【物理】2018届二轮复习 力学实验 学案（全国通用） 23页

‎【命题意图】‎ 主要考查是纸带问题，逐差法求加速度；一段平均速度等于中点的瞬时速度是经常考的，必须掌握的；验证力的平行四边形法则，涉及弹簧的劲度系数和弹力的计算，意在考查考生的实验能力。解答此题关键是知道等效法的实验原理，联系胡克定律进行解答.‎ ‎【专题定位】‎ 高考对学生实验的考查，主要有以下面实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿运动定律；⑤探究动能定理；⑥验证机械能守恒定律。‎ ‎【考试方向】‎ ‎1、高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。在力学部分，考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺，大多数时候是填空题，注意估读和误差分析 ‎2、力学中有多个实验都要用到打点计时器,能否正确使用打点计时器,并根据纸带进行正确的数据运算，是能否完成这些实验的关键，利用纸带直接测量的时间和位移，可以计算研究对象的瞬时速度和加速度，若结合其它物理量的测量，还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题，例如：计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等，从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。‎ ‎3、图象法是一种重要的实验数据处理方法．图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点．当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。‎ ‎【应考策略】‎ ‎1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验， 抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析.‎ ‎【得分要点】‎ ‎1、游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 ‎(1)10分度的游标卡尺,以mm为单位,小数点后只有1位,20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,小数点后有2位,且对齐格数不估读。‎ ‎(2)螺旋测微器以mm为单位,小数点后必须有3位,对齐格数要估读,同时还要注意半毫米刻度线是否露出。‎ ‎2、打点计时器及纸带问题的处理方法 ‎（1）打点计时器的认识和正确使用:电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6 V;电火花计时器工作电压为交流220V；工作时应先接通电源,后释放纸带。‎ ‎（2）纸带的应用:‎ 判断物体运动性质。若Δx=0,则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动；若Δx不为零且为定值,则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。‎ ‎（3）求解瞬时速度。‎ 利用做匀变速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。如图所示,求打某一点的瞬时速度,只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn+1,则打n点时的速度 ‎（4）用“逐差法”求加速度:‎ ‎3、图象法处理数据的常用方法和技巧。‎ 图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一，用图象法处理实验数据是物理实验中最常用的方法。它的优越性表现在：能形象直观地表达物理规律，有效地减少偶然误差对结果的影响，较方便地获得未经测量或无法直接测量的物理量数值。‎ 图象法处理数据的常用方法和技巧。‎ ‎（1）合理选取坐标轴 合理选取坐标轴就是要选择好横坐标、纵坐标所代表的物理量，确定每个物理量的单位和标度，明确坐标原点处所对应的物理量的数值。‎ ‎（2）抓住“斜率”做文章 考查了学生运用图象处理实验数据的本领,考查学生对图线斜率意义的理解。因此只有在平时的实验过程中加强这一能力的培养和训练，才能收到以不变应万变之效。‎ ‎（3）在“截距”上求变化 作为实验图线的描绘，如果说斜率是联系各变量的中枢神经的话，那么图象与横纵轴的交点就是那“龙”的眼睛，截距就反映这些特定状态所对应的物理量的大小。‎ ‎【近三年高考题精选】‎ ‎1．【2016·浙江卷】（10分）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图1 所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，‎ ‎（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是 N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为 N。‎ ‎（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数 、弹簧秤b的读数 （填“变大”、“变小”或“不变”）。‎ ‎【答案】（1）3.00~3.02 3.09~4.1（有效数不作要求） （2）变大 变大 ‎【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。‎ ‎2．【2016·全国 课标Ⅲ卷】（10分）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：‎ ‎（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。‎ ‎（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。