2019年高考物理二轮复习 专题十二 力学和热学实验与创新训练.doc

2019年高考物理二轮复习 专题十二 力学和热学实验与创新训练考向1探究弹力和弹簧伸长的关系例1(xx·新课标·23)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系实验装置如图1所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.图1P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.8(m/N)0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：_；_.(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图2给出的坐标纸上画出n图像图2(3)图2中画出的直线可近似认为通过原点若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_ N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式为k_ N/m.解析(1)根据胡克定律有mgk(xx0)，解得k N/m81.7 N/m，0.012 2 m/N.(2)n图像如图所示(3)根据图像可知，k与n的关系表达式为k N/m，k与l0的关系表达式为k N/m.答案(1)81.70.012 2(2)见解析图(3)(在之间均可)(在之间均可)以题说法实验数据处理方法：(1)列表法将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系(2)图象法根据记录的实验数据在直角坐标系内进行作图若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点过直线或在直线两侧均匀分布(3)函数法往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式 如图3为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：图3钩码数n012345刻度尺读数xn(cm)2.624.175.707.228.8410.43已知所有钩码的质量可认为相同且为m050 g，当地重力加速度g9.8 m/s2.请回答下列问题：(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k_ N/m.(结果保留两位有效数字)(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较_(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)答案(1)32(2)没有影响解析(1)根据胡克定律k(xx0)nm0g，代入数据求k，再求平均得k32 N/m；(2)因在计算弹力时把弹簧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值没有影响考向2验证力的平行四边形定则例2(xx·江苏·11)小明通过实验验证力的平行四边形定则图4(1)实验记录纸如图4所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点三个力的大小分别为：F13.30 N、F23.85 N和F34.25 N请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响实验装置如图5所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹重复上述过程，再次记录下N的轨迹图5两次实验记录的轨迹如图6所示过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为_图6(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？_(填写选项前的字母)A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项解析(1)作出的图示如图所示(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即FaFb.(3)根据题图可知，选项B、D正确，选项A、C错误(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差答案(1)见解析图(F合4.64.9 N都算对)(2)FaFb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)以题说法1.本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”2对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点 有同学利用如图7所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码的个数读出三根绳子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列问题：图7(1)改变钩码个数，实验能完成的是_A钩码的个数N1N22，N34B钩码的个数N1N33，N24C钩码的个数N1N2N34D钩码的个数，N13，N24，N35(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：_；_；_.答案(1)BCD(2)标记结点O的位置钩码的个数N1、N2、N3OA、OB、OC三段绳子的方向解析(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图所以先明确受力点，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示因此要做好记录，需从力的三要素角度出发：需记录O点的位置；钩码的个数N1、N2、N3；拉力FTOA、FTOB、FTOC的方向考向3探究加速度与力、质量的关系例3如图8所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图图中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，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦图8 (1)下列说法正确的是()A一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B实验时应先接通电源后释放小车C实验中m2应远小于m1D测力计的读数始终为(2)如图9为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出由此可求得小车的加速度的大小是_ m/s2.(交流电的频率为50 Hz，结果保留二位有效数字)图9(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aF图象，可能是下列哪个选项中的图象()解析(1)该实验要平衡摩擦力，故A错误；拉力可由测力计示数获得，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误；由于重物向下加速运动，由牛顿第二定律：m2g2Fm2a，解得：F，故D错误；故选B.(2)根据匀变速直线运动的推论公式xaT2，有：a0.50 m/s2.(3)若没有平衡摩擦力，则当0FFf时，a0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以该同学测得的aF图象可能是选项C中的图象答案(1)B(2)0.50(3)C以题说法考试大纲规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理和验证机械能守恒定律这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用1由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为t0.02×5 s0.1 s.2求解瞬时速度利用做匀变速直线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如图10所示，打n点时的瞬时速度vn图103用“逐差法”求加速度如图11所示，a图11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t内的平均速度看做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. 