《2022届新高考物理二轮学案-专题七 第13讲 力学实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022届新高考物理二轮学案-专题七 第13讲 力学实验.docx（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题七物理实验第13讲力学实验核心考点1“读数类”测量【高考真题引领】1(2021湖南高考)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h_cm；(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：n123456(a/ms2)0.0870.1800.2600.4250.519根据表中数据在图(c)上描点，绘
2、制图线如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是_m/s2(保留三位有效数字)。思维分析考查角度游标卡尺的读数、加速度与合外力的关系解题关键10分度的游标卡尺以毫米为单位，小数点后有2位数字，不需要估读；画出图像，由牛顿第二定律，求出加速度a与n的关系解析：(1)垫块的厚度为h1 cm20.1 mm1.02 cm(5)绘制图线如图；根据mgma可知a与n成正比关系，则根据图像可知，斜率k解得a0.342 m/s2答案：(1)1.020342【知识方法深化】1毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。2游标卡尺的读数游标尺/mm精度/mm测量结果(游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线对正时)/mm
3、刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.1 0.1主尺上读的毫米数0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数0.02n3.螺旋测微器的读数：测量值固定刻度整毫米数半毫米数(是否露出)可动刻度读数(含估读)0.01 mm。【精选典题练透】2某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm。 甲乙解析：用毫米刻度尺测量时，读数应读到mm的下一位，即长度测量值为60.10 cm；题图乙中游标卡尺为五十分度，精确度为0.02 mm，主尺读数为4 mm，游标尺第6条刻度与主尺刻度线对齐，故游标尺读数
4、为60.02 mm0.12 mm，所以金属杆直径测量值为4.12 mm。答案：60.104.123(1)图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)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。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50条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为1.00 mm，所以该圆筒外径测量值为25.00 mm2.500 cm。(2)螺旋测微器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
5、mm，因此金属棒的直径测量值为2.823 mm。答案：(1)2.500(2)2.823(2.8222.825均对)核心考点2“纸带类”实验【高考真题引领】1(2020全国卷)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。(1)已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB_m/s，打出P点时小车的速度大小vP_m/s(结果均保留2位小数)。(2)若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出
6、的数据中求得的物理量为_。思维分析考查角度验证动能定理；利用纸带求物体的瞬时速度解题关键匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度，利用纸带信息通过求解平均速度解决瞬时速度；合外力做功等于动能的变化解析：(1)由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度vBm/s0.36 m/svP m/s1.80 m/s(2)由于小车运动过程中WGWFf0，所以要想验证动能定理只需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功即可，所以还需要测量对应的B、P之间的距离。答案：(1)0.361.80(2) B、P之间的距离【知识方法深化】1对纸带类实验的理解纸带类实验是力学实验中出现率最高的内容，多以课本实验为
7、蓝本进行升级变形，从整体角度看，力学中的四个打点描迹类实验都存在共性，因此在某种程度上可以做到“一个装置多种用途”的效果。实验名称原理公式利用纸带测量的物理量研究匀变速直线运动vxmxn(mn)aT2瞬时速度和加速度验证牛顿运动定律Fma加速度验证机械能守恒定律mghmv22mv12瞬时速度和下落的高度探究动能定理Wmv22mv12功和瞬时速度验证动量守恒定律m1v1m2v2m1v1m2v2瞬时速度2.纸带类实验的两个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点，计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后
