实验精练01 力学实验（选考第16题）-2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

实验精练01力学实验 一、测量速度的工具、方法 方法 仪器器材 方法说明、应用举例 纸带法 交流电源、打点计时器、刻度尺 测出计数点间距，由打出某点前、后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度 光电门法 光电门、螺旋测微器或游标卡尺 由于挡光片的宽度很小，瞬时速度v＝(d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡光片的挡光时间) 利用平抛运动法 竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺 (1)测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度 (2)验证动量守恒定律、探究弹性势能等 弹簧、刻度尺、天平 利用圆周运动法 竖直平面内的圆弧轨道(或细线牵引的圆周运动)、力传感器、天平等 (1)由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度 (2)力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度 (3)验证机械能守恒定律、探究向心力等 二、测定重力加速度的几种常见方案 利用落体测重力加速度(忽略阻力) 运动组合 物体系统 打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图象法求g 光电门计时，原理为v2－v＝2gx(也可以利用频闪照片) 滴水法计时，原理为h＝，可以利用图象求g 匀速圆周运动计时，Δx＝gT2(也可以测量转速) (m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh 再创新：可以验证牛顿运动定律、机械能守恒定律 三、实验的创新与设计应注意的几点 1．加强对实验思想方法(如模拟法、转换法、放大法、替代法等)的归纳，这样在新的实验情景下，才能设计合理的实验方案。 2．克服思维定式的影响，加强对已掌握的实验原理的理解和仪器的正确使用方法的训练，才能在新情境下进行迁移利用。 四、常见题型分析 题型1力学基本仪器的使用与读数 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和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位。 (2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度值（单位一般是cm,分度值为1mm),把数据读成以毫米为单位的。先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。游标卡尺读数不估读。 (3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的刻度读错。 (4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确到0.01m,估读到0.001mm,即结果若用mm做单位，则小数点后必须保留三位数字。 题型2纸带类实验综合 “长木板、小车、纸带、打点计时器”实验装置中的细节及注意事项 (1)打点计时器系列四个实验 力学实验中用到打点计时器的实验主要有4个，分别是研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定 律，探究动能定理，验证机械能守恒定律。 (2)纸带数据的处理方法 (3)需要平衡摩擦力的两个实验及方法 验证牛顿运动定律和探究动能定理两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，使小车能匀速下滑。 (4)四个关键点 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。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。 ②涉及打点计时器的实验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带。 ③实验数据处理可借助图像，充分利用图像斜率、截距等的物理意义。 ④小车在长木板上做匀加速直线运动时，绳上的拉力并不等于悬挂物的重力，只有当M车＞＞m挂 时，绳上的力近似等于悬挂物的重力。如果绳上连接着力传感器或测力器，则可直接读出绳上的拉力，不要求M车＞＞m挂。 【例题】（2024•浙江二模）用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带。已知打点计时器频率为50Hz． （1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为 m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出图象，并求出图线的斜率k，如图丙所示，由图象可知a的质量m1 b的质量m2（选填“大于”或“小于”）。 （3）通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052kg，当地重力加速度g＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝ N（结果保留两位有效数字）。 难度：★★★ 建议时间：20分钟 1．（2024•温州一模）（1）在下列实验中，需要用到打点计时器的有 。 A．用单摆测量重力加速度的大小 B．探究加速度与力、质量的关系 C．探究两个互成角度的力的合成规律 D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 （2）某实验小组利用光电门和镂空钢尺来探究钢尺速度随时间的变化规律。在钢尺中间裁出6个形状相同的长方形空隙，空隙间形成了一系列“同尺寸、等间距”的遮光条，相邻两遮光条中心线之间的距离L＝3.50cm。 ①用螺旋测微器测量某遮光条上下两边之间的宽度如图1，则遮光条的宽度为 mm。 ②在光电门上方悬挂钢尺如图2，由静止释放钢尺，光电门记录遮光条挡光时间Δt，结合遮光条宽度可计算出遮光条通过光电门的平均速度v（可视为遮光条到达光电门时的瞬时速度）。如表所示，求序号3对应的速度大小约为 m/s。（计算结果保留3位有效数字） 序号 1 2 3 4 5 6 挡光时间Δt/ms 6.67 4.46 3.57 3.09 2.77 2.52 速度v/（m•s﹣1） 0.75 1.12 1.62 1.81 1.98 ③已知钢尺速度为v时，下落距离为h。