第06讲：期末实验类型讲与练【十四大考点+十四大题型】-2024-2025学年高一物理下学期期末《考点•题型•密卷》精讲精练高效复习讲义（人教版2019）

第06讲：期末实验专题 【实验归纳】 · 题型一：探究平抛运动特点 · 题型二：用闪频相机研究平抛运动 · 题型三：向心力探究实验 · 题型四：动能定理的探究实验 · 题型五：探究机械能守恒定律实验 · 题型六：探究动量守恒定律实验 【实验过关】 题型一：探究平抛运动特点 1．（23-24高一下·北京·期中）关于“探究平抛运动的特点”实验： (1)图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片。在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做 运动。 (2)在（1）的基础上，用图3所示装置继续探究平抛运动的规律。实验中除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列仪器还需要的有（　　） A．秒表 B．坐标纸 C．天平 D．重垂线 (3)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有（　　） A．斜槽轨道必须光滑 B．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 C．每次小球释放的初始位置可以任意选择 D．y轴的方向根据重垂线确定 E．为描出小球的运动轨迹，需要用平滑曲线把所有的点连接起来 F．记录的点应适当多一些 (4)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图4所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，可求得钢球平抛的初速度大小为 （已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 (5)某小组同学借助频闪仪拍摄小球运动照片的方式研究此实验。实验时忘了标记重垂线方向。为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值（x1，y1）、（x2，y2），如图5所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 。 【答案】(1)自由落体 (2)BD (3)BDF (4) (5) 【详解】（1）任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做自由落体运动。 （2）根据实验原理可知还需坐标纸测量点迹距离、重垂线确定竖直方向，无需秒表和天平。 故选BD。 （3）A．斜槽轨道光滑与否对实验无影响，故A错误； B．安装斜槽轨道，使其末端保持水平，以便确定初速度水平，故B正确； C．每次小球释放的初始位置必须一致，保证初速度大小相等，故C错误； D．y轴的方向根据重垂线确定，故D正确； E．实验中有个别偏离轨迹太远的点要舍弃，将轨迹上的点连成一条平滑曲线，故E错误； F．为提高实验准确性，记录的点应适当多一些，故F正确。 故选BDF。 （4）竖直方向由匀变速直线运动的推论可得 水平方向由位移公式可得 联立解得 （5）如图x0、y0分别表示水平和竖直方向，设重垂线方向y0与y轴间的夹角为θ，建立坐标系存在两种情况，如图所示 当建立的坐标系为x1、y1时，则x轴方向做匀减速运动，根据逐差法计算加速度有 y轴方向有 联立解得 当建立的坐标系为x2、y2时，则x轴方向做匀加速运动，根据逐差法计算加速度有 y轴方向有 综上所述，重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 2．（23-24高一下·安徽合肥·期中）某学习小组用图甲和图乙所示的装置做“探究平抛运动的特点”实验。 (1)先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到A、B两小球同时落地，改变抛出点的高度和小锤击打击力度，重复实验，A、B仍同时落地，该实验结果可表明______；（填选项前字母） A．两小球落地时的速度大小相同 B．A小球在竖直方向的分运动是自由落体运动 C．A小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 (2)接着用如图乙所示装置获得小球平抛运动的轨迹，下列操作要求正确的是______；（填选项前字母） A．记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 B．实验时，不需要每次从斜槽上同一位置由静止释放小球 C．背板必须处于竖直面内，固定时可用重垂线检查其是否竖直 (3)某同学用图乙装置实验时，若只在坐标纸上记下了重垂线y的方向，但忘了记下平抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图丙所示。现在曲线上取A、B两点，量出它们到y轴的距离分别为AA′=a、BB′=b，以及AB的竖直距离h，则小球平抛时的初速度大小为 ，抛出点与A′的距离为 。（已知当地的重力加速度为g） 【答案】(1)B (2)C (3) 【详解】（1）平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动与B小球的运动相同，故B正确，AC错误。 故选B。 （2）AB．记录小球位置时，不需要等距离下降，重复操作时初速度必须相同，需要每次从斜槽上同一位置由静止释放小球，故AB错误； C．背板必须处于竖直面内，否则小球与背板发生碰撞，故C正确。 故选C。 （3）[1]由平抛运动规律 得 则 解得 [2]抛出点与的距离为 3．（23-24高一下·天津·期中）某实验小组用图所示装置进行“研究平抛运动”实验。 (1)关于该实验的一些做法，不合理的是___________ A．使用密度大、体积小的球进行实验 B．斜槽末端切线应当保持水平 C．斜槽轨道必须光滑 D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 (2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置，取点为坐标原点，建立如图所示坐标系，点为小球运动一段时间后的位置，取。根据图像可知小球的初速度大小 ，小球在点的速度大小 m/s。（计算结果均保留三位有效数字） (3)另一实验小组的同学在其所得的轨迹上选取间距较大的几个点，测出各点到抛出点的水平距离和竖直高度，并在直角坐标系内绘出了图像，取。根据图像可知小球的初速度大小 。 【答案】(1)C (2) 2.00 2.83 (3)1 【详解】（1）A．为了减小空气阻力的影响，应使用密度大、体积小的球进行实验，故A正确，不满足题意要求； B．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽末端切线应当保持水平，故B正确，不满足题意要求； C．为了保证小球每次抛出时的速度相同，每次需要从相同位置静止释放小球，但斜槽轨道不需要光滑，故C错误，满足题意要求； D．为了减小误差，小球运动时不应与木板上的白纸相接触，故D正确，不满足题意要求。 故选C。 （2）[1]竖直方向根据 可得 水平方向根据 可得小球的初速度大小为 [2]小球在点的竖直分速度大小为 则小球在点的速度大小为 （3）根据平抛运动规律可得， 可得 则图像的斜率为 解得小球的初速度大小 题型二：用闪频相机研究平抛运动 4．（23-24高二下·山东青岛·期末）频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，在暗室里，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在闪光时刻的位置。如图甲，是某实验小组探究平抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为0.1s。将小球从斜槽上某一位置自由释放，并启动相机，得到如图乙所示的频闪照片，O为抛出点，P为小球运动轨迹上的一个位置。通过测量和换算得知，图乙（a）中OP对应的实际距离为105cm，（b）中OP对应的实际距离为122cm。请回答下面问题： (1)A处摄像头所拍摄的频闪照片为乙图中的 （选填“a”或“b”）； (2)通过对频闪照片（a）的测量发现，（a）中小球相邻位置间距离几乎是等距的，则小球水平抛出的初速度 m/s（结果保留2位有效数字）； (3)通过对频闪照片（b）的测量发现，（b）中小球相邻两位置间的距离几乎是均匀增大的，则当地重力加速度 （结果保留3位有效数字）； (4)小球在P点的速度方向与水平方向间夹角的正切值为 （结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)a (2)2.1 (3)9.76 (4)2.32 【详解】（1）A处频闪仪记录每隔一定时间小球水平方向的位置，平抛运动水平方向不受力，做匀速直线运动，故图乙中，A处频闪仪器记录所拍摄的频闪照片为a。 （2）由平抛运动规律可得 （3）根据 解得 （4）P点竖直方向速度为 则小球在P点的速度方向与水平方向间夹角的正切值为 5．（23-24高一下·河南新乡·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”实验。 (1)在实验前，斜槽末端的切线 （填“需要”或“不需要”）调成水平；木板 （填“需要”或“不需要”）校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行。 (2)图乙为用闪光照相机拍摄的照片处理后的一部分，A、B、C三点为连续三次频闪照相时小球经过的位置，图中背景方格的边长均为 5cm ，取重力加速度大小 ，则频闪照相的时间间隔 ，小球平抛的初速度大小 ，小球运动到 B点时的速度大小 ，O点 （填“是”或“不是”）抛出点。（计算结果均保留两位有效数字） 【答案】(1) 需要 需要 (2) 0.10 1.5 2.5 不是 【详解】（1）[1]探究平抛运动时，在实验前，斜槽末端的切线需要调成水平； [2]木板需要校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行。 （2）[1][2]平抛运动水平方向做匀速直线运动，有 可知A到B和B到C的时间相等，根据竖直方向可得 解得频闪照相的时间间隔 小球平抛的初速度大小 [3]小球运动到 B点时的竖直方向速度大小为 小球运动到 B 点时的速度大小 [4]从抛出点到B的时间为 若O为抛出点，则 ＞5L 可知O点不是抛出点。 6．（23-24高一下·山东济南·期中）用频闪照相技术可以很方便的研究平抛运动的规律。兴趣小组的同学在实验室进行了这样一个实验：从空中的某点静止释放一个小球B，同时从另一个点将小球A水平抛出，与此同时开启频闪相机，拍下第一张照片。两小球运动过程的频闪照片如图所示。拍摄时，频闪相机的拍照频率为，背景的坐标纸小方格为相同的正方形。重力加速度取，不计阻力。 (1)小方格的边长为 ； (2)根据这张照片可以确定平抛运动的水平分运动为匀速直线运动的理由是 ； (3)小球A做平抛运动的初速度大小为 ； (4)两小球相距最近时，小球A的速度大小为 。 【答案】(1)5 (2)相邻两点间，小球A发生的水平位移均为2L，所以平抛运动的水平分运动为匀速直线运动 (3)1 (4) 【详解】（1）由题意知，拍照间隔 T=0.1s 由图知，小球B释放后第一个T内下降的距离为L，则 （2）由图可知，相邻两点间，小球A发生的水平位移均为2L，所以平抛运动的水平分运动为匀速直线运动； （3）小球A做平抛运动的初速度大小为 （4）因为两球在竖直方向上都做自由落体运动，所以竖直高度差恒定，当小球a运动到与b在同一竖直线上时，距离最短，根据图可知，此时小球A运动了t=0.2s,所以有 vy=gt=2m/s 所以此时的速度大小为 题型三：向心力探究实验 7．（23-24高一下·安徽合肥·期中）“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为1∶2∶1，小球与挡板挤压，弹簧测力筒内的标尺上露出的红白相间的等分格数与向心力的大小成正比。 (1)本实验利用的物理方法为______；（填选项前字母） A．理想实验法 B．控制变量法 C．演绎法 (2)为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是______；（填选项前字母） A．选用相同的铁球放在A处 B．选用相同的铁球放在B处 C．选用相同大小的铝球放在A处 D．选用相同大小的铝球放在B处 (3)根据多次实验探究得出向心力的表达式为。当将两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为 。 【答案】(1)B (2)A (3)1∶2 【详解】（1）本实验利用的物理方法为控制变量法。 故选B。 （2）探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，需控制质量与半径相同，将一铁球放在C处，对另一小球应要求选用相同的铁球放在A处。 故选A。 （3）根据 又、、 解得 8．（23-24高一下·天津·期中）用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是___________ A．微元法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想化模型法 (2)在一次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在、位置，、到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。匀速转动手柄，标尺上的等分格显示左、右两个小球所受向心力的比值为，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为 【答案】(1)C (2) 【详解】（1）在探究向心力大小与半径,、质量、角速度的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中的两个物理量的关系，即用控制变量法。 故选C。 （2）根据公式可知，由于两球的质量相等，转动半径相同，则有转动的角速度之比为 因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘的线速度大小相等，由可知，左、右塔轮半径之比为3:1。 9．（23-24高一下·广东珠海·阶段练习）用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值，图示为装置实物图和结构简图。 (1)下列实验的实验方法与探究向心力的大小与质量、角速度和半径的关系实验相同的是（　　） A．探究平抛运动的特点 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 (2)在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时可以得到的结果是 。 A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比 C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 (3)如下图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2∶1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1∶2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，则a轮与b轮的角速度大小之比为 ，钢球①、②受到的向心力之比为 。 【答案】(1)B (2)C (3) 【详解】（1）探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间关系，采用的实验方向是控制变量法。 A．探究平抛运动的特点，采用的是等效思想，故A错误； B．探究加速度与力、质量的关系采用的实验方法是控制变量法，故B正确； C．探究两个互成角度的力的合成规律采用的实验方法是等效替代法，故C错误。 故选B。 （2）根据 AB．可知在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，向心力的大小与线速度的大小的平方成正比，故AB错误； C．在半径和角速度一定的情况下，心力的大小与质量成正比，故C正确； D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。 故选C。 （3）[1]当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，a、b两轮边缘处的线速度大小相等，根据 可得a轮与b轮的角速度大小之比为 [2]根据 可知钢球①、②受到的向心力之比为 题型四：动能定理的探究实验 10．（23-24高一下·四川德阳·期末）用如图所示装置可进行多个力学实验，根据所学物理知识回答以下问题。 (1)下列说法正确的是（　　） A．用此装置来“研究匀变速直线运动”时，长木板上表面必须光滑 B．此装置的电磁打点计时器需要220V交流电源 C．用此装置来“探究加速度a与力F的关系”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远大于小车的质量 D．用此装置来“验证动能定理”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远小于小车的质量 (2)用该装置“探究动能定理”实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为xA、xB、xC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，小车的质量为M，且M>>m。从打O点到打B点的过程中，拉力所做的功W= 小车动能变化量= 。（用题给字母表示） 【答案】(1)D (2) 【详解】（1）A．用此装置来“研究匀变速直线运动”时，只需保证小车做匀变速直线运动即可，长木板上表面不需要光滑，故A错误； B．此装置的电磁打点计时器需要6~8V交流电源，故B错误； C．用此装置来“探究加速度a与力F的关系”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远小于小车的质量，故C错误； D．用此装置来“验证动能定理”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远小于小车的质量，故D正确。 故选D。 （2）[1]重物的质量为m，小车的质量为M，，故在平衡摩擦力后，重物的重力大小mg等于小车所受的拉力大小，拉力所做的功为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，小车过B点的瞬时速度为 小车动能变化量为 11．（23-24高一下·湖南郴州·期末）某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置“探究动能定理”。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮、轻质动滑轮与弹簧测力计相连。实验时测出遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。 (1)完成下列实验步骤中的填空： ①用刻度尺测量遮光条的宽度d，两个光电门之间的距离L如图乙所示，则 ； ②按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； ③实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块，如果 ，则表示气垫导轨已调整至水平状态； ④挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录弹簧测力计的示数F，遮光条通过光电门1的时间为遮光条通过光电门2的时间为求出滑块动能的变化量； ⑤改变钩码的质量，重复步骤“④”，求在不同合力作用下滑块的动能变化量。 (2)对于上述实验，下列说法正确的是 。（单选，填正确选项前的字母） A．弹簧测力计的读数为 B．实验过程中钩码处于超重状态 C．弹簧测力计的读数等于滑块所受合外力 D．钩码的总质量m需满足远小于滑块的质量M (3)也可以通过多组实验数据，做出 的图像，若图像斜率 ，说明在误差允许的范围内动能定理成立。 【答案】(1) 23.00 滑块经过两个光电门的时间相等 (2)C (3) 【详解】（1）[1]刻度尺精确度为0.1cm，还需估读一位，为23.00cm； [2]轻推滑块，如果滑块经过两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨已调整至水平状态。 （2）A．分析发现，钩码向下加速运动，处于失重状态，根据牛顿第二定律有 所以有 故A错误； CD．由于钩码挂在动滑轮上，所以细绳两端张力大小相等，因此弹簧测力计上的示数即为滑块受到的合外力，所以不需要满足钩码的总质量m远小于滑块的质量M，故C正确，D错误； B．实验过程中，钩码向下加速运动，加速度向下，因此可知钩码处于失重状态，故B错误。 故选C。 （3）若满足动能定理，根据动能定理可得 变式得 则可知斜率为 12．（23-24高一下·江西萍乡·期末）如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过滑轮与质量为m的钩码相连，绳子的悬挂点与拉力传感器相连，滑块上遮光条宽度为d、实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为，拉力传感器的读数为F。不计滑轮的质量，不计滑轮轴、滑轮与轻质细绳之间的摩擦。 (1)甲同学用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒。 ①关于实验操作和注意事项，下列说法正确的是 。 A．气垫导轨必须水平放置     B．钩码的质量要远小于滑块质量 C．本实验需要用刻度尺测量出钩码下落的高度h ②设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、遮光条通过光电门的时间为，则满足关系式 （用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒。 (2)乙同学用该装置“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”，实验时记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间，测得多组L和值。应用图像法处理数据时，为了获得线性图像应作图像 （选填“、或”），该图像的斜率 。 【答案】(1) A (2) 【详解】（1）①[1]A．用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒，钩码重力势能的减小量等于钩码与滑块的动能的增加量，气垫导轨必须水平放置，故A正确； B．滑块受到的拉力时通过拉力传感器获得的，与钩码的质量和滑块质量无关，故B错误； C．本实验需要用刻度尺测量出滑块运动的距离，钩码下落的高度等于滑块运动距离的，故C错误。 故选A。 ②[2]遮光条通过光电门时的速度大小为 遮光条通过光电门时钩码的速度大小为 遮光条通过光电门时钩码下落的高度为 若运动过程中系统机械能守恒，则 即 （2）[1]滑块通过光电门的速度 根据动能定理可知 解得 故为了获得线性图象应作图像。 [2]该图像的斜率为 题型五：探究机械能守恒定律实验 13．（23-24高一下·江苏无锡·期中）某同学设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2。小球直径d，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1，Δt2，已知当地的重力加速度为g。 (1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量 （填选项序号）。 A．小球的质量m B．光电门1和光电门2之间的距离h C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t (2)小球通过光电门1时的瞬时速度v1 = （用题中所给的物理量符号表示） (3)若满足表达式 （用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。 (4)小明和小凯实验前发现光电门1损坏，就拆掉光电门1，用其余器材做实验，他们上下调节光电门2，记录多组实验数据，利用记录的数据作出图像，根据图像判断机械能守恒是否成立。 ①除光电门记录Δt以外，他们还补充测量了一个物理量X，X应该代表 ； ②最能直观地判断出结论的是 （、、，）图像。 ③该若该图像满足斜率k = （用题中所给的物理量符号表示），可以证明小球下落过程中机械能守恒。 【答案】(1)B (2) (3) (4) 释放点到光电门2的高度 【详解】（1）小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为 ， 小球从光电门1运动到光电门2过程，据机械能守恒定律可得 联立可得 由上可知，还需要知道光电门1和光电门2之间的距离h。 故选B。 （2）小球经过光电门1的速度可表示为 （3）由（1）分析，可知，若满足表达式 就可以验证小球下落过程中机械能守恒。 （4）[1]由题意知，拆掉光电门1，上下调节光电门2，即改变光电门2与释放点的高度，设为H，释放点的初速度为零，根据机械能守恒则有 又，可得 由此可知X应该代表释放点到光电门2的高度； [2]用X代替H，则有 变形得 可知最能直观地判断出结论的是 [3]根据 可得该图像斜率 即可以证明小球下落过程中机械能守恒。 