某同学利用如图12甲所示装置来研究加速度与力的关系他将光电门1和2分别固定在长木板的A、B两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车(小车质量约为200克)，每次小车都从同一位置由静止释放图12(1)长木板右端垫一物块，其作用是用来_；(2)用游标卡尺测得遮光条的宽度为_ cm；(3)对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是_(填选项前字母)A1克 B5克 C10克 D40克(4)现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2，测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门1的时间t，通过描点作出线性图象，应作出_图象(填选项前字母)Atm Bt2mCm Dm答案(1)平衡摩擦力(2)0.52(3)BC(4)D解析(1)长木板右端垫一物块，调整后可以使小车的下滑分力与受到的摩擦力平衡(2)从游标卡尺读出：5 mm2×0.1 mm5.2 mm0.52 cm.(3)应使拉力远小于小车的重力，这时拉力才接近重物的重量，但如果选A，由于拉力太小，不容易观察，因此不能选A，只能选B、C.(4)实际验证的是mghMv2，而v，由于做出的图象为直线，因此应该做出m图象考向4探究动能定理例4(xx·天津·9(2)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等组装的实验装置如图13所示图13若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_.他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)A在接通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D正确在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D正确答案刻度尺、天平(包括砝码)D可在小车上加适量砝码(或钩码)CD以题说法明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似，可以进行知识与方法的迁移学会利用所学知识，对实验器材或实验方法加以重组，完成新的实验设计 在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图14所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：图14(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列_的点(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后_，打出一条纸带，关闭电源(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图15所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到O点间的距离分别用hA、hB、hC、hD、hE、表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为_，若拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为_图15(4)某同学以A点为起始点，以A点到各个计数点动能的增量Ek为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是_答案(1)间距相等(2)释放小车(3)F(hDhA)(4)外力所做的功等于物体动能的变化量解析(1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡(2)在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车(3)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度，即vD，故打下D点时的动能为EkDMv；拉力对小车做的功为WF(hDhA)(4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45°，可得出方程式EkW，故可得结论：外力所做的功等于物体动能的变化量考向5验证机械能守恒定律例5为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设计了一套实验装置，如图16所示当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms.将具有很好挡光效果的宽度为d3.8×103 m的黑色磁带贴在透明直尺上实验时，将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间ti与图中所示的高度差hi，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表格中M为直尺质量，取g9.8 m/s2)图16ti(103 s)vi(m·s1)EiMvMvhi(m)Mghi11.213.1321.153.310.58M0.060.58M31.003.782.24M0.232.25M40.954.003.10M0.323.14M50.900.41(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_.(2)请将表格中的数据填写完整(3)通过实验得出的结论是：_.(4)根据该实验，请你判断下列Ekh图象中正确的是()解析(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度，故直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可利用vi求出(2)第5点速度为v54.22 m/s.从第5点到第1点间动能的增加量为EkMvMv×M×(4.2223.132)4.01M.从第5点到第1点间重力势能的减少量为EpMgh5M×9.8×0.414.02M.(3)从表中数据可知，在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量(4)根据动能定理可知：MghEk，故Ekh的图象是一条过原点的直线，故C正确答案(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2)4.224.01M4.02M(3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量(4)C以题说法本实验数据处理的方法方法1：利用起点和第n点：验证ghnv.方法2：任取较远两点A、B：验证ghABvv.方法3：图象法 如图17甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood 17461807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示图17(1)实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态测量出_(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t.测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为_(已知重力加速度为g)(3)引起该实验系统误差的原因有_(写一条即可)(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出a与m之间的关系式：_(还要用到M和g)a的值会趋于_答案(1)挡光片中心(2)mgh(2Mm)()2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等(4)a重力加速度g解析(1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，系统的末速度为：v，则系统重力势能的减少量Epmgh，系统动能的增加量为：Ek(2Mm)v2(2Mm)()2，若系统机械能守恒，则有：mgh(2Mm)()2.(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a，当m不断增大，则a趋于g.考向6验证动量守恒定律例6在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图18甲、乙所示的两种装置：图18(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则_Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是_A直尺B游标卡尺C天平D弹簧测力计E秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为_(用装置图中的字母表示)解析(1)实验中必须用半径相等的小球，以满足对心碰撞；入射球的质量必须大于被碰球的质量，防止两球碰撞时入射球反弹，答案选C.