8、，再释放纸带。【精选典题练透】考向1测量重力加速度2.(2021广东深圳一模)某兴趣小组在学习了自由落体运动以后想自己设计一个实验测量重力加速度。从实验室找到一个光电门和一个四边都为d的等宽“口”字型铁片，以及游标卡尺，该小组设计了如图甲所示装置。(1)如图乙，先用游标卡尺测得“口”字型铁片遮光宽度d2.30 mm，该读数是游标尺中第6格刻度线与主尺第_mm线对齐得到的。(2)测出铁片上下两边中线间距离L(Ld)。(3)用丝线将铁片悬挂于光电门正上方，让铁片平面与光电门发射接收方向垂直，烧断悬线。(4)读出数字显示器记录的铁片上边、下边的挡光时间分别为t1，t2。(5)“口”形铁片下边通过光电
9、门的速度近似为v_(用L、d、t1、t2中的字母表示)。(6)由此可测得当地的重力加速度g_(用L、d、t1、t2中的字母表示)。解析：(1)游标尺精确度为0.05 mm，从图片上可以看出游标尺中第6格刻度线与主尺第8 mm线对齐得到的。(5)铁片下边的挡光时间分别为t2，铁片遮光宽度d。则通过光电门的速度近似为v(6)研究铁片上下两边依次通过光电门的运动过程，根据速度位移公式有2gL()2()2，解得g()2()2答案：(1)8(5) (6) ()2()2 考向2验证牛顿第二定律3.(2021辽宁辽阳一模)在“探究加速度与力、质量的关系”时，某班A小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置
10、如图甲所示，B小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。(1)为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力。你认为B小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：_(选填“是”“否”或“无影响”)。(2)为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M。你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M_(选填“是”或“否”)。(3)B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在 t图像中描出了一些点，如图丙所示
11、。则小车运动的加速度大小a_m/s2(结果保留两位有效数字)。解析：(1)为使细线上的拉力等于小车所受的合力，两个小组都要平衡摩擦力；(2)A小组中要使小盘和重物受到的重力等于小车所受的合力，必须满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量，而B小组中细线上的拉力是用拉力传感器直接测出的，不需要满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量；(3)将题图丙中的点连成直线，如图所示，由匀变速直线运动规律可知sv0tat2，变形后得v0t，所以由 t图像知 m/s2，求得a4.7 m/s2答案：(1)是(2)否(3)4.7 考向3验证机械能守恒定律4.(2021北京门头沟一模)用打点计时器验证机械能守恒定律的实
12、验装置如图所示。(1)除图示器材外，下列器材中，必需的一组是_(只有一个选项符合要求，填选项前的符号)。A直流电源及导线、天平及砝码B直流电源及导线、刻度尺C交流电源(220 V，50 Hz)及导线、天平及砝码D交流电源(220 V，50 Hz)及导线、刻度尺(2)如图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器打下O点(中未标出)时，重锤开始下落，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度如图所示。打点计时器在打出b点时锤下落的高度hb_cm，下落的速度为vb_m/s(计算结果保留3位有效数字)。(3)某同学用上述方法测出各计数点到O
13、点的距离h，算出对应的速度平方v2，并作出v2图像，设当地重力加速度为g。下列说法正确的是_。Av2h图像一定过原点B若v2h图像是一条过原点的直线，则机械能一定守恒C若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率等于gD若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率略小于2g 解析：(1)电磁打点计时器需要的电源是交流电源；打点的时间间隔是0.02 s，不需要秒表；验证机械能守恒定律的实验可以不用测量重物的质量，可以不要天平；测量长度要用到刻度尺。故选D。(2)由图可知，打点计时器在打出b点时锤下落的高度hb为19.40 cm。用a、c两点的平均速度代表b点的瞬时速度有vb m/s1.94 m/s。(3)若
14、机械能守恒则有mgh mv2，整理后有v2 2gh，则若机械能守恒则v2h的图像是一条过原点，且斜率为2g的直线，但由于有空气阻力以及纸带和限位孔之间有摩擦等，导致有实验误差，则该直线过原点，但斜率略小于2g，故选AD。答案：(1)D(2)19.40(19.38 19.42)1.94(1.93 1.95)(3)AD 考向4验证动量守恒定律5.(2021山东枣庄二模)某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验。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，在小车A后连着纸带，纸带穿过电磁打点计时器，电源频率
