字母填寫)． ②圖(b)中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T＝______ s. ③計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v5＝________. ④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應(yīng)為a＝________. 答案?、貲CBA?、?.1?、? ④ 解析?、跁r間t＝nT0＝50.02 s＝0.1 s(n為相鄰兩個計數(shù)點的間隔數(shù))．③在勻變速直線運動中：中間時刻的速度等于平均速度．④取s1′＝s1＋s2＋s3，s2′＝s4＋s5＋s6，則：T′＝3T，就可用Δs′＝s2′－s1′＝aT′2求a. 2． 橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實際都表明k＝，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學上稱之為楊氏模量． (1)在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是________． A．N B．m C．N/m D．Pa (2)用如圖2甲所示的實驗裝置可以測量出一段橫截面積是圓形的橡皮筋的楊氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺測得橡皮筋的長度L＝20.00 cm，利用測量工具a測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D＝4.000 mm，那么測量工具a應(yīng)該是________________． 圖2 (3)用如圖甲所示的裝置就可以測出這種橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗記錄．處理數(shù)據(jù)時，可在圖乙中作出F－x的圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝______N/m.(保留兩位有效數(shù)字) 拉力F(N) 5 10 15 20 25 伸長量x(cm) 1.6 3.2 4.8 6.4 8 (4)這種橡皮筋的楊氏模量Y＝____.(保留一位有效數(shù)字) 答案　(1)D　(2)螺旋測微器(或千分尺)　(3)圖象見解析圖　3.1102　(4)5106 Pa 解析　(1)根據(jù)表達式k＝得：Y＝ 已知k的單位是N/m，L的單位是m，S的單位是m2，所以Y的單位是N/m2，也就是Pa，故選D. (2)測量橡皮筋未受到拉力時的直徑用螺旋測微器(或千分尺)． (3) 根據(jù)F＝kx可知，圖象的斜率大小等于勁度系數(shù)大小，由圖象求出勁度系數(shù)為k＝3.1102 N/m. (4)根據(jù)Y＝求得，Y≈5106 Pa. 3． (xx安徽21Ⅰ)根據(jù)單擺周期公式T＝2π，可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D3所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺． 圖3　　　　　　　　　圖4 (1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖4所示，讀數(shù)為________mm. (2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有________． a．擺線要選擇細些的、伸縮性小些的、并且盡可能長一些 b．擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5，在釋放擺球的同時開始計時，當擺球回到開始位置時停止計時，此時間間隔Δt即為單擺周期T e．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5，釋放擺球，當擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間Δt，則單擺周期T＝ 答案　(1)18.6　(2)abe 解析　(1)十分度游標尺的第6個刻度線與主尺刻度線對齊，所以讀數(shù)為18.6 mm.(2)對于單擺，擺線質(zhì)量可忽略且不可伸長，所以應(yīng)選伸縮性小的細線，擺球應(yīng)選密度較大、體積小的鋼球；為使擺動周期長些，由T＝2π 知，擺線應(yīng)長些，所以選項a、b正確，為使單擺具有等時性，擺角應(yīng)小于5 ，要減小測量周期的誤差，計時起點應(yīng)選在擺球的平衡位置，且測量多次(N)全振動的總時間(Δt)，然后再算出周期T＝，選項e正確． 4．用圖5所示的裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗． 圖5 (1)為了減小長木板對小車摩擦力的影響，必須在長木板________(填“遠離”或“靠近”)滑輪的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車能單獨在長木板上做________運動． (2)為了驗證小車的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系，必須采用________法． (3)保持小車受力不變，測量不同質(zhì)量的小車在這個力作用下的加速度．某次實驗中打出如圖6所示的紙帶(打點計時器電源的頻率為50 Hz)，則這個加速度值a＝______m/s2. 圖6 (4)某同學把實驗得到的幾組數(shù)據(jù)畫成圖7的a－m圖象，為了更直觀描述小車的加速度跟其質(zhì)量的關(guān)系，請你根據(jù)他的圖象在圖8中畫出a－圖象． 