14．（23-24高一下·内蒙古呼和浩特·期中）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 (1)本实验中，下列说法正确的是________。 A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．安装打点计时器时，应使两个限位孔处于竖直方向同一直线上 C．可以根据v = gt来计算重物在t时刻的瞬时速度 D．先接通电源，后释放重物 (2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________ A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度 C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度 (3)已知当地重力加速度为9.80 m/s2，某同学所用重物的质量为m = 1.0 kg，得到纸带如下乙图，则打点计时器在打0点到4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），根据计算，可以得知在误差允许范围内重物在下落过程中机械能守恒。 (4)实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物P和Q分别进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v2 − h图像如丙图所示，对比图像分析可知选重物 （选填“P”或“Q”）进行实验误差更小。 【答案】(1)ABD (2)BC (3) 3.65 3.97 (4)P 【详解】（1）AB．为了减小空气阻力和摩擦阻力的影响，重物选用质量和密度较大的金属锤，安装打点计时器时，应使两个限位孔处于竖直方向同一直线上，故AB正确； C．重物下落过程受到一定的阻力作用，实际加速度不是重力加速度g，所以不可以根据v = gt来计算重物在t时刻的瞬时速度，故C错误； D．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放重物，故D正确。 故选ABD。 （2）A．当知道OA、AD和EG的长度时，无法求出A点和D点的速度，可以求出F点的速度，但无法知道F点到O点的距离，故A错误； B．当知道OC、BC和CD的长度时，可以求出C点的速度，也可以知道C点到O点的距离，可以验证机械能守恒定律，故B正确； C．当知道BD、CF和EG的长度时，知道BD的长度可以求出C点的速度，根据EG的长度可以求出F点的速度，结合CF的长度，可以验证机械能守恒定律，故C正确； D．当知道AC、BD和EG的长度时，分别可求出B点、C点、F点的速度，但无法知道B点、C点、F点到O点的距离，故D错误。 故选BC。 （3）[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则有 则打点计时器在打0点到4点的这段时间内，重锤动能的增加量为 [2]打点计时器在打0点到4点的这段时间内，重锤重力势能的减少量为 （4）设重物下落过程中受到的阻力为f，根据动能定理可得 整理可得 则v2 − h图像的斜率为 由于重物P、Q质量相同，结合图丙可知重物Q所受阻力较大，因此选重物P进行实验误差更小。 15．（23-24高一下·江西南昌·期末）在进行“验证机械能守恒定律”的实验中，甲、乙两实验小组分别采用了如图（1）和（2）所示的装置进行实验。 (1)甲组同学采用了图（1）所示的方案，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________。（填正确答案前的字母标号） A．秒表 B．刻度尺 C．天平（含砝码） (2)甲组同学释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 （填“甲”、“ 乙”、“ 丙”或“丁”）； (3)比较两种实验方案，你认为 组（选填“甲”或“乙”）同学采用的实验方案误差更小； (4)乙组同学采用图（2）所示的方案完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中O点为起始点，A、B、C三个连续计时点到O点的距离分别为、、，打点计时器打点周期为T，重物质量大于，重力加速度为g。打下B点时重物速度大小表达式为 ，若通过纸带验证OB过程系统机械能守恒，其表达式为 。 【答案】(1)B (2)丙 (3)甲 (4) 【详解】（1）通过打点计时器可以知道计数点之间的时间间隔，所以不需要秒表；由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平；需要用刻度尺测量值纸带上计数点间的距离，B正确。 故选B。 （2）为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，手提纸带的一端，并且使重物靠近打点计时器，故合理的为丙图。 （3）甲方案更合理，因为在乙的方案中还受到细线与滑轮之间的阻力影响。 （4）[1]B点的速度大小为 若机械能守恒，则有 整理有 题型六：探究动量守恒定律实验 16．（23-24高一下·重庆·期中）实验小组用如图甲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，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上点静止释放，平均落点为；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。 (1)关于该实验的要求，说法正确的是__________。 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球必须仍从点释放 (2)图中点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出的长度分别为，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）。 (3)图乙中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，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，测出长度分别为，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）。 【答案】(1)AD (2) (3) 【详解】（1）A．为了保证小球抛出的初速度处于水平方向，斜槽末端必须是水平的，故A正确； BD．为了保证每次碰撞前瞬间入射小球的速度相同，每次入射小球必须从同一位置点静止释放，但斜槽轨道不需要光滑，故B错误，D正确； C．两小球做平抛运动，下落高度相同，所用时间相同，可以用平抛运动的水平位移代替抛出时的初速度，所以不需要测出斜槽末端的高度，故C错误。 故选AD。 （2）小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，设为，碰撞前小球A的速度为 碰撞后小球A、小球B的速度分别为 ， 两球碰撞前后的总动量守恒有 整理可得 （3）设OB的距离为，小球做平抛运动，碰撞前小球A有 碰撞后小球A有 碰撞后小球B有 两球碰撞前后的总动量守恒有 整理得 17．（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期末）如图为“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、，在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。 (1)小球1和2的质量应满足 ，直径应满足 。（选填“大于”、“小于”、“等于”） (2)实验必须满足的条件是______。 A．斜槽轨道末端切线水平 B．斜槽轨道应尽量光滑以减小误差 C．入射球和被碰球质量相等 D．入射球每次从轨道的同一位置由静止释放 (3)实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有______。 A．测量两个小球的质量、 B．测量小球1的释放点S距桌面的高度h C．测量斜槽轨道末端距地面的高度H D．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (4)某次实验中得出的落点情况如图所示，在实验误差允许的围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为 。（用、、、、表示） 【答案】(1) 大于 等于 (2)AD (3)ADE (4) 【详解】（1）[1]为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即m1大于m2。 [2]为使两球发生对心碰撞，两球直径应相等，即等于。 （2）A．为保证小球做平抛运动，其速度必须水平，所以斜槽末端要水平，故A正确； BD．实验要保证小球1到达斜槽末端时的速度相等，只要小球1每次从斜槽的同一位置由静止释放即可保证小球1到达斜槽末端时的速度相等，斜槽轨道不必光滑，故B错误，D正确； C．为了碰撞后入射小球不被反弹，且做平抛运动，所以入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故C错误。 故选AD。 （3）小球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，则小球做平抛运动的时间相等，设为t；两球碰撞前入射球的速度大小 两球碰撞后入射球的速度大小 被碰球的速度大小 两球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 整理解得 实验需要测量：测量两个小球的质量、；分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON。 故选ADE。 （4）根据上述分析，要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式 18．（23-24高一下·江西南昌·阶段练习）(1)实验室常用如图1所示的装置验证动量守恒定律，O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是__________。 A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM，ON (2)实验中需要满足的条件是__________； A．轨道末端必须水平 B．入射球m1的半径必须大于被碰小球m2 C．轨道必须光滑 D．入射球m1的质量必须小于被碰小球m2 (3)若两球相碰前后的总动量守恒，其表达式可表示为 （用（1）中测量的量表示）。经测定，两球的质量分别为m1=50g、m2=8g，小球落地点的位置距O点的距离如图2所示。利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量p与碰撞后的总动量的比值为 （结果保留三位有效数字）。 【答案】(1)ADE (2)A (3) 1.03 【详解】（1）两球碰撞过程系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 小球离开斜槽轨道后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，做平抛运动的时间相等，则 即 实验需要用天平测量两个小球的质量m1、m2；需要分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM，ON。 故选ADE。 （2）A．为了保证小球抛出时的速度方向处于水平方向，轨道末端必须水平，故A正确； B．为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等，故B错误； C．为了保证每次碰撞前瞬间入射小球速度相同，小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放，但轨道不需要光滑，故C错误； D．为保证入射小球不反弹，入射球m1的质量必须大于被碰小球m2，故D错误。 故选A。 （3）[1]若两球相碰前后的总动量守恒，其表达式可表示为 [2]两球的质量分别为m1=50g、m2=8g，小球落地点的位置距O点的距离如图2所示，则碰撞前的总动量p与碰撞后的总动量的比值为 【专题强化】 1．（23-24高一下·黑龙江哈尔滨）(1)如图所示，是两个研究平抛运动的演示实验装置，对于这两个演示实验的认识，下列说法正确的是（　　） A．甲图实验装置为了说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动 B．甲图实验装置为了说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动 C．