15、为50 Hz。(1)下列操作正确的是_；A本实验无需平衡摩擦力B先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源C先接通打点计时器的电源，打点稳定后再释放拖动纸带的小车(2)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动起始的第一点，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(以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)；(3)已测得小车A的质量m1400 g，小车B的质量m2500 g，由以上测量结果可得碰前总动量为_kgm/s，碰后总动量为_kgm/s。实验结论：_。(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)本实验要保证系统动量守恒，因此要平衡
16、摩擦力，同时按照正确操作步骤应该先开电源，打点稳定后推动小车运动。故选C。(2)由纸带可知，碰撞前BC段小车做匀速运动，而碰撞后DE段小车做匀速运动，故应选BC段来计算A的碰前速度，应选DE段来计算A和B碰后的共同速度；(3)碰前A的速度v1 m/s2.65 m/s，则碰前的动量p1m1v11.06 kgm/s；碰后AB一起运动的速度v2 m/s1.17 m/s，碰后的动量p2(m1m2)v21.05 kgm/s，P1P2，因此在误差允许的范围内，系统动量守恒。答案：(1)C (2) BCDE (3) 1.061.05在误差允许的范围内，系统的动量守恒 核心考点3“弹簧、橡皮条”类实验【高考真
17、题引领】1(2021广东高考)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数L0，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用LiLi3Li(i1，2，3，)计算弹簧的压缩量：L1
18、6.03 cm，L26.08 cm，L3_cm，压缩量的平均值_cm；(2)上述是管中增加_个钢球时产生的弹簧平均压缩量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80 m/s2，该弹簧的劲度系数为_N/m。(结果保留3位有效数字)思维分析考查角度测量弹簧的劲度系数的实验原理、数据处理解题关键熟悉弹簧的劲度系数的操作原理；通过平衡条件求解弹簧的劲度系数解析：(1)根据压缩量的变化量为L3L6L3(18.0912.05) cm6.04 cm压缩量的平均值为 cm6.05 cm(2)因三个L是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量；(3)把3个钢球看成整体，根据平衡
19、条件有3mg sin k解得k N/m48.6 N/m答案：(1)6.046.05(2)3(3)48.6【知识方法深化】1橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图像法。2胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出弹性限度，正比关系不再成立。3图像法处理数据的要求(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线尽可能通过或靠近所有的数据点，应尽量使未在图线上的少量数据点合理地分布在线的两侧。(4)作图时常
20、通过选取适当的坐标轴使图像线性化，即“变曲为直”。(5)图像要尽可能大，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始。【精选典题练透】考向1探究弹力与弹簧伸长量的关系2.(2021江苏苏州一模)某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)。他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：钩码总质量m/g204060801001
21、20P点刻度值x/cm5.535.926.306.677.027.40(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出mx图像；(2)作出mx图像后，同学们展开了讨论：甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律；乙同学认为：图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数；丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力；请参与同学们的讨论，并根据图像数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为_cm，橡皮圈的劲度系数约为_N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)。(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮圈上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将_(选填“偏小”“偏大”或
22、“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将_(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)。解析：(1)描点作出mx图像如图所示(2)由mx图像可知，橡皮圈不拉伸时P点距离O点的距离约为5.20 cm(5.105.40 cm)，则橡皮圈的总周长约为10.40 cm(10.2010.80 cm)。由mx图像可知，橡皮圈的劲度系数，则有k N/m54.5 N/m(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮圈上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响，因为计算劲度系数时考虑的是橡皮圈的伸长量而不是长度；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，会使