若以2h为横坐标，v2为纵坐标，绘制v2﹣2h图像，其斜率可能为 。 A．4.81m/s2 B．9.62m/s2 C．19.24m/s2 （3）该实验小组利用镂空钢尺继续探究钢尺的加速度与受力关系。如图3所示，可利用光电门的测量数据求得钢尺的加速度，利用钢尺的重力和力传感器的读数求得钢尺的合外力（不计滑轮的阻力和质量），通过在小车上加配重改变钢尺运动的加速度，多次测量加速度与合外力。实验操作前， （选填“必须”或“不必”）垫高轨道以补偿阻力； （选填“必须”或“不必”）满足钢尺质量远小于小车、传感器和配重的总质量。 2．（2024•浙江模拟）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中： （1）某小组设计了图1所示的实验装置，以下操作正确的是 。 A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 （2）保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为s1，s2，…，s8，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是 。 A. B. C. D. （3）以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 （填“正比”或“反比”）；甲组所用的 （填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 3．（2024•浙江二模）甲同学利用留迹法做平抛运动实验，在饮料瓶侧面开一小孔，让水流水平射出，并用照相机拍下了某时刻的水柱轨迹，冲洗后的照片和实物的尺寸比例为1：4。利用部分轨迹在水平方向和竖直方向建立坐标轴（如图a），取轨迹上三个点A、B和C点的坐标分别为（0cm，0cm）、（2.5cm，2.5cm）和（5.0cm，7.5cm），重力加速度g取10m/s2。通过处理实验数据可得： （1）该时刻水柱初速度大小为 m/s； （2）水柱上B点的速度大小为 m/s； （3）图b所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，并在弧形轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，实验获得小球在竖直面上的下落距离y，处理数据后作出了如图c所示的图象，则由图可求得小球的质量m＝ kg，四分之一圆弧形轨道半径R＝ m。 4．（2024•西湖区校级模拟）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小张同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测量细线拉力。 （1）实验时，下列说法正确的是 ； A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量 B．小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车 C．选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差会更小 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 （2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，已知A、B、C、D各点到A点的距离分别是3.60cm，9.61cm，18.01cm，28.81cm，由以上数据可知，小车运动的加速度大小是 m/s2（计算结果保留三位有效数字）； （3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车运动过程中所受的阻力Ff＝ N，小车的质量M＝ kg。（结果保留两位有效数字） 5．（2024•温州二模）（1）实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为m1、m2，且m1＞m2。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为P1；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点M1、N1。 ①为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次测量情景，其中最佳的操作是 。 ②关于该实验的要求，说法正确的是 （多选）。 A.斜槽末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.必须测出斜槽末端的高度 D.放上小球B后，A球必须仍从E点释放 ③图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出OM1、OP1、ON1的长度分别为x1、x2、x3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 ④图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点M2、P2、N2，测出OM2、OP2、ON2长度分别为y1、y2、y3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 ⑤如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点M3、P3、N3，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出OM3、OP3、ON3长度分别为l1、l2、l3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 （2）在“测量玻璃的折射率”实验中（如图5所示），已绘出玻璃砖两个平行界面和三个大头针孔a、b、c位置，且插在c位置的大头针正好同时挡住插在a、b位置的大头针的像。确定第四枚大头针位置时，先后操作了两次，分别得到d、e两个大头针孔。为了减小误差，应采用 （填“d”或“e”）大头针孔，并在答题纸中作出正确的光路图。