‎ ‎（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。‎ n ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎0.20‎ ‎0.58‎ ‎0.78‎ ‎1.00‎ ‎（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。‎ ‎（5）利用a–n图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m·s–2）。‎ ‎（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项前的标号）‎ A．a–n图线不再是直线 B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 ‎【答案】（3）0.39（4）如图所示（5）0.45（6）BC ‎（5）根据牛顿第二定律可得，代入m=0.010 kg，n=1、2、3、4、5，以及相应的加速度求可得。‎ ‎（6）因为如果不平衡摩擦力，则满足的形式，所以故直线不过原点，但仍是直线，A错误B正确；随着n的增大，小车的总质量在减小，故直线的斜率变大，故C正确。‎ ‎【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握图象的性质，能根据图象进行分析，明确对应规律的正确应用。‎ ‎3．【2015·福建·19（1）】某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。‎ ‎①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△l为 cm;‎ ‎②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 ；（填选项前的字母）‎ A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 ‎③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是 。‎ ‎【答案】 6.93cm；A；钩码重力超过弹簧弹力范围 ‎【方法技巧】：本题主要是对弹簧的理解，涉及刻度尺的读数与弹簧的形变范围 ‎ ‎4．【2015·浙江·21】甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验 ‎（1）图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_____________，乙同学需在图中选用的器材___________。（用字母表示）‎ ‎（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。纸带__________的加速度大（填①或者②），其加速度大小为____________.‎ ‎【答案】（1）AB；BDE（2）①，2.5 m/s2（）‎ 根据逐差法可得纸带①的加速度大，大小为 ‎【方法技巧】此类实验，一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式，即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度和做匀变速直线运动过程中，在相等时间内走过的位移差是一个定值，即 ‎5．【2014·全国Ⅰ·22】（6分）某同学利用图（a）所示实验装置即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200g，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：‎ ‎（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”）的关系。‎ ‎（2）由图（b）可知，图线不经过远点，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）调整轨道倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车质量 ‎【解析】（1）根据该同学描绘的加速度和钩码质量的图象是一条曲线而不是直线，所以是非线性关系。‎ ‎（2）根据图（b）可知当钩码有一定质量，即细线有一定拉力时，小车加速度仍等于0，说明小车合力等于0，所以可能除拉力外小车还收到摩擦力作用 ‎（3）实验改进部分由两个要求，第一个就是图象不过远点，需要平衡摩擦力，所以调整轨道倾斜度，第二个就是图象时曲线，因为小车的合力即细线拉力并不等于钩码重力，而是拉力只有当时。，图象近似为直线。‎ ‎【方法技巧】从原理出发，即F=ma，分析不过原点，不成正比的原因，重点是对原理的理解。‎ ‎【模拟押题】‎ ‎1．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.80m/s2，那么：‎ ‎（1）根据图上所得的数据，应取图中O点到 点来验证机械能守恒定律；‎ ‎（2）从O点到（1）问中所取的点，重物重力势能的减少量△Ep= J，动能增加量△Ek= J（结果取三位有效数字）．‎ ‎（3）若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出相关各点的速度υ及物体下落的高度h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图中的 ‎【答案】（1）B （2）1.88 1.84 （3）A 动能, 从开始下落至B点，重锤的重力势能减少量△Ep=mgh=1×9.8×0.192J=1.88J．‎ ‎（3）利用图线处理数据，如果，那么图线应该是过原点的直线，斜率就等于g．故A正确. 所以A正确，BCD错误。‎ ‎2．某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图1所示，则由图线可知：‎ ‎（1）弹簧的劲度系数为 N/m．