23、读数偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小。答案：(1)见解析(2)10.4054.5 (3)不受影响偏小 考向2用弹簧测力计探究合力和分力的关系3.(2021山东日照二模)(1)图1中，在“探究求合力的方法”“验证机械能守恒定律”的实验中，均使用的器材是_(填写器材名称)。(2)在“探究求合力的方法”实验中，通过对拉的方法来选择两个弹簧测力计，方案一：两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉(图2)，方案二：两弹簧测力计置于水平桌面对拉(如图3)，下列说法正确的是_(多选)。A弹簧测力计使用前必须进行调零B实验时，两个弹簧测力计的量程需一致C若方案一的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用D若方案二的
24、两弹簧测力计读数相等，则可正常使用(3)在“探究求合力的方法”的实验中，某实验小组使用的弹簧测力计量程为5.00 N，将橡皮条一端固定，先用两只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到某一位置，标记为O点，紧靠细绳标记A、B两点，并记录弹簧测力计读数；然后用一只弹簧测力计将其拉至O点，标记紧靠细绳的C点，并记录弹簧测力计读数，该小组完成的部分实验数据记录在图4中。按实验要求完成作图；结合图4，分析实验过程与结果，下列措施对减小实验误差有益的是_(多选)A适当增加橡皮筋的原长 B适当增大两细绳的夹角C增大A、B两点到O点的距离 D增大弹簧测力计的拉力解析：(1)“探究求合力的方法”中，需要使用刻度尺做力的图
25、示，验证机械能守恒定律实验中需使用刻度尺测计数点间的距离，即两实验中都要使用刻度尺；(2)弹簧测力计在使用前必须进行调零；实验中使用的两个弹簧测力计，其量程可以不同；方案一中竖直悬挂时，上面的弹簧由于自身重力作用而弹力偏大，下面的弹簧由于自身重力作用而弹力偏小，若两弹簧测力计读数相等，则水平测量拉力时读数必然不同，所以不能使用；若方案二的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用；故选AD。(3)作图如下：增加橡皮筋的原长对实验没有影响；图中两分力的夹角较小，根据平行四边形的特点，适当增大两细绳的夹角，可以使作图更精确，从而减小实验误差；绳子的作用是显示出力的方向，增大A、B两点到O点的距离，可以提高
26、分力方向的精确度，从而减小实验误差；弹簧秤的量程为5.00 N，图中合力已经达到了4.80 N，所以不能再增大弹簧秤的拉力。故选BC。答案：(1)刻度尺(2)AD (3) 见解析BC 考向3用弹簧验证动量守恒定律4.(2021湖南长沙二模)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。光滑的水平平台上的A点放置一个光电门。实验步骤如下：A在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B用天平分别测得小滑块a(含挡光片)和小球b的质量为m1、m2；C将a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧，静止放置在平台上；D细线烧断后，a、b被弹开，向相反方向运动；E记录滑块a离开弹簧后
27、通过光电门时挡光片的遮光时间t；F.小球b离开弹簧后从平台边缘飞出，落在水平地面的B点，测出平台距水平地面的高度h及B点与平台边缘铅垂线之间的水平距离x0；G改变弹簧压缩量，进行多次实验。(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度是_mm；(2)若在误差允许范围内，满足m1_，则a、b与弹簧作用过程中系统动量守恒(用上述实验所涉及物理量的字母表示，重力加速度为g)。解析：(1)螺旋测微器的读数是固定刻度上的读数和可动刻度上的读数的和，由题图乙可以求得挡光片的宽度d3.5 mm20.40.01 mm3.704 mm；(2)烧断细线后，小滑块a与小球b被弹簧弹开，小滑块a获得的
28、动量与小球b获得的动量大小相等、方向相反，而小滑块a通过光电门的速度v1，小滑块a获得的动量m1v1m1，小球b做平抛运动，竖直方向上，根据运动学公式可得hgt2，解得t，所以速度v2x0，弹开后小球b获得的动量p2m2v2m2m2x0。答案：(1)3.701(3.7043.706均可)(2) m2x0核心考点4力学创新类实验【高考真题引领】1(2020山东卷)2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：(i)如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板
29、的倾角为53，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。(iii )该同学选取部分实验数据，画出了 t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2(iv)再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。回答以下问题：(1)当木板的倾角为37时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_m/s；选取图