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验精练01力学实验 一、测量速度的工具、方法 方法 仪器器材 方法说明、应用举例 纸带法 交流电源、打点计时器、刻度尺 测出计数点间距，由打出某点前、后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度 光电门法 光电门、螺旋测微器或游标卡尺 由于挡光片的宽度很小，瞬时速度v＝(d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡光片的挡光时间) 利用平抛运动法 竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺 (1)测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度 (2)验证动量守恒定律、探究弹性势能等 弹簧、刻度尺、天平 利用圆周运动法 竖直平面内的圆弧轨道(或细线牵引的圆周运动)、力传感器、天平等 (1)由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度 (2)力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度 (3)验证机械能守恒定律、探究向心力等 二、测定重力加速度的几种常见方案 利用落体测重力加速度(忽略阻力) 运动组合 物体系统 打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图象法求g 光电门计时，原理为v2－v＝2gx(也可以利用频闪照片) 滴水法计时，原理为h＝，可以利用图象求g 匀速圆周运动计时，Δx＝gT2(也可以测量转速) (m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh 再创新：可以验证牛顿运动定律、机械能守恒定律 三、实验的创新与设计应注意的几点 1．加强对实验思想方法(如模拟法、转换法、放大法、替代法等)的归纳，这样在新的实验情景下，才能设计合理的实验方案。 2．克服思维定式的影响，加强对已掌握的实验原理的理解和仪器的正确使用方法的训练，才能在新情境下进行迁移利用。 四、常见题型分析 题型1力学基本仪器的使用与读数 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和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位。 (2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度值（单位一般是cm,分度值为1mm),把数据读成以毫米为单位的。先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。游标卡尺读数不估读。 (3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的刻度读错。 (4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确到0.01m,估读到0.001mm,即结果若用mm做单位，则小数点后必须保留三位数字。 题型2纸带类实验综合 “长木板、小车、纸带、打点计时器”实验装置中的细节及注意事项 (1)打点计时器系列四个实验 力学实验中用到打点计时器的实验主要有4个，分别是研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定 律，探究动能定理，验证机械能守恒定律。 (2)纸带数据的处理方法 (3)需要平衡摩擦力的两个实验及方法 验证牛顿运动定律和探究动能定理两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，使小车能匀速下滑。 (4)四个关键点 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。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。 ②涉及打点计时器的实验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带。 ③实验数据处理可借助图像，充分利用图像斜率、截距等的物理意义。 ④小车在长木板上做匀加速直线运动时，绳上的拉力并不等于悬挂物的重力，只有当M车＞＞m挂 时，绳上的力近似等于悬挂物的重力。如果绳上连接着力传感器或测力器，则可直接读出绳上的拉力，不要求M车＞＞m挂。 【例题】（2024•浙江二模）用落体法验证机械能守恒定律，打出如图乙所示的一条纸带。已知打点计时器频率为50Hz． （1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为 m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）某同学选用两个形状相同，质量不同的重物a和b进行实验，测得几组数据，画出图象，并求出图线的斜率k，如图丙所示，由图象可知a的质量m1 b的质量m2（选填“大于”或“小于”）。 （3）通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2＝0.052kg，当地重力加速度g＝9.78m/s2，求出重物所受的平均阻力f＝ N（结果保留两位有效数字）。 【解答】解：（1）打下C点时重物的瞬时速度等于打下B点和D点时间段内的平均速度，则有： vCm/s＝2.25m/s。 （2）根据动能定理得： （mg﹣f）hmv2 则有：h， 知图线的斜率为：kg， b的斜率小，知b的质量小，所以a的质量m1大于b的质量m2。 （3）根据动能定理知：（m2g﹣f）hm2v2 则有：h， 可知：k29.18 代入数据解得：f＝0.031N。 故答案为：（1）2.25；（2）大于；（3）0.031。 难度：★★★ 建议时间：20分钟 1．（2024•温州一模）（1）在下列实验中，需要用到打点计时器的有 。 A．用单摆测量重力加速度的大小 B．探究加速度与力、质量的关系 C．探究两个互成角度的力的合成规律 D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 （2）某实验小组利用光电门和镂空钢尺来探究钢尺速度随时间的变化规律。在钢尺中间裁出6个形状相同的长方形空隙，空隙间形成了一系列“同尺寸、等间距”的遮光条，相邻两遮光条中心线之间的距离L＝3.50cm。 ①用螺旋测微器测量某遮光条上下两边之间的宽度如图1，则遮光条的宽度为 mm。 ②在光电门上方悬挂钢尺如图2，由静止释放钢尺，光电门记录遮光条挡光时间Δt，结合遮光条宽度可计算出遮光条通过光电门的平均速度v（可视为遮光条到达光电门时的瞬时速度）。如表所示，求序号3对应的速度大小约为 m/s。