‎ ‎（2）为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案．‎ ‎①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案 更合理．‎ ‎②若A和B的重力分别为10.0N和20.0N．当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，c的示数为4.0N，则A和B间的动摩擦因数为 ． ‎ ‎【答案】（1）；（2）①甲； ②0.3‎ ‎（2）①甲乙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理；‎ ‎②由于弹簧测力计a示数为，所以A、B间的动摩擦因数。‎ ‎【名师点睛】胡克定律公式中，是弹簧伸长或压缩的长度，不是弹簧的长度．第（2）关键明确实验原理，根据平衡条件和滑动摩擦定律列式求解。 ‎ ‎3．某同学设计了一个如图1所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数，其中A 为滑块，B和C是质量可调的砝码，不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦，装置水平放置。实验中该同学在砝码总质量（m+m′=m0）保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同m下系统的加速度a，然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数。‎ ‎（1）该同学手中有打点计时器、纸带、质量已知且可随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线，为了完成本实验，得到所要测量的物理量，还应有____________。‎ A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．低压交流电源 ‎（2）实验中，该同学得到一条较为理想的纸带，如图2所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点（中间4个点没画出），分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v=________m/s，此次实验滑块的加速度a=__________m/s2。（结果均保留两位有效数字）‎ ‎（3）在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图3所示的实验图线，结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________。（g取10m/s2）‎ ‎【答案】（1）BD；（2）0.52，0.81；（3）0.3‎ 可得：‎ 同理可求，‎ 由匀变速运动规律得：所以：‎ 由可得：。‎ ‎（3）对ABC系统应用牛顿第二定律可得：‎ 所以，图象中，纵轴的截距为，故，。 ‎ ‎4．“验证力的平行四边形定则”实验中：‎ ‎（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：‎ A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线；‎ B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：结点O的位置、钩码个数及细线方向；‎ C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙表示，小心调整B、C的位置，使__________，并记录钩码个数及细线方向；‎ ‎（2）如果“验证力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中_______。‎ ‎【答案】.（1）橡皮筋下端伸长到O点 ‎（2） 3:4‎ ‎（2）设每个钩码的质量为m ，水平方向受力平衡，有：‎ 解得：‎ ‎【名师点睛】明确该实验的实验原理，了解具体实验步骤以及具体的操作，尤其注意在记录力时不但要记录大小还要记录方向，该实验采用的是“等效替换”，两次拉橡皮筋要到同一位置。‎ ‎5．为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)‎ ‎（1）实验时，一定要进行的操作或保证的条件是________。‎ A．用天平测出砂和砂桶的质量 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带 E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M ‎（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________ m/s2(结果保留两位有效数字)。‎ ‎（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k ‎，则小车的质量为________。‎ A．2tan θ B． C．k D． ‎【答案】（1）BCD　（2）1.3　（3）D ‎（2）由于两计数点间还有两个点没有画出，故单摆周期为0.06s，由可得：‎ ‎（3）对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，此题，弹簧测力计的示数，故小车质量为，故选D。 ‎ ‎6．某实验小组采用如图1所示装置探究钩码和木块组成系统的动能定理。实验中，木块碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为f。用天平测出木块的质量为M，钩码的质量为m。‎ 图1‎ 图2‎ ‎（1）在实验操作过程中，小组某些成员认为：‎ A．连接电磁打点计时器的电源应是0～12 V的低压直流电源 B．实验时，木块与钩码的质量一定要满足M远大于m C．实验时，需要考虑到摩擦阻力 D．