30、线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_m/s2(结果均保留2位有效数字)(2)根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_ m/s2(结果保留2位有效数字，sin 370.60，cos 370.80)。思维分析考查角度测量重力加速度解题关键理解 t图像斜率和纵截距的物理意义，由运动学公式Lv0tat2，变形得2v0at，故 t图像的纵截距b2v0，图像的斜率ka，得到初速度和加速度解析：(1)根据Lv0tat2可得2v0at，则由 t图像可知2v065102 m/s，则v00.33 m/s，ak m/s23.1 m/s2(2)由牛顿第二
31、定律可知mg sin mg cos ma，即ag sin g cos ，当53时a5.6 m/s2，即g sin 53g cos 535.6；当37时a3.1 m/s2，即g sin 37g cos 373.1联立解得g9.4 m/s2答案：(1)0.32或0.333.1(2)9.4【知识方法深化】1力学创新类实验是近几年常考的一类实验，分析这类实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，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像法、逐差法，融入实验的综合分析之中。2创新型实验的易错点(1)由于对打点计时器的使用和对纸带的分析不熟练，导致实验步骤和结
32、果错误；(2)对物体受力情况分析不严谨，导致误差分析错误。3创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案；(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，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。【精选典题练透】考向1实验原理的创新2.(2021四川成都二模)如图所示为某实验小组设计的“用量角器和刻度尺测定动摩擦因数”的实验装置。(1)实验步骤为：将小球和滑块用细绳连接，使其跨过固定的斜面，均处于静止状态；剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；保持小球和滑块的位置不变，调整_位
33、置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；用量角器测出斜面的倾角，用刻度尺测出小球下落的高度H和滑块沿斜面运动的位移x。(2)由实验可求得：滑块沿斜面运动的加速度和重力加速度的比值_；滑块与斜面间的动摩擦因数_。解析：(1)本实验利用小球与滑块运动时间相等，结合运动学规律和牛顿第二定律进行处理，则保持小球和滑块的位置不变，调整挡板的位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；(2)对滑块有xat2，对小球有Hgt2得，由牛顿第二定律有mg sin mg cos ma，得tan tan 答案：(1)挡板 (2) tan 考向2实验仪器的创新3.(2021福建泉
34、州二模)为探究小车在质量一定时加速度与所受合力的关系，某学习小组利用图甲装置进行实验。(1)先平衡小车受到的摩擦力，再用螺旋测微器测量遮光条Q的宽度d，如图乙所示，该示数为_mm，测得遮光条与光电门P的距离为L；由静止释放小车，测得遮光条通过光电门的时间为t，则计算小车加速度的表达式a_(用题中所给的物理量符号表示)。(2)多次改变钩码的质量，重复实验，记录弹簧测力计相应的示数F，并求得相应的加速度a，以a为纵轴，F为横轴，作出的aF图像为一条过原点的直线，从而得出结论，求得图线的斜率为k，则小车(包括遮光条)的质量为_。解析：(1)遮光条Q的宽度d0.5 mm0.01 mm42.00.920
35、 mm，小车到达光电门时的速度v根据v22aL，可得a(2)由牛顿第二定律可知2FMa，即aF，则k，解得M答案：(1)0.920 (2) 考向3实验情景的创新4.(2021山东烟台二模)在“验证机械能守恒定律”实验中某研究小组采用了如图甲所示的实验装置，实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一直径为d金属小球，另一端固定于O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，现将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间t，重力加速度为g，请回答以下问题：(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d_cm；(2)若等式_(用题中所给字母表示)成立，说明图甲小
36、球下摆过程机械能守恒；(3)若撤去光电门，在O点安装一个拉力传感器，测出线上的拉力F，实验中记录细线拉力大小随时间的变化如图丙所示(Fm是实验中测得的最大拉力值)在小球第一次运动至最低点的过程，根据重力势能的减少量和动能的增加量之间的关系，也可验证机械能守恒定律。观察图丙中拉力峰值随时间变化规律，从能量的角度分析造成这一结果的主要原因为：_。解析：(1)由图乙可知，直径d10 mm0.14 mm10.4 mm1.04 cm；(2)如果图甲小球下摆过程中机械能守恒，那么小球减少的重力势能会全部转化为小球的动能，当小球通过光电门时，小球通过的时间，可以计算出小球运动的速度大小，所以，如果守恒，可以得出m()2mgh，即满足()2gh，则小球下摆过程中机械能守恒；(3)由Ft图像知，峰值逐渐减小，到最低点动能也减小，原因是小球运动过程中克服空气阻力做功，有能量损失，导致每次到最低点动能均减小，由Fmg知，细线最大拉力减小。答案：(1)1.04 (2)()2gh(3)克服空气阻力做功，导致小球每次经过最低点，动能减小一些，由Fmg知，细线最大拉力逐渐减小。