圖7 圖8 答案　(1)遠離　勻速直線　(2)控制變量　(3)0.8(或0.80)　(4)如圖所示 解析　(1)為了減小長木板對小車摩擦力的影響，必須平衡摩擦力，在長木板遠離滑輪的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車能單獨在長木板上做勻速直線運動． (2)由于小車的加速度與合外力和質(zhì)量有關(guān)，為了驗證小車的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系，必須采用控制變量法． (3)根據(jù)紙帶，由0.035 3 m－0.019 3 m＝2a(5/f)2解得a＝0.8 m/s2. (4)某同學把實驗得到的幾組數(shù)據(jù)畫成題圖所示的a－m圖象，為了更直觀描述小車的加速度跟其質(zhì)量的關(guān)系，可根據(jù)他的圖象上的一些數(shù)據(jù)點，畫出a－圖象． 5． “動能定理”和“機械能守恒定律”是物理學中很重要的兩個力學方面的物理規(guī)律．有一名同學設(shè)計了如圖9甲所示的實驗裝置．一個電磁鐵吸住一個小鋼球，當將電磁鐵斷電后，小鋼球?qū)⒂伸o止開始向下加速運動．小鋼球經(jīng)過光電門時，計時裝置將記錄小鋼球通過光電門所用的時間t，用直尺測量出小鋼球由靜止開始下降至光電門時的高度h. 圖9 (1)這名同學為了驗證“動能定理”，用游標卡尺測量了小鋼球的直徑，結(jié)果如圖乙所示，他記錄的小鋼球的直徑d＝________cm. (2)這名同學在驗證“動能定理”的過程中，忽略了空氣阻力的影響，除了上述的數(shù)據(jù)之外是否需要測量小鋼球的質(zhì)量？________(填“需要”或“不需要”) (3)該同學如果打算用這套裝置驗證機械能守恒定律，下面的做法能提高實驗精度的是 (　　) A．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的直徑 B．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的直徑 C．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的質(zhì)量 D．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的質(zhì)量 答案　(1)1.00　(2)不需要　(3)AC 解析　(1)游標卡尺讀數(shù)時，先讀主尺為10 mm，再讀游標尺，共10個格，每個格代表0.1 mm，第0個格與主尺刻度線對齊，故游標卡尺讀數(shù)為10.0 mm，因此小鋼球的直徑為1.00 cm；(2)在驗證動能定理時，我們使用的方法是驗證mgh＝mv2，v＝，因為兩邊都有質(zhì)量，故不需要測質(zhì)量；(3)由于空氣阻力的影響，實際的方程應(yīng)該是mgh－Ffh＝mv2，v＝，可以推得gh－＝v2，v＝，所以質(zhì)量越大，越小，可以提高精確性，C正確；另外從推導過程來看d越小，速度的測量越精確，所以A正確． 6． 為了測定滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ，某同學設(shè)計了如圖10所示的實驗裝置，其中圓弧形滑槽末端與桌面相切．第一次實驗時，滑槽固定于桌面右端，末端與桌子右端M對齊，滑塊從滑槽頂端由靜止釋放，落在水平面的P點；第二次實驗時，滑槽固定于桌面左側(cè)，測出末端N與桌子右端M的距離為L，滑塊從滑槽頂端由靜止釋放，落在水平面的Q點，已知重力加速度為g，不計空氣阻力． 圖10 (1)實驗還需要測出的物理量是________(用選項前字母表示)． A．滑槽的高度h B．桌子的高度H C．O點到P點的距離d1 D．O點到Q點的距離d2 E．滑塊的質(zhì)量m (2)根據(jù)(1)中測出的物理量，寫出動摩擦因數(shù)μ的表達式是μ＝________. (3)如果第二次實驗時，滑塊沒有滑出桌面，測得滑行距離為s.則動摩擦因數(shù)可表示為μ＝________. 答案　(1)BCD　(2)　(3) 解析　(1)還需要測出的物理量是桌子的高度H、O點到P點的距離d1、O點到Q點的距離d2；故應(yīng)填寫B(tài)CD. (2)根據(jù)題意，由動能定理可得－μmgL＝m()2－m()2，t＝ ，解得μ＝. (3)根據(jù)題意，由動能定理可得－μmgs＝0－m()2，t＝ ，解得μ＝. 7． (xx新課標Ⅱ22)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11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． 圖11 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m B．小球拋出點到落地點的水平距離s C．桌面到地面的高度h D．彈簧的壓縮量Δx E．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12中的直線是實驗測量得到的s－Δx圖線．從理論上可推出，如果h不變．m增加，s－Δx圖線的斜率會________(填“增大”、“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，s－Δx圖線的斜率會________(填“增大”、“減小”或“不變”)．由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知，Ep與Δx的__________次方成正比． 圖12 答案　(1)ABC　(2)　(3)減小　增大　二 解析　(1)小球離開桌面后做平拋運動，設(shè)桌面到地面的高度為h，小球拋出點到落地點的水平距離為s，則有 h＝gt2，s＝v0t，解得v0＝＝s 所以Ek＝mv＝. 由此可知需要測量的量有m、s、h，故選A、B、C. (2)由(1)的解析知Ek＝. (3)在Δ x相同的情形下，彈簧的彈性勢能相同，由Ep＝mv可知：①在m增加時，速度v0減小，因而h不變時s減小，故圖線的斜率減?。? ②m不變時，v0不變，h增加時，時間變長，s變大，故圖線的斜率增大． 由s－Δx圖象可知，s正比于Δx，即s＝kΔx. 則Ep＝mv＝＝Δx2＝k′Δx2 所以Ep與Δx的二次方成正比．