第三板块 专题八 主题二 智能设备在力学实验中的应用-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

第三板块力学实验 方案（三）利用功能关系测量动摩擦因数 回答下列问题： [例3](2023·德阳高三调研)某同学利用图 (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量 1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关 为 J(保留三位有效数字)： 系。所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、 (2)步骤④中的表格所缺数据为 50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光： (3)以M为横轴，△E为纵轴，选择合适的标度，在 条的滑块（质量为200g,其上可放钩码）、刻度尺。当： 图2中绘出△E-M图像： 地重力加速度为9.80m/s2。实验操作步骤如下： △E/J 遮光条光屯门1光屯门2 图1 ①安装器材：调整两个光电门距离为50.00cm,轻 M/kg 细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示： 图2 ②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个 (4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做 光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门 功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为 的速度； (保留两位有效数字)。 ③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次 听讲随笔： 增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重 复上述步骤； ④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载： 钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码 和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量△E及系 统总机械能的减少量△E,结果如下表所示： [创新分析] M/kg 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 滑块和钩码组成的系统机械能的减少量等于滑 △Ek/月 0.587 0.490 0.392 0.294 0.195 块克服摩擦力所做的功，即△E=MgL,结合△E-M △E/J 0.393 0.490 0.686 0.785 图像及k=gL可求出动摩擦因数：的大小 主题二 智能设备在力学实验中的应用 应用（一）利用光电传感器测重力加速度 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要 [例1门(2022·辽宁高考)某同学利用如图所 (填“天平”或“刻度尺”)： 示的装置测量重力加速度，其中光棚板上交替排 (2)该同学测得遮光带（透光带）的宽度为 列着等宽度的遮光带和透光 透光带 遮光带 4.50cm,记录时间间隔的数据如表所示， 带（宽度用d表示）。实验时 编号 遮光带2透光带3遮光带 将光栅板置于光电传感器上 △/(×108s) 73.04 38.67 30.00 方某高度，令其自由下落穿过 光电传感器。光电传感器所 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过 连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光 光电传感器的平均速度大小为边一 m/s 电传感器的时间间隔△。 (结果保留两位有效数字)： 57 新高考方案·专题增分方略物理 (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器： ↑a/(m"s 3.5 的时间间隔分别为△1、△12，则重力加速度g= 3.00 (用d、△1，△2表示)： 2.50 (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加 2,00中 1.50 速度，请写出一条可能的原因： 1.0 0.50 听讲随笔： 0.100.200.300.400.500.600.70F/N 丙 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： (1)弹簧的劲度系数为 N/m. (2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据， 画出a-F图像如图丙中I所示，由此可得滑块 [创新分析] 与加速度传感器的总质量为 kg。 本实验利用光电传感器与计算机连接记录遮光 (3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验 带和透光带通过光电传感器的时间，再利用△v一g△1， 步骤，在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ，则待测 计算重力加速度的大小 物体的质量为 kg。 听讲随笔： 应用（二） 利用力传感器和加速度传感器测物体 的质量 [例2](2022·山东誉级考)在天宫课堂中，我 国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的 [创新分析门 实验。受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无 (1)利用力传感器测量滑块的合外力。 线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了 (2)利用加速度传感器直接测量滑块的加速度。 测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： (3)利用a-F图像求解滑块的质量 ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速 应用（三）利用手机软件测量动摩擦因数 度传感器固定在滑块上： [例3](2023·汉中高三质检)某同学利用手 ②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨： 机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦 力传感器 加速度传感器 0i00Q00000000d 滑块 气垫导轨 因数：。实验装置如图甲所示，长木板固定在水平 连气源 桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定 滑轮的细线与小球A