（计算结果保留3位有效数字） 序号 1 2 3 4 5 6 挡光时间Δt/ms 6.67 4.46 3.57 3.09 2.77 2.52 速度v/（m•s﹣1） 0.75 1.12 1.62 1.81 1.98 ③已知钢尺速度为v时，下落距离为h。若以2h为横坐标，v2为纵坐标，绘制v2﹣2h图像，其斜率可能为 。 A．4.81m/s2 B．9.62m/s2 C．19.24m/s2 （3）该实验小组利用镂空钢尺继续探究钢尺的加速度与受力关系。如图3所示，可利用光电门的测量数据求得钢尺的加速度，利用钢尺的重力和力传感器的读数求得钢尺的合外力（不计滑轮的阻力和质量），通过在小车上加配重改变钢尺运动的加速度，多次测量加速度与合外力。实验操作前， （选填“必须”或“不必”）垫高轨道以补偿阻力； （选填“必须”或“不必”）满足钢尺质量远小于小车、传感器和配重的总质量。 【解答】解：（1）A．打点计时器是一种计时仪器，用单摆测量重力加速度的大小实验中利用秒表计时，不需要用打点计时器，故A错误； B．探究加速度与力、质量的关系，需要利用纸带分析求出加速度，实验中需要用打点计时器，故B正确； C．探究两个互成角度的力的合成规律不需要计时，则实验中不需要用打点计时器，故C错误； D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验不需要利用纸带分析，即不需要用打点计时器，故D错误。 故选：B。 （2）螺旋测微器的精确度为0.01mm，则遮光条的宽度d＝5mm+0.01×0.0mm＝5.000mm 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段的平均速度，序号3对应的速度大小约为 根据速度与位移的关系有v2＝2gh＝g•2h 可知，v2﹣2h图像斜率表示重力加速度9.8m/s2，由于存在空气阻力影响，实际的加速度比重力加速度稍微小一些，可知，其斜率可能为9.62m/s2 （3）由于实验中利用钢尺的重力和力传感器的读数求得钢尺的合外力，则实验中不必排除小车摩擦力的影响，即实验操作前，不必垫高轨道以补偿阻力。 由于实验中利用力传感器直接测量出细绳的拉力，则不必满足钢尺质量远小于小车、传感器和配重的总质量。 故答案为：（1）B；（2）5.000，1.40，B；（3）不必，不必。 2．（2024•浙江模拟）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中： （1）某小组设计了图1所示的实验装置，以下操作正确的是 。 A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 （2）保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为s1，s2，…，s8，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是 。 A. B. C. D. （3）以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 （填“正比”或“反比”）；甲组所用的 （填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 【解答】解：（1）A、因为此装置无法测量细绳上的拉力，所以需要满足小车的质量远大于槽码的质量，故A错误； B、为了让小车所受拉力等于小车所受阻力，所以需要平衡摩擦，即调整垫块的位置以补偿阻力，故B正确； C、补偿阻力时应该让小车带着纸带运动，当打点计时器打下的点迹均匀时才能说明平衡好摩擦了，故C错误； D、应该先接通电源，打开打点计时器，待打点稳定后才释放小车，故D错误； 故选：B。 （2）ABC当中的计算式通分相加后，只能利用其中的两组数据，不能把全部的数据都利用上，增大了实验误差的偶然性，只有D组的计算式把8组数据都利用了，就减小了实验误差的偶然性，故ABC错误，D正确。 故选：D。 （3）由图像可知与M成正比，即，则a•M是一个定值，所以a与M成反比，设槽码的质量为m，根据牛顿第二定律有mg＝Ma，整理得，所以图像的斜率表示槽码所受重力的倒数，由图可知，乙组的斜率较大，甲组的斜率小，所以甲组所用槽码的质量大于乙组所用槽码的质量。 故答案为：（1）B；（2）D；（3）反比，槽码。 3．（2024•浙江二模）甲同学利用留迹法做平抛运动实验，在饮料瓶侧面开一小孔，让水流水平射出，并用照相机拍下了某时刻的水柱轨迹，冲洗后的照片和实物的尺寸比例为1：4。利用部分轨迹在水平方向和竖直方向建立坐标轴（如图a），取轨迹上三个点A、B和C点的坐标分别为（0cm，0cm）、（2.5cm，2.5cm）和（5.0cm，7.5cm），重力加速度g取10m/s2。通过处理实验数据可得： （1）该时刻水柱初速度大小为 m/s； （2）水柱上B点的速度大小为 m/s； （3）图b所示为乙同学设计的实验装置，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，并在弧形轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F。在轨道最低点右侧水平距离为处固定一等高竖直挡板，实验获得小球在竖直面上的下落距离y，处理数据后作出了如图c所示的图象，则由图可求得小球的质量m＝ kg，四分之一圆弧形轨道半径R＝ m。 【解答】解：（1）照片和实物的尺寸比例为1：4；设相邻计数点的时间间隔为T； 竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动的推论 代入数据解得T＝0.1s 水平方向做匀速直线运动4xAB＝v0T 代入数据解得v0＝1m/s （2）根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，B点竖直方向的速度为 则B点的合速度为 代入数据解得m/s （3）最低点根据牛顿第二定律有 根据平抛运动规律，水平方向x＝v0t 竖直方向 联立解得 图像的纵截距b＝5.0N 结合函数纵截距的含义，纵截距b＝10m 解得小球质量m＝0.5kg 图像的斜率 结合函数斜率的含义，斜率 代入数据解得圆弧形轨道半径R＝0.25m。 故答案为：（1）1；（2）；（3）0.5；0.25。 4．（2024•西湖区校级模拟）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小张同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测量细线拉力。 （1）实验时，下列说法正确的是 ； A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量 B．