实验时，先接通电源让打点计时器打点，再释放木块让钩码拉着木块拖着纸带运动 你认为以上合理的是____________。(填写相应的字母)‎ ‎（2）如图2所示是按照正确的实验步骤得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E为打点计时器连续打的六个点(O为打下的第一点)。用刻度尺测出O到D的距离为s，则D点的速度为______________。(用s、f表示)‎ ‎（3）木块从静止释放滑行s距离过程中，克服摩擦力做的功为_______。(重力加速度为g)‎ ‎【答案】（1）CD　（2）　（3）‎ 因此：，解得：‎ ‎（3）由动能定理，对钩码、木块有:,解得：。‎ ‎7．为了探究加速度与力、质量的关系 ‎（1）小亮利用如图甲所示的实验方案，探究小车质量一定时加速度与合外力之间的关系，图中上下两层水平轨道，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，并同时停止．‎ ‎①实验前，下列操作必要的是 A．选用质量不同的两辆小车 B．调节定滑轮的高度，使细线与轨道平行 C．使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 D．将轨道右端适当垫高，使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动，以平衡摩擦力 ‎②他测量了两小车的位移为x1，x2，则=　　 ．‎ ‎（2）小明用如图乙所示的装置进行实验 ‎①打出的一条纸带如图丙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．他从比较清晰的A点起，每五个点取一个计数点，测量出各点到A点的距离标在纸带上各点的下方，则小车运动的加速度为　 　m/s2．(计算结果保留两位有效数字)‎ ‎②实验前由于疏忽，小明遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象，可能是丁图中的图线　（选填“1”、“2”、“3”）．‎ ‎③调整正确后，他作出的a﹣F图象末端明显偏离直线，如果已知小车质量为M，某次所挂钩码质量为m，则戊图中坐标a1应为　　，a2应为　　．‎ ‎【答案】①BCD；②； （2）①0.40；②3；③；‎ ‎【解析】（1）本实验需要用砝码盘和砝码的重力代替小车所受的合外力，当小车在轨道上滑动时将会与轨道产生摩擦，那样合力应为砝码盘和砝码的重力减去摩擦力，因此 需要平衡摩擦力，即将轨道右端适当垫高，使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动，且应该满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，细线的拉力为小车的合力，要求细线与木板平行，所以应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，对小车质量是否相同没有要求，故A错误，BCD正确．小车做初速度为零的匀加速直线运动：由位移与时间关系：x= at2，因运动时间相等，则位移与加速度成正比．小车1、2的加速度之比为：。‎ ‎③没有偏离直线时，可以用砝码盘和砝码的总重力代替小车受到的合力，‎ 根据牛顿第二定律得：mg=Ma1, 解得.‎ 偏离直线后说明砝码的总质量不是远远小于车的质量了，把砝码以及小车看成一个整体，‎ 根据牛顿第二定律:mg=(m+M)a2 , 解得 ‎8．关于在做“验证力的平行四边形定则”实验时：‎ ‎（1）下列叙述正确的是（ ）‎ A．两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 B．橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力 C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O．这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同 D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 ‎（2）如图是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F′是用一只弹簧测力计拉时的图示） 答： ．‎ ‎（3）在以上实验结果比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）‎ 答： ， ．‎ ‎【答案】（1）AC； （2）张华；‎ ‎（3）①的方向比真实方向偏左；②的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左 ‎（2）用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮条拉力的方向有偏差，但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮条拉力一定在同一直线上，故张华作的符合实验事实符合实验事实。‎ ‎（3）出现误差的原因主要是测力的大小时出现误差，或者在做平行四边形时出现误差，故具体情况可能为：①的方向比真实方向偏左；②的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左；③作图时两虚线不分别与线和线平行。‎ ‎【名师点睛】解答实验的出发点为明确实验原理、实验步骤、数据处理，明确合力和分力之间的关系，同时注意应用所学物理基本规律解决实验问题。‎ ‎9．某实验小组用DIS来研究物体加速度与力的关系，实验装置如图甲所示．其中小车和位移传感器的总质量为M，所挂钩码总质量为m，轨道平面及小车和定滑轮之间的绳子均水平，不计轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力，重力加速度为g．用所挂钩码的重力mg作为绳子对小车的拉力F，小车加速度为a，通过实验得到的图线如图乙所示．