(2)若采用图乙所示装置进行实验，只需要用直尺测量小球落地点到O点的距离和小球的质量，所以测量工具选择A、C即可(3)用图甲所示装置进行实验时，所得“验证动量守恒定律”的结论为m1OPm1OMm2ON.答案(1)C(2)AC(3)m1OPm1OMm2ON考向7用油膜法估测分子的大小例7 在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：a往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上b用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定c将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小d用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积e将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的字母)图19实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为A，测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴，将一滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后形成的油膜形状如图19所示，测得油膜占有的小正方形个数为X，每一个小方格的边长为a.(2)用以上字母表示油酸分子直径的大小d_.(3)从图中数得油膜占有的小正方形个数为X_.(4)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能不正确的是_A错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C计算油膜面积时，只数了完整的方格数D水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开解析(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)测定一滴酒精油酸溶液的体积(题中的d)准备浅水盘(a)形成油膜(b)描绘油膜边缘(e)测量油膜面积(c)计算分子直径(c)(2)计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积一滴酒精油酸溶液的体积×配制比例得：V0，再计算油膜面积，SX·a2最后计算分子直径d(3)按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜占有的小正方形个数为57个(4)同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，根据公式可知出现这种结果的原因可能是公式中的体积偏大或计算的油膜的面积偏小的原因错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，V偏大，故A正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积偏大，故B错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜的面积偏小，故C正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积偏小，故D正确本题要求选择不正确的，故选B.答案(1)dabec(2)(3)57(4)B12力学创新实验的分析技巧例6 (10分)用如图20所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A、重锤B相连将细线拉直，测出B离地面的高度h，将重锤从h高处静止释放，B落地后，测出A在木板上滑动的距离x；改变B释放高度重复实验，实验数据如下表所示图20实验次数123456h/cm10.015.020.025.030.035.0x/cm14.722.430.337.644.952.4(1)若测得A的质量mA3 kg，B的质量mB1 kg，A和B间细线的长度L112.0 cm，木板的长度l98.0 cm，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是_(用物理量的符号表示)(2)作出x随h变化的图象(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为_解析(1)由题意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距离x，A、B的质量mA、mB.从静止释放让它们运动到B着地，根据动能定理得：mBghmAgh(mAmB)v2从B着地到A停在木板上，根据动能定理得：mAv2mAg(xh)由解得：可知没有必要测量L和l.(2)作出x随h变化的图象如图所示(3)由得：xh根据数学知识得到图象中直线的斜率k由图得：k1.5代入数据得：1.5解得0.2答案(1)L、l(2分)(2)见解析图(4分)(3)0.2(4分)(限时：8分钟，满分：10分)(xx·广东·34(2)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系如图21(a)所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k_ N/m.(g取9.8 m/s2)图21砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_重复中的操作，得到v与x的关系如图(c)，由图可知，v与x成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比答案50相等滑块的动能正比压缩量的二次方解析加50 g砝码时，弹簧弹力F1mgk(l0l1)，加100 g砝码时F22mgk(l0l2)，FF2F1k(l1l2)，则k49.5 N/m，同理由加100 g砝码和加150 g砝码的情况可求得k50.5 N/m，则劲度系数50 N/m.使滑块通过两个光电门时的速度大小相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动弹性势能转化为滑块的动能图线是过原点的直线，所以v与x成正比，整个过程弹性势能转化为动能，即E弹Ekmv2，弹性势能与速度的二次方成正比，则弹性势能与弹簧压缩量x的二次方成正比(限时：45分钟)1(xx·全国大纲·22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图1所示拍摄时频闪频率是10 Hz，通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s2.图1单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_ m/s2(保留3位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的答案(1)4.30(2)a<g5.88 m/s2解析(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x3x12a1T2x4x22a2T2a又知T0.1 s联立以上各式得a4.30 m/s2(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度agsin g5.88 m/s2，因为a>a，所以斜面是粗糙的2(xx·浙江·21)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图2连接起来进行探究图2(1)某次测量如图3所示，指针示数为_ cm.图3钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表所示用表中数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m(重力加速度g10 m/s2)由表中数据_(填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数答案(1)16.00(有效数字位数正确，15.9616.05均可)(2)12.45(12.2012.80均可)能解析(1)刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为16.00 cm.