小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车 C．选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差会更小 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 （2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，已知A、B、C、D各点到A点的距离分别是3.60cm，9.61cm，18.01cm，28.81cm，由以上数据可知，小车运动的加速度大小是 m/s2（计算结果保留三位有效数字）； （3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车运动过程中所受的阻力Ff＝ N，小车的质量M＝ kg。（结果保留两位有效数字） 【解答】解：（1）AD、传感器测量绳的拉力F，则小车受到的拉力为2F，即力可以直接得到，不用测砂桶和砂的质量，故AD错误； B、打点计时器的使用，应先接通电源，后释放小车，故B正确； C、选用电火花计时器对纸带的阻力小于电磁打点计时器，所以比选用电磁打点计时器实验误差会更小，故C正确。 故选：BC。 （2）打点计时器打点周期为0.02s，则相邻计数点间的时间间隔为 T＝5×0.02s＝0.1s 根据逐差法计算出小车的加速度大小为： a2.40m/s” （3）由丙图可知，产生加速度的拉力最小值为1.0N，所以小车运动过程中所受阻力为 Ff＝2F＝2×1.0N＝2.0N 根据牛顿第二定律 2F﹣Ff＝Ma 得：a 由图丙可知斜率为 k 小车质量为M＝3.0kg 故答案为：（1）BC；（2）2.40；（3）2.0，3.0。 5．（2024•温州二模）（1）实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为m1、m2，且m1＞m2。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为P1；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点M1、N1。 ①为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次测量情景，其中最佳的操作是 。 ②关于该实验的要求，说法正确的是 （多选）。 A.斜槽末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须是光滑的 C.必须测出斜槽末端的高度 D.放上小球B后，A球必须仍从E点释放 ③图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出OM1、OP1、ON1的长度分别为x1、x2、x3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 ④图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点M2、P2、N2，测出OM2、OP2、ON2长度分别为y1、y2、y3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 ⑤如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点M3、P3、N3，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出OM3、OP3、ON3长度分别为l1、l2、l3，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为 （用题中给定的物理量表示）。 （2）在“测量玻璃的折射率”实验中（如图5所示），已绘出玻璃砖两个平行界面和三个大头针孔a、b、c位置，且插在c位置的大头针正好同时挡住插在a、b位置的大头针的像。确定第四枚大头针位置时，先后操作了两次，分别得到d、e两个大头针孔。为了减小误差，应采用 （填“d”或“e”）大头针孔，并在答题纸中作出正确的光路图。 【解答】解：（1）①根据游标卡尺的使用方法可知应用C图测量直径，故ABD错误，C正确； ②A.为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须是水平的，故A正确； B.斜槽轨道无需光滑，对实验无影响，故B错误； C.斜槽轨道末端到水平地面的高度H不需要测量，因为每个小球经过这段高度的时间都是相同的，列式后可以约掉，故C错误； D.放上小球B后，为保证A球速度不变，则A球必须仍从E点释放，故D正确； 故选：AD。 ③若碰擦的过程中动量守恒，则有m1v0＝m1v1+m2v2 因为下落高度相同，即小球下落时间均相同，等式两边同时乘以时间，整理后有m1x2＝m1x1+m2x3 ④小球离开轨道后做平抛运动，设木板与抛出点之间的距离为x，由平抛运动规律可知水平方向：x＝vt 竖直方向：hgt2，解得：v＝x 碰撞前，小于m1落在图中的P2点，设其水平初速度为v0，小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的N2点，设其水平初速度为v1，m2的落点是图中的M2点，设其水平初速度为v2．小球碰撞的过程中若动量守恒，则 m1v0＝m1v1+m2v2 即：m1×xm1×xm2×x 则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 ⑤碰撞前，m1落在图中的P3点，设其水平初速度为v1，小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中M3点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的N3点，设其水平初速度为v2．设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得 LP′sinα Lp′cosα＝v1t 解得：v1， 同理可得：v1′，v2 碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v1＝m1v1′+m2v2 整理得： （2）确定第四枚大头针位置时，应使大头针正好同时挡住插在a、b、c位置的大头针的像，此时入射光线和出射光线应平行，则应插在e点，如图 故答案为：（1）①C； ②AD；③m1x2＝m1x1+m2x3；④；⑤；（2）e；图见解析 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$