‎ ‎（1）保持小车的总质量M不变，通过改变所挂钩码的质量m，多次重复测量来研究小车加速度a与F的关系．这种研究方法叫 ．（填下列选项前的字母）‎ A．微元法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．科学抽象法 ‎（2）若m不断增大，图乙中曲线部分不断延伸，那么加速度a趋向值为 ．‎ ‎（3）由图乙求出M= kg；水平轨道对小车摩擦力f= N．‎ ‎【答案】（1）C；（2）；（3）；‎ ‎【解析】（1）探究加速度与力、质量关系实验需要采用控制变量法，故选C。‎ ‎（2）由牛顿第二定律得：，当趋向于无穷大时，趋向于0，加速度a趋向于g，由此可知，若m不断增大，图乙中曲线部分不断延伸，那么加速度a趋向值为g。‎ ‎（3）由牛顿第二定律得：，图象的斜率：，则：，当时，。‎ ‎10．某实验小组利用如题图甲所示的装置探究功和动能变化的关系，他们将宽度为d的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间，小车中可以放置砝码。 ‎ ‎（1）实验主要步骤如下：‎ ‎①将木板略微倾斜以平衡摩擦力，使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功。‎ ‎②将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车、小车中砝码和挡光片的质量之和为，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B时的遮光时间分别为、，则小车通过A、B过程中动能的变化量ΔE=_______（用字母、、、d表示）。 ‎ ‎③在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复②的操作。‎ cm ‎ ‎④用游标卡尺测量挡光片的宽度d ‎（2）下表是他们测得的多组数据，其中是小车、小车中砝码和挡光片的质量之和，|v－v| 是两个速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，取绳上拉力F大小近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力，W是F在A、B间所做的功。表格中ΔE3＝_______，W3＝__________(结果保留三位有效数字) 。‎ 次数 ‎/kg ‎|v-v|/ (m/s)2‎ ΔE/J F/N W/J ‎1 ‎ ‎1．000‎ ‎0．380‎ ‎0．190‎ ‎0．400‎ ‎0．200 ‎ ‎2‎ ‎1．000‎ ‎0．826‎ ‎0．413‎ ‎0．840‎ ‎0．420‎ ‎3‎ ‎1．000‎ ‎0．996‎ ΔE3‎ ‎1．010‎ W3‎ ‎4‎ ‎2．000‎ ‎1．20‎ ‎1．20‎ ‎2．420‎ ‎1．21‎ ‎5‎ ‎2．000‎ ‎1．42‎ ‎1．42‎ ‎2．860‎ ‎1．43‎ ‎（3）若在本实验中没有平衡摩擦力，假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为。利用上面的实验器材完成如下操作：保证小车质量不变，改变砝码盘中砝码的数量（取绳上拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力），测得多组m、、的数据，并得到m与 的关系图像，如图乙所示。已知图像在纵轴上的截距为b，直线PQ的斜率为k，A、B两点的距离为s，挡光片的宽度为d，则=_______(用字母b、d、s、k、g表示)。‎ ‎【答案】（1）；（2），；（3） ‎ 则小车通过A、B过程中动能的变化量为：。‎ ‎（2）由各组数据可见规律，有：，‎ 观察数据规律可得数值上有：。‎ ‎（3）由题意，小车受到的拉力是：，小车的位移是，设小车的质量是M，小车动能的变化是：‎ 根据做功与动能变化的关系可得：，‎ 所以得：所以，图线的坐标轴的截距表示摩擦力，即：，‎ 图线的斜率：，由摩擦力的公式得：。‎ ‎11．在“验证机械能守恒定律”的实验中（所用电源频率为50Hz）：‎ ‎（1）某同学用如甲图所示装置进行实验，得到如乙图所示的纸带，把第一个点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为89.36cm，点A、C间的距离为17.24cm，点C、E间的距离为18.76cm，已知当地重力加速度为9.80m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为______J，重力势能的减少量为______J。（计算结果保留三位有效数字）‎ ‎（2）利用该装置可以测量重锤下落的加速度a=____m/s2。（计算结果保留三位有效数字）‎ ‎【答案】（1）10.1； 10.4（2）9.50‎ ‎（2）根据得：重锤下落的加速度，‎ ‎12．在用“打点计时器验证机械能守恒定律”的实验中，质量为m=1.00kg的重物拖着纸带竖直下落，打点计时器在纸带上打下一系列点，如图所示，相邻计数点间的时间间隔为0.04s，P为纸带运动的起点，从P点到打下B点的过程中重力势能的减少量_____________J，在此过程中物体的动能增量_____________J，（‎ ‎，答案表刘三位有效数字）。用v表示各计数点的速度，h表示各计数点到P点的距离，以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线，该图线的斜率表示某个物理量的数值时，说明重物下落过程中的机械能守恒，该物理量是___________。‎ ‎【答案】2.28J；2.26J；重力加速度 过程中物体动能的增加量为：．利用图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒，有：，即：，所以以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线．那么图线的斜率就等于当地重力加速度g．‎ ‎【名师点睛】对于物理量线性关系图象的应用我们要从两方面：1、从物理角度找出两变量之间的关系式2、从数学角度找出图象的截距和斜率，两方面结合解决问题． ‎