(2)当A弹簧的弹力为FA10.50 N、FA21.00 N、FA31.50 N、FA42.00 N时，弹簧长度LA115.71 cm、LA219.71 cm、LA323.66 cm、LA427.76 cm，根据Fkx得k112.50 N/m、k212.66 N/m、k312.20 N/m，所以弹簧的劲度系数k12.45 N/m.根据表可以计算出弹簧每次的伸长量x，也可以根据Fkx计算弹簧的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过做Fx图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数)3(xx·广东汕头市4月第二次模拟)如图4甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置实验操作如下：图4(1)弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，测量_并记录为F.(2)弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端水平向左拉，使结点O静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及_(3)某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F.(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验若F的方向近似在_方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证答案(1)M(重物)的重力(2)细线Oa、Ob、Oc的方向(或三段细线的方向)(3)如图所示(4)竖直解析(1)两个弹簧测力计的合力等于悬挂重物的重力，需要先测量出悬挂重物M的质量，便于求出该重物的重力(2)记录下细线Oa、Ob、Oc的方向作为两个弹簧测力计拉力和悬挂重物重力的方向(4)F方向与悬挂重物的重力方向应该在同一直线上，即竖直方向4(xx·新课标·22)某同学利用图5(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到回答下列问题：图5(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系(2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析(1)由图像可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系(2)am图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力(3)本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量5为了探究机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图6所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：图6A小车B钩码C一端带滑轮的木板D细线E电火花计时器F纸带G毫米刻度尺H低压交流电源I220 V的交流电源(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是_(填写器材序号)，还应补充的器材是_(2)实验中得到了一条纸带如图7所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号06)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T.则打点2时小车的速度v2_；若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为_图7(3)在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出d图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为_答案(1)H天平(2)或mg(d5d1)(Mm)(vv)(3)g解析(1)电火花计时器需接通220 V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M.(2)打点2时的速度等于点1到点3之间的平均速度，即v2或；根据机械能守恒，整个系统减少的重力势能等于整个系统增加的动能，即mg(d5d1)(Mm)(vv)(3)根据v22ad，因此d图线的斜率就是加速度，而对钩码进行受力分析可知：mgFTma，而对小车FTMa，因此可得ag.6(xx·山东·21)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图8所示在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；图8改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如图9所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；图9滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在如图10给定坐标纸上作出FG图线图10(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留2位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)答案(1)见解析图(2)0.40(0.380.42均正确)(3)解析(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧(2)根据FG，FG图线的斜率反映了滑块与木板间的动摩擦因数，所以0.40.(3)根据牛顿第二定律，P落地后，滑块运动的加速度的大小为ag，且P落地后滑块的位移xsh，根据速度和位移的关系得0v22ax所以滑块的最大速度v7某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图11所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力图11(1)若已得到打点纸带如图12所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选_段来计算A的碰前速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)图12(2)已测得小车A的质量m10.40 kg，小车B的质量m20.20 kg，由以上测量结果可得：碰前mAvmBvB_ kg·m/s；碰后mAvAmBvB_ kg·m/s.并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等(计算结果都保留三位有效数字)答案(1)BCDE(2)0.4200.417解析(1)小车A碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BC段；CD段上所打的点由稀变密；可见在CD段A、B两小车相互碰撞A、B撞后一起做匀速运动，所打出的点又应是间距均匀的故应选DE段计算碰后速度(2)碰前mAvAmBvB0.420 kg·m/s.碰后：mAvAmBvB(mAmB)v0.417 kg·m/s.其中，vABC/t1.05 m/s.vAvBDE/t0.695 m/s.通过计算可以发现，在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的质量与速度的乘积之和是相等的8在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，将6 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液用注射器取适量溶液滴入量筒，测得每滴入75滴，量筒内的溶液增加1 mL.用注射器把1滴这样的溶液滴入表面撒有痱子粉的浅水盘中，把玻璃板盖在浅盘上并描出油酸膜边缘轮廓，如图13所示已知玻璃板上正方形小方格的边长为1 cm，则油酸膜的面积约为_ m2(保留两位有效数字)由以上数据，可估算出油酸分子的直径约为_ m(保留两位有效数字)图13答案1.2×1027.0×1010解析正方形小方格的边长为1 cm，则每个小方格的面积为1 cm21×104 m2，油膜所占方格的个数以超过半格算一格，不够半格舍去的原则，对照图像可得共占据方格115个，所以油膜面积约为115×1×104 m21.15×102 m2.油膜为单分子薄膜，即油膜厚度等于分子直径，所以有d7.0×1010 m.