乙图实验装置为了说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动 D．乙图实验装置为了说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动 (2)在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，实验装置如图所示。 关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A．每次小球要从同一高度由静止释放 B．小球释放的初始位置越高越好 C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触 (3)在另一次频闪照相机研究平抛运动的实验中，将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为 s，该小球做平抛运动的初速度为 m/s；B点速度为 m/s。（g取10m/s）O点是否为抛出点 （是或否）。 【答案】(1)AD (2)ACD (3) 0.1 1.5 2.5 是 【详解】（1）AB．甲图实验装置两球在竖直方向具有相同的运动情况，为了说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动，故A正确，B错误； CD．乙图实验装置两球在水平方向具有相同的运动情况，为了说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动，故C错误，D正确。 故选AD。 （2）A．为了保证每次小球抛出的速度相同，每次小球要从同一高度由静止释放，故A正确； B．小球释放的初始位置高度要适当，并非越高越好，故B错误； C．小球在竖直方向做自由落体，为了正确描绘轨迹，实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，故C正确； D．实验要求描绘轨迹图，且小球运动不碰到木板平面，所以小球的平抛运动要靠近木板但不接触，故D正确。 故选ACD。 （3）[1]根据方向根据 可得照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为 [2]水平方向根据 可得该小球做平抛运动的初速度为 [3]小球经过B点的竖直分速度为 则B点速度为 [4]小球经过O点的竖直分速度为 可知O点是抛出点。 2．（23-24高一下·四川南充·阶段练习）在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有___________。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球 D．图中档条MN每次必须等间距下移 (2)在某次实验中，甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是___________。 A． B． C． D．无法判断 (3)乙同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。则小球运动到图中位置A时，其速度的水平分量大小为 m/s；根据图中数据可得，当地重力加速度的大小为 m/s2.（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)BC (2)C (3) 1.0 9.7 【详解】（1）AC．为了获得相同的初速度，需要每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，斜槽轨道不需要光滑，故A错误，C正确； B．为保证小球飞出时速度水平，所以斜槽轨道末段需要水平，故B正确； D．挡板只要能记录下小球在不同高度时的不同位置，不需要等间距变化，故D错误。 故选BC。 （2）因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以 故选C。 （3） [1]由题意水平方向做匀速直线运动，根据图中数据可得，小球运动到图中位置A时，水平方向上有 [2]在竖直方向上，做自由落体运动，根据逐差法可得 3．（23-24高一下·广东肇庆·阶段练习）用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板。从同一位置重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，即可描出钢球做平抛运动的轨迹，进而研究平抛运动的规律。 根据实验原理，回答以下问题： (1)实验前，应将小球放在斜槽末端，根据小球的运动情况，调节支脚螺丝A、B，使斜槽末端 。 (2)研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是 。 A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 B．使用密度小、体积大的钢球 C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．尽可能记录多个痕迹点 (3)该实验中，在取下白纸前，应确定坐标原点O的位置，并建立直角坐标系，下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是 ，建立坐标轴时应该先确定 轴（填“x”或“y”） A．    B．   C． (4)若某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，如图，取A点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示（g=10m/s2），小球平抛的初速度大小v0= m/s（重力加速度g取10m/s2，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是 （以cm为单位，答案不用写单位，注意正负号） 【答案】(1)水平 (2)CD (3) C y (4) 1.0 （-10，-5） 【详解】（1）实验前，应将小球放在斜槽末端，根据小球的运动情况，调节支脚螺丝A、B，使斜槽末端水平。 （2）A．钢球与斜槽之间有摩擦力，但钢球每次从相同的位置滚下，摩擦力每次都是相同的，不影响实验过程。故A错误； B．实验中，为了减小空气阻力对实验的影响，需要使用密度大、体积小的钢球。故B错误； C．钢球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，这样才能保证钢球初速度相同。故C正确； D．尽可能记录多个痕迹点，可以减小实验误差。故D正确。 故选CD。 （3）[1]该实验中坐标原点O的位置，应该在小球在斜槽末端时球心的投影点。 故选C。 [2]建立坐标轴时应该先确定用铅垂线来确定y轴。 （4）[1]小球竖直方向，有 水平方向 联立，解得 [2]依题意，B点竖直分速度为 则B球运动到B点的时间为 可得小球抛出点到B点的水平距离和竖直距离分别为 ， 所以小球抛出点的坐标是（-10，-5） 4．（23-24高一下·四川德阳·阶段练习）如图甲所示，用质量为m 的钩码通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。 (1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做 。 (2)实验开始时，应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。这样做的目的是 。 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的拉力等于小车受到的合力 (3)实验准备在符合要求的前提下，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C……各点到O 点的距离为x1、x2、x3……如图乙所示。实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W= ，打B 点时小车的速度v= 。（用所测物理量的字母表示） (4)实验小组的同学经多次实验发现，拉力做功总是要比小车动能的增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的 。 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 D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力 【答案】(1)匀速直线运动 (2)D (3) mgx2 (4)CD 【详解】（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做匀速直线运动。 （2）实验开始时，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，他这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力。 故选D。 （3）[1]从打O点到打B点的过程中，细绳拉力对小车做的功 W＝mgx2 [2]打B 点时小车的速度 （4）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，从功能关系看出：该实验一定有转化为内能的，即实验中有存在摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于砝码的重力。 故选CD。 5．（23-24高一下·河北·期中）某同学用如图所示的装置做“验证动能定理”实验，实验操作如下： (1)已知重力加速度为g，小车与遮光片的总质量为M，两光电门间的距离为L，遮光片的宽度为d。 ①调节长木板的倾角，将小车放在长木板靠近滑轮的一侧，砂桶用细绳跨过定滑轮挂在小车上并使细绳平行于长木板。 ②调整砂桶内砂子的质量，使小车以某一初速度沿长木板向下运动时，通过两个光电门的时间相等。 ③取下细绳和砂桶，用天平称得砂桶和砂的总质量为m。再将小车在靠近滑轮的位置由静止释放，小车通过光电门1和光电门2时显示的时间分别为、。则小车从通过光电门1到通过光电门2的过程中，小车所受合力为 。 ④改变砂桶内砂子的质量，重复步骤①②③，通过多组实验数据，做出的图像，若图像斜率k= ，说明在误差允许的范围内动能定理成立（结果均用已知字母表示）。 (2)实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足m<<M。 【答案】(1) mg (2)不需要 【详解】（1）③[1]小车通过两个光电门的时间相等，可知小车做匀速运动。假设小车重力沿长木板的分量为G1，小车与长木板之间的摩擦力为f，砂桶和砂的总质量为m时小车匀速下滑，根据受力分析可得 所以取下细绳和砂桶后小车沿长木板下滑时有 方向沿长木板向下。 ④[2]小车从通过光电门1到通过光电门2的过程中合力做功为 所以若在误差允许范围内满足等式 即 图像斜率为 则动能定理得以验证。 （2）取下细绳和砂桶后小车沿长木板下滑时的合力等于mg，对m的大小并没有要求，对实验结果没有影响，故不需要满足m<<M。 6．（23-24高一下·安徽宣城·期末）某实验小组用图1实验装置探究合力做功与动能变化的关系。铁架台竖直固定放置在水平桌面上，将长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，木板与铁杆接触处记为Q，P处放置一光电门。实验步骤是： ①测出滑块的挡光片宽度L（很小），用天平测出滑块的质量 m； ②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动。在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H； ③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上。用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从木板上的Q2位置由静止者放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1； ④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。 (1)滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题（已知重力加速度为g）： ①滑块动能的变化量 ；②重力对滑块做的功 ； ③摩擦力对滑块做的功 。 (2)某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平方倒数为纵坐标，根据测量数据在坐标中描点画出如图2所示直线若图线过原点，且图线斜率 ，则能证明合外力做的功等于物体动能增量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1] 滑块通过光电门的速度为 则滑块的动能的变化量为 [2] 重力对滑块做的功 [3] 设P点到铁架台的水平长度为d，滑块做匀速直线运动时，由动能定理可得 解得 改变倾角后，摩擦力做的功为 （2）由上可知，合力做的功为，根据动能定理可知 联立可得 则图线的斜率 7．（23-24高一下·河南·阶段练习）某实验小组利用倾斜导轨验证动能定理，实验装置如图1所示。水平桌面上固定一倾斜导轨，导轨上A处放一带长方形遮光片的滑块，其左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与托盘相连，遮光片的宽度为d，遮光片和滑块的总质量为M；导轨上B处有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间。A处到光电门B处的距离为，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B处时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。 实验步骤： (1)在托盘中添加一定质量的砝码，使滑块恰好（　　）运动，记录托盘和砝码的总质量，消除斜面摩擦力对实验的影响。 A．匀速向上 B．匀速向下 (2)将滑块移至相同的初始位置，在托盘中再添加质量为m的砝码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门]的时间t。重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时滑块和砝码托盘组成的系统动能增加量可表示为 ，合外力对系统所做的总功可表示为 ，在误差允许的范围内，若，则动能定理得以验证。 (3)多次改变m，记录多次的时间t，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中b已知，则重力加速度 （用图像已知量及测量量符号表示）。 【答案】(1)A (2) (3) 【详解】（1）根据题意分析知，在托盘中添加一定质量的砝码，使滑块恰好匀速向上运动，消除斜面摩擦力对实验的影响。 故选A。 （2）（2）[1][2]滑块通过光电门的速度大小 故滑块从A处到达B处时滑块和砝码托盘组成的系统动能增加量可表示为 合外力对系统所做的总功可表示为 （3）[1]若动能定理得以验证，则根据动能定理 则 根据图像，代入点（），则有 解得 8．（22-23高一下·云南文山·期末）某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置“探究动能定理”。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮、轻质动滑轮与弹簧测力计相连。实验时测出遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。    （1）完成下列实验步骤中的填空： ①用刻度尺测量遮光条的宽度d，两个光电门之间的距离L如图乙所示，则L= cm；    ②按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； ③实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块，如果 ，则表示气垫导轨已调整至水平状态； ④挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录弹簧测力计的示数F，遮光条通过光电门1的时间为，遮光条通过光电门2的时间为，求出滑块动能的变化量； ⑤改变钩码的质量，重复步骤“④”，求在不同合力作用下滑块的动能变化量。 （2）对于上述实验，下列说法正确的是 。 A．弹簧测力计的读数为 B．弹簧测力计的读数等于滑块所受合外力 C．实验过程中钩码处于失重状态 D．钩码的总质量m需满足远小于滑块的质量M （3）也可以通过多组实验数据，做出的图像，若图像斜率k= ，说明在误差允许的范围内动能定理成立。 【答案】 23.00 滑块经过两个光电门的时间相等 BC/CB 【详解】（1）[1]刻度尺精确度为0.1cm，还需估读一位，为23.00cm； [2]轻推滑块，如果滑块经过两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨已调整至水平状态。 （2）[3]A．分析发现，钩码向下加速运动，处于失重状态，根据牛顿第二定律有 所以有 故A错误； BD．由于钩码挂在动滑轮上，所以细绳两端张力大小相等，因此弹簧测力计上的示数即为滑块受到的合外力，所以不需要满足钩码的总质量m远小于滑块的质量M，故B正确，D错误； C．实验过程中，钩码向下加速度运动，加速度向下，因此可知钩码处于失重状态，故C正确。 故选BC。 （3）[4]若满足动能定理，根据动能定理可得 变式得 则可知斜率为 9．（23-24高一下·山西吕梁·期末）某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器： (1)下列关于该实验说法正确的是（　　） A．必须在接通电源的同时释放纸带 B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量 C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 (2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速度为。在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量 J，重锤重力势能的减少量 J（结果均保留三位有效数字）。 (3)该同学进一步求出纸带上其它点的速度大小v，然后作出相应的图像，画出的图线是一条通过坐标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重锤下落过程机械能守恒，该同学的分析 （选填“合理”或“不合理”）。 【答案】(1)B (2) 1.00 1.07 (3)不合理 【详解】（1）A．为了充分利用纸带，应先接通电源再释放纸带，故A错误； B．利用本装置验证机械能守恒定律，由于验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去，所以可以不测量重物的质量，故B正确； C．验证机械能守恒的表达式为 为了验证机械能守恒，不一定需要选择纸带上打出的第一个点作为起点，故C错误； 故选B。 （2）[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打C点时的瞬时速度为 在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为 [2]在打O点到C点的这段时间内，重锤重力势能的减少量为 （3）根据机械能守恒定律，从起始点开始，若机械能守恒应满足 消去重锤的质量可得，做出的图像，若图像过原点，且其斜率等于当地的重力加速度，才可判定重锤下落过程机械能守恒；因此，若只满足图像过坐标原点，并不能判定重锤下落过程中机械能守恒，因此该同学的分析不合理。 10．（23-24高一下·重庆·期中）某同学用如图所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的栓接点（）在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能（为弹簧形变量），重力加速度为，遮光条的宽度为，小物块释放点与光电门之间的距离为l（远远小于l）。现将小物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 (1)物块通过光电门时的速度为 ； (2)改变光电门的位置，重复实验，每次滑块均从点静止释放，记录多组1和对应的时间，做出图像如图所示，若在误差允许的范围内，满足关系式 时，可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒； (3)在（2）中条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为，则 （用表示）； (4)在（2）中条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为 （表示）。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）遮光条的宽度为，通过光电门的时间，则物块通过光电门时的速度为 （2）若系统机械能守恒，则有 变式为 所以图像若能在误差允许的范围内满足 即可验证弹簧和小物块组成的系统机械能守恒。 （3）由图像可知和时，时间相等，则物块的速度大小相等，动能相等，可得 联立可得 （4）由图像可知时遮光板挡光时间最短，此时物块通过光电门时的速度最大，可得 又 联立可得 11．（23-24高一下·四川乐山·期中）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。 (1)关于本实验下列说法正确的是 （填字母代号）。 A．为降低空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物 B．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上 C．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，释放重物前应如图甲所示手持纸带上方而不能手拖重物，然后由静止释放 D．为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 (2)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、 B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得，，，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg，取。根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 J；此时重锤的动能比开始下落时增加了 J。（结果均保留三位有效数字） (3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式 时，可验证机械能守恒。 【答案】(1)ABC (2) 1.67 1.62 (3) 【详解】（1）A．为降低空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物，故A正确； B．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上，故B正确； C．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，释放重物前应如图甲所示手持纸带上方而不能手拖重物，然后由静止释放，故C正确。 D．为在纸带上打下尽量多的点，应先接通打点计时器电源再释放重物，故D错误； 故选ABC。 （2）[1]当打点计时器打到B点时重锤的重力势能减少量为 [2]打下B点时重锤的瞬时速度可表示为 该过程重锤的动能增加量为 （3）在最低点，由牛第二定律可得 小球摆到最低点的过程，据机械能守恒定律可得 联立解得 若满足上述关系，可验证机械能守恒。 12．（23-24高一下·陕西宝鸡·期末）(1)甲同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 ①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 。（选填器材前的字母） A．大小合适的铁质重锤   B．体积较大的木质重锤 C．天平   D．刻度尺   E．秒表 ②安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的计时点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证从O到B实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的 等式（用题中所给字母表示）。 A．   B． C．   D．都不正确 ③若经过计算发现重锤增加的动能小于其减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是： 。 (2)乙同学利用水平放置的气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。测得遮光片的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，遮光片通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。 ①滑块通过光电门B时的速度大小vB= ； ②要验证系统机械能守恒，需要验证的等式为 （用题中所给字母表示） 【答案】(1) AD/DA B 由于有空气阻力、纸带与限位孔之间有摩擦力、纸带与振针之间有摩擦力，一部分重力势能转化成内能 (2) 【详解】（1）①[1]AB木质锤空气阻力大，误差大，故选取大小合适的铁质重锤，A正确，B错误； C． 根据验证机械能守恒定律，质量m可以约去，不需要测量，C错误； D．打出的纸带需要刻度尺测量计数点间的距离，所以需要刻度尺，D正确； E．打点计时器本身就是一种计时仪器，所以不需要秒表，E错误。 故选AD。 ②[2]从起始点O开始到打下B点的过程中，重力势能的减小量 而打B点时重物的速度为 动能的增加量为 若满足机械能守恒，则有 整理可得 故选B。 ③[3]由于有空气阻力、纸带与限位孔之间有摩擦力、纸带与振针之间有摩擦力，一部分重力势能转化成内能。 （2）①[1]滑块通过光电门B时的速度大小为 ②[2]滑块通过光电门A时的速度大小为 选取钩码和滑块以及遮光片整体为研究对象，增加的动能为 减少的重力势能为 根据机械能守恒定律得 解得 要验证系统机械能守恒，需要验证的等式为 13．（23-24高一下·四川成都·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，图乙为装置简化图。A、B为大小相同的小球，测得质量分别为，，A球为入射小球，B球为被碰小球。实验时，先不放小球B，让小球A从斜槽上的某位置由静止释放后飞出落到垫有复写纸的白纸上，重复实验多次，记下平均落地点为P；然后，将小球B放在斜槽末端，让小球A从斜槽上的某位置由静止释放，与小球B发生碰撞，两球从斜槽末端飞出落到同一白纸上，重复实验多次，记下小球A、B的平均落地点分别为M、N；斜槽末端在白纸上的投影位置为O点。 (1)本实验为确保两小球速度水平并发生正碰，须保证斜槽末端切线水平，检验斜槽末端切线是否水平的最简单直接的办法是 。 (2)关于本实验的其他操作，下列说法正确的是（　　） A．小球A每次都必须从斜槽上同一位置由静止释放 B．必须测量斜槽末端距水平地面的高度 C．为完成实验，小球A的质量应大于小球B的质量 D．若小球A与小球B碰后反弹，仍能再次从斜槽末端飞出，则对实验无影响 (3)实验测得三个落地点位置与O点的距离分别为、、，为了验证A、B两小球碰撞过程中总动量守恒，应验证表达式 在实验误差允许范围内是否成立（用题中测得的物理量的符号表示）。 (4)实验中某同学认为A、B两球间的碰撞不是弹性碰撞，下列表达式能支持该同学的结论的是（　　）（填正确答案标号）。 A． B． C． D． 【答案】(1)将小球轻放在斜槽末端可保持静止 (2)AC (3) (4)BD 【详解】（1）检验斜槽末端切线是否水平的最简单直接的办法是：将小球轻放在斜槽末端可保持静止 （2）A．为了保证两次入射小球到达轨道末端具有相同的速度，两次入射小球需从同一位置由静止释放，故A正确； B．小球飞出后做平抛运动，由于下落高度相同，则平抛时间相同，可以根据水平方向运动距离比较初速度，无需测量斜槽末端距水平地面的高度，故B错误； C．为了避免入射小球反弹，要保证入射球质量大于被碰球质量，故C正确； D．若小球A与小球B碰后反弹，A会在轨道上运动一段距离，可能会有阻力做功，对实验有影响，故D错误。 故选AC。 （3）根据平抛运动规律可知小球均从相同高度平抛，则平抛时间相同，若A、B两小球碰撞过程中总动量守恒 （4）如果两球间的碰撞不是弹性碰撞，则机械能减小，即 联立解得 故选BD。 14．（23-24高一下·四川成都·阶段练习）如图所示为实验室中“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。 (1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为 半径为r2，，则应满足______（填选项前的字母）。 A．， B．， C．， D．， (2)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是______（填选项前的字母）。 A．直尺 B．游标卡尺 C．天平 D．弹簧测力计 E．停表 (3)本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度。下面的实验条件中，不能使小球飞行的水平距离表示水平速度的是______。 A．轨道末端切线未调整为水平 B．改变1 小球初始释放点的位置 C．使1、2 两小球的直径之比改变为1:3 D．升高桌面高度 (4)设P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球落点的平均位置，N为碰后被碰小球落点的平均位置，则关系式 （用m1、m2及图中字母表示）成立，即可达到实验目的。 【答案】(1)C (2)AC (3)AC (4) 【详解】（1）实验中为了避免入射小球反弹，需要有 实验中为了使两球发生对心正碰，两小球半径应该相等，则有 故选C。 （2）为了验证碰撞过程动量守恒，需要利用天平测量两小球的质量，小球飞出斜槽后做平抛运动，由于竖直高度相等，小球做平抛运动的时间相等，小球水平方向做匀速直线运动，则可以用水平分位移间接表示小球碰撞前后的速度，不需要测量时间，需要利用直尺测量水平分位移，即在所提供的测量工具中必需的是直尺与天平。 故选AC。 （3）A．当轨道末端切线未调整为水平，小球飞出斜槽后速度方向没有沿水平方向，小球飞出后并没有做平抛运动，此时不能用小球飞行的水平距离表示水平速度，故A正确； B．改变1 小球初始释放点的位置，小球飞出的速度大小发生变化，小球飞出后速度方向沿水平方向，小球做平抛运动，此时能用小球飞行的水平距离表示水平速度，故B错误； C．若使1、2 两小球的直径之比改变为1:3，即两小球没有发生对心碰撞，发生的是斜碰，小球1的半径小一些，则小球2飞出时的初速度方向沿右上方，小球2飞出后做斜抛运动，此时不能用小球飞行的水平距离表示水平速度，故C正确； D．升高桌面高度，球飞出后速度方向沿水平方向，小球做平抛运动，此时能用小球飞行的水平距离表示水平速度，故D错误。 故选AC。 （4）小球做平抛运动，则有 ， 解得 则有 ，， 根据动量守恒定律有 解得 15．（23-24高一下·天津·期末）用如图1所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上。 (1)除了图1中器材外，完成本实验还必须使用的器材有___________（选填选项前的字母）。 A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规 (2)实验中以下操作正确的是___________； A．安装轨道时，轨道末端必须水平 B．每次必须从同一个高度静止释放小球 C．实验中两个小球的质量应满足 D．轨道必须保证处处光滑 (3)某次实验中得出的落点情况如图2所示，若测量数据近似满足关系式 （用、、OM、OP、ON）则说明两小球碰撞过程中动量守恒。若忽略实验中的测量误差，代入上式可判断入射小球质量和被碰小球质量之比为 。 【答案】(1)ABD (2)ABC (3) 【详解】（1）为完成本实验，要求知道两球的质量，投影点O到其余三个点的距离，以及能比较准确的找到M、N、P三个点的位置，故还需要的器材是天平、刻度尺和圆规，不需要测时间，故ABD正确，C错误。 故选ABD。 （2）AD．安装的轨道不必光滑，因为每次与轨道的摩擦力均相同，为了让小球做平抛运动，末端必须水平，故A正确，D错误； B．每次必须从同一位置释放小球，可保证初速度大小相等，故B正确； C．为了防止反弹回去，实验中两个小球的质量应满足，故C正确。 故选ABC。 （3）[1][2] 如果系统碰撞动量守恒，设水平向右的方向为正方向，则应该满足 根据两球最终都做平抛运动规律，其平抛运动的时间相等，设为t，有 故上式可变形为 将图中数据代入可知 解得 16．（23-24高一下·湖北武汉·期末）如图所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验时先让质量为的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端O点水平抛出，落到与轨道O点连接的倾角为θ的斜面上。再把质量为的被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球仍从位置S由静止滚下，与被碰小球碰撞后，分别与斜面第一次碰撞留下各自的落点痕迹，M、P、N为三个落点的位置。（不考虑小球在斜面上的多次碰撞） (1)关于本实验，下列说法正确的是_____________。 A．斜槽轨道不必光滑，入射小球每次释放的初位置也不必相同 B．斜槽轨道末端必须水平 C．为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量等于被碰球的质量 (2)实验中不易直接测定小球碰撞前后的速度，可以通过仅测量_____________，间接地解决这个问题。 A．小球开始释放高度h B．斜面的倾角θ C．O点与各落点的距离 (3)在实验误差允许范围内，若满足关系式_____________，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。 A． B． C． D． (4)如果该碰撞为弹性碰撞，则只需要满足一个表达式，即 。 【答案】(1)B (2)C (3)C (4) 【详解】（1）A．只要小球从斜面上同一位置由静止释放即可保证小球到达斜槽末端的速度相等，斜槽轨道不必光滑，故A错误； B．为保证小球离开斜槽后做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，故B正确； C．为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量大于被碰球的质量，故C错误。 故选B； （2）小球离开斜槽后做平抛运动，设小球的位移大小为L，竖直方向有 水平方向有 解得 入射球碰撞前的速度为 碰撞后的速度为 被碰球碰撞后的速度为 两球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 整理得 实验可以通过O点与各落点的距离代替测小球做平抛运动的初速度。 故选C； （3）由（2）可知在实验误差允许范围内，若满足关系式 则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。 故选C。 （4）若碰撞是弹性碰撞，以上物理量还满足的表达式为 因 即 则表达式为 联立可得 3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第06讲：期末实验类型讲与练 【实验归纳】 · 题型一：探究平抛运动特点 · 题型二：用闪频相机研究平抛运动 · 题型三：向心力探究实验 · 题型四：动能定理的探究实验 · 题型五：探究机械能守恒定律实验 · 题型六：探究动量守恒定律实验 【实验过关】 题型一：探究平抛运动特点 1．（23-24高一下·北京·期中）关于“探究平抛运动的特点”实验： (1)图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片。在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做 运动。 (2)在（1）的基础上，用图3所示装置继续探究平抛运动的规律。实验中除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列仪器还需要的有（　　） A．秒表 B．坐标纸 C．天平 D．重垂线 (3)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有（　　） A．斜槽轨道必须光滑 B．安装斜槽轨道，使其末端保持水平 C．每次小球释放的初始位置可以任意选择 D．y轴的方向根据重垂线确定 E．为描出小球的运动轨迹，需要用平滑曲线把所有的点连接起来 F．记录的点应适当多一些 (4)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图4所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，可求得钢球平抛的初速度大小为 （已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 (5)某小组同学借助频闪仪拍摄小球运动照片的方式研究此实验。实验时忘了标记重垂线方向。为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值（x1，y1）、（x2，y2），如图5所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 。 2．（23-24高一下·安徽合肥·期中）某学习小组用图甲和图乙所示的装置做“探究平抛运动的特点”实验。 (1)先用如图甲所示装置研究平抛物体的竖直分运动，最终听到A、B两小球同时落地，改变抛出点的高度和小锤击打击力度，重复实验，A、B仍同时落地，该实验结果可表明______；（填选项前字母） A．两小球落地时的速度大小相同 B．A小球在竖直方向的分运动是自由落体运动 C．A小球在水平方向的分运动是匀速直线运动 (2)接着用如图乙所示装置获得小球平抛运动的轨迹，下列操作要求正确的是______；（填选项前字母） A．记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降 B．实验时，不需要每次从斜槽上同一位置由静止释放小球 C．背板必须处于竖直面内，固定时可用重垂线检查其是否竖直 (3)某同学用图乙装置实验时，若只在坐标纸上记下了重垂线y的方向，但忘了记下平抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图丙所示。现在曲线上取A、B两点，量出它们到y轴的距离分别为AA′=a、BB′=b，以及AB的竖直距离h，则小球平抛时的初速度大小为 ，抛出点与A′的距离为 。（已知当地的重力加速度为g） 3．（23-24高一下·天津·期中）某实验小组用图所示装置进行“研究平抛运动”实验。 (1)关于该实验的一些做法，不合理的是___________ A．使用密度大、体积小的球进行实验 B．斜槽末端切线应当保持水平 C．斜槽轨道必须光滑 D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 (2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置，取点为坐标原点，建立如图所示坐标系，点为小球运动一段时间后的位置，取。根据图像可知小球的初速度大小 ，小球在点的速度大小 m/s。（计算结果均保留三位有效数字） (3)另一实验小组的同学在其所得的轨迹上选取间距较大的几个点，测出各点到抛出点的水平距离和竖直高度，并在直角坐标系内绘出了图像，取。根据图像可知小球的初速度大小 。 题型二：用闪频相机研究平抛运动 4．（23-24高二下·山东青岛·期末）频闪摄影是研究物体运动的常用实验手段，在暗室里，照相机每隔一定时间曝一次光，在胶片上记录物体在闪光时刻的位置。如图甲，是某实验小组探究平抛运动规律的实验装置，分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处各安装一个频闪相机，调整相机快门，设定相机曝光时间间隔为0.1s。将小球从斜槽上某一位置自由释放，并启动相机，得到如图乙所示的频闪照片，O为抛出点，P为小球运动轨迹上的一个位置。通过测量和换算得知，图乙（a）中OP对应的实际距离为105cm，（b）中OP对应的实际距离为122cm。请回答下面问题： (1)A处摄像头所拍摄的频闪照片为乙图中的 （选填“a”或“b”）； (2)通过对频闪照片（a）的测量发现，（a）中小球相邻位置间距离几乎是等距的，则小球水平抛出的初速度 m/s（结果保留2位有效数字）； (3)通过对频闪照片（b）的测量发现，（b）中小球相邻两位置间的距离几乎是均匀增大的，则当地重力加速度 （结果保留3位有效数字）； (4)小球在P点的速度方向与水平方向间夹角的正切值为 （结果保留3位有效数字）。 5．（23-24高一下·河南新乡·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”实验。 (1)在实验前，斜槽末端的切线 （填“需要”或“不需要”）调成水平；木板 （填“需要”或“不需要”）校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行。 (2)图乙为用闪光照相机拍摄的照片处理后的一部分，A、B、C三点为连续三次频闪照相时小球经过的位置，图中背景方格的边长均为 5cm ，取重力加速度大小 ，则频闪照相的时间间隔 ，小球平抛的初速度大小 ，小球运动到 B点时的速度大小 ，O点 （填“是”或“不是”）抛出点。（计算结果均保留两位有效数字） 6．（23-24高一下·山东济南·期中）用频闪照相技术可以很方便的研究平抛运动的规律。兴趣小组的同学在实验室进行了这样一个实验：从空中的某点静止释放一个小球B，同时从另一个点将小球A水平抛出，与此同时开启频闪相机，拍下第一张照片。两小球运动过程的频闪照片如图所示。拍摄时，频闪相机的拍照频率为，背景的坐标纸小方格为相同的正方形。重力加速度取，不计阻力。 (1)小方格的边长为 ； (2)根据这张照片可以确定平抛运动的水平分运动为匀速直线运动的理由是 ； (3)小球A做平抛运动的初速度大小为 ； (4)两小球相距最近时，小球A的速度大小为 。 题型三：向心力探究实验 7．（23-24高一下·安徽合肥·期中）“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图所示。小球放在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为1∶2∶1，小球与挡板挤压，弹簧测力筒内的标尺上露出的红白相间的等分格数与向心力的大小成正比。 (1)本实验利用的物理方法为______；（填选项前字母） A．理想实验法 B．控制变量法 C．演绎法 (2)为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，现将一铁球放在C处，对另一小球，以下做法正确的是______；（填选项前字母） A．选用相同的铁球放在A处 B．选用相同的铁球放在B处 C．选用相同大小的铝球放在A处 D．选用相同大小的铝球放在B处 (3)根据多次实验探究得出向心力的表达式为。当将两个质量相等的小球分别放在B、C处，匀速转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为 。 8．（23-24高一下·天津·期中）用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是___________ A．微元法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想化模型法 (2)在一次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在、位置，、到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。匀速转动手柄，标尺上的等分格显示左、右两个小球所受向心力的比值为，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为 9．（23-24高一下·广东珠海·阶段练习）用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值，图示为装置实物图和结构简图。 (1)下列实验的实验方法与探究向心力的大小与质量、角速度和半径的关系实验相同的是（　　） A．探究平抛运动的特点 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 (2)在探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时可以得到的结果是 。 A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比 C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 (3)如下图所示，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘和B盘的边缘， A、B两盘的半径之比为2∶1，a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a轮、b轮半径之比为1∶2，当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，则a轮与b轮的角速度大小之比为 ，钢球①、②受到的向心力之比为 。 题型四：动能定理的探究实验 10．（23-24高一下·四川德阳·期末）用如图所示装置可进行多个力学实验，根据所学物理知识回答以下问题。 (1)下列说法正确的是（　　） A．用此装置来“研究匀变速直线运动”时，长木板上表面必须光滑 B．此装置的电磁打点计时器需要220V交流电源 C．用此装置来“探究加速度a与力F的关系”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远大于小车的质量 D．用此装置来“验证动能定理”时，需要平衡摩擦力，且重物的总质量应远小于小车的质量 (2)用该装置“探究动能定理”实验中，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为xA、xB、xC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m，小车的质量为M，且M>>m。从打O点到打B点的过程中，拉力所做的功W= 小车动能变化量= 。（用题给字母表示） 11．（23-24高一下·湖南郴州·期末）某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置“探究动能定理”。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮、轻质动滑轮与弹簧测力计相连。实验时测出遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。 (1)完成下列实验步骤中的填空： ①用刻度尺测量遮光条的宽度d，两个光电门之间的距离L如图乙所示，则 ； ②按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； ③实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块，如果 ，则表示气垫导轨已调整至水平状态； ④挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录弹簧测力计的示数F，遮光条通过光电门1的时间为遮光条通过光电门2的时间为求出滑块动能的变化量； ⑤改变钩码的质量，重复步骤“④”，求在不同合力作用下滑块的动能变化量。 (2)对于上述实验，下列说法正确的是 。（单选，填正确选项前的字母） A．弹簧测力计的读数为 B．实验过程中钩码处于超重状态 C．弹簧测力计的读数等于滑块所受合外力 D．钩码的总质量m需满足远小于滑块的质量M (3)也可以通过多组实验数据，做出 的图像，若图像斜率 ，说明在误差允许的范围内动能定理成立。 12．（23-24高一下·江西萍乡·期末）如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过滑轮与质量为m的钩码相连，绳子的悬挂点与拉力传感器相连，滑块上遮光条宽度为d、实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为，拉力传感器的读数为F。不计滑轮的质量，不计滑轮轴、滑轮与轻质细绳之间的摩擦。 (1)甲同学用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒。 ①关于实验操作和注意事项，下列说法正确的是 。 A．气垫导轨必须水平放置     B．钩码的质量要远小于滑块质量 C．本实验需要用刻度尺测量出钩码下落的高度h ②设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、遮光条通过光电门的时间为，则满足关系式 （用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒。 (2)乙同学用该装置“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”，实验时记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间，测得多组L和值。应用图像法处理数据时，为了获得线性图像应作图像 （选填“、或”），该图像的斜率 。 题型五：探究机械能守恒定律实验 13．（23-24高一下·江苏无锡·期中）某同学设计出如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2。小球直径d，光电计时器记录下小球通过光电门的时间Δt1，Δt2，已知当地的重力加速度为g。 (1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量 （填选项序号）。 A．小球的质量m B．光电门1和光电门2之间的距离h C．小球从光电门1到光电门2下落的时间t (2)小球通过光电门1时的瞬时速度v1 = （用题中所给的物理量符号表示） (3)若满足表达式 （用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。 (4)小明和小凯实验前发现光电门1损坏，就拆掉光电门1，用其余器材做实验，他们上下调节光电门2，记录多组实验数据，利用记录的数据作出图像，根据图像判断机械能守恒是否成立。 ①除光电门记录Δt以外，他们还补充测量了一个物理量X，X应该代表 ； ②最能直观地判断出结论的是 （、、，）图像。 ③该若该图像满足斜率k = （用题中所给的物理量符号表示），可以证明小球下落过程中机械能守恒。 14．（23-24高一下·内蒙古呼和浩特·期中）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 (1)本实验中，下列说法正确的是________。 A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．安装打点计时器时，应使两个限位孔处于竖直方向同一直线上 C．可以根据v = gt来计算重物在t时刻的瞬时速度 D．先接通电源，后释放重物 (2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________ A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度 C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度 (3)已知当地重力加速度为9.80 m/s2，某同学所用重物的质量为m = 1.0 kg，得到纸带如下乙图，则打点计时器在打0点到4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），根据计算，可以得知在误差允许范围内重物在下落过程中机械能守恒。 (4)实验小组选用两个质量相同、材料不同的重物P和Q分别进行实验，多次记录下落高度h和相应的速度大小v，作出的v2 − h图像如丙图所示，对比图像分析可知选重物 （选填“P”或“Q”）进行实验误差更小。 15．（23-24高一下·江西南昌·期末）在进行“验证机械能守恒定律”的实验中，甲、乙两实验小组分别采用了如图（1）和（2）所示的装置进行实验。 (1)甲组同学采用了图（1）所示的方案，除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、交流电源、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是________。（填正确答案前的字母标号） A．秒表 B．刻度尺 C．天平（含砝码） (2)甲组同学释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是 （填“甲”、“ 乙”、“ 丙”或“丁”）； (3)比较两种实验方案，你认为 组（选填“甲”或“乙”）同学采用的实验方案误差更小； (4)乙组同学采用图（2）所示的方案完成实验，选出一条纸带如下图所示，其中O点为起始点，A、B、C三个连续计时点到O点的距离分别为、、，打点计时器打点周期为T，重物质量大于，重力加速度为g。打下B点时重物速度大小表达式为 ，若通过纸带验证OB过程系统机械能守恒，其表达式为 。 题型六：探究动量守恒定律实验 16．（23-24高一下·重庆·期中）实验小组用如图甲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，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上点静止释放，平均落点为；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。 (1)关于该实验的要求，说法正确的是__________。 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球必须仍从点释放 (2)图中点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出的长度分别为，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）。 (3)图乙中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，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，测出长度分别为，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）。 17．（23-24高一下·黑龙江哈尔滨·期末）如图为“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为、，直径分别为、，在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。 (1)小球1和2的质量应满足 ，直径应满足 。（选填“大于”、“小于”、“等于”） (2)实验必须满足的条件是______。 A．斜槽轨道末端切线水平 B．斜槽轨道应尽量光滑以减小误差 C．入射球和被碰球质量相等 D．入射球每次从轨道的同一位置由静止释放 (3)实验时，先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有______。 A．测量两个小球的质量、 B．测量小球1的释放点S距桌面的高度h C．测量斜槽轨道末端距地面的高度H D．分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON (4)某次实验中得出的落点情况如图所示，在实验误差允许的围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为 。（用、、、、表示） 18．（23-24高一下·江西南昌·阶段练习）(1)实验室常用如图1所示的装置验证动量守恒定律，O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是__________。 A．用天平测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM，ON (2)实验中需要满足的条件是__________； A．轨道末端必须水平 B．入射球m1的半径必须大于被碰小球m2 C．轨道必须光滑 D．入射球m1的质量必须小于被碰小球m2 (3)若两球相碰前后的总动量守恒，其表达式可表示为 （用（1）中测量的量表示）。经测定，两球的质量分别为m1=50g、m2=8g，小球落地点的位置距O点的距离如图2所示。利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量p与碰撞后的总动量的比值为 （结果保留三位有效数字）。 【专题强化】 1．（23-24高一下·黑龙江哈尔滨）(1)如图所示，是两个研究平抛运动的演示实验装置，对于这两个演示实验的认识，下列说法正确的是（　　） A．甲图实验装置为了说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动 B．甲图实验装置为了说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动 C．乙图实验装置为了说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动 D．乙图实验装置为了说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动 (2)在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，实验装置如图所示。 关于这个实验，下列说法正确的是（　　） A． 每次小球要从同一高度由静止释放 B．小球释放的初始位置越高越好 C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触 (3)在另一次频闪照相机研究平抛运动的实验中，将白纸换成方格纸，每小格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为 s，该小球做平抛运动的初速度为 m/s；B点速度为 m/s。（g取10m/s）O点是否为抛出点 （是或否）。 2．（23-24高一下·四川南充·阶段练习）在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有___________。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球 D．图中档条MN每次必须等间距下移 (2)在某次实验中，甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是___________。 A． B． C． D．无法判断 (3)乙同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。则小球运动到图中位置A时，其速度的水平分量大小为 m/s；根据图中数据可得，当地重力加速度的大小为 m/s2.（结果均保留两位有效数字） 3．（23-24高一下·广东肇庆·阶段练习）用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板。从同一位置重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点，即可描出钢球做平抛运动的轨迹，进而研究平抛运动的规律。 根据实验原理，回答以下问题： (1)实验前，应将小球放在斜槽末端，根据小球的运动情况，调节支脚螺丝A、B，使斜槽末端 。 (2)研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是 。 A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 B．使用密度小、体积大的钢球 C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．尽可能记录多个痕迹点 (3)该实验中，在取下白纸前，应确定坐标原点O的位置，并建立直角坐标系，下列图像中坐标原点和坐标系的建立正确的是 ，建立坐标轴时应该先确定 轴（填“x”或“y”） A．    B．   C． (4)若某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，如图，取A点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示（g=10m/s2），小球平抛的初速度大小v0= m/s（重力加速度g取10m/s2，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是 （以cm为单位，答案不用写单位，注意正负号） 4．（23-24高一下·四川德阳·阶段练习）如图甲所示，用质量为m 的钩码通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。 (1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做 。 (2)实验开始时，应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。这样做的目的是 。 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的拉力等于小车受到的合力 (3)实验准备在符合要求的前提下，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C……各点到O 点的距离为x1、x2、x3……如图乙所示。实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W= ，打B 点时小车的速度v= 。（用所测物理量的字母表示） (4)实验小组的同学经多次实验发现，拉力做功总是要比小车动能的增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的 。 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 D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力 5．（23-24高一下·河北·期中）某同学用如图所示的装置做“验证动能定理”实验，实验操作如下： (1)已知重力加速度为g，小车与遮光片的总质量为M，两光电门间的距离为L，遮光片的宽度为d。 ①调节长木板的倾角，将小车放在长木板靠近滑轮的一侧，砂桶用细绳跨过定滑轮挂在小车上并使细绳平行于长木板。 ②调整砂桶内砂子的质量，使小车以某一初速度沿长木板向下运动时，通过两个光电门的时间相等。 ③取下细绳和砂桶，用天平称得砂桶和砂的总质量为m。再将小车在靠近滑轮的位置由静止释放，小车通过光电门1和光电门2时显示的时间分别为、。则小车从通过光电门1到通过光电门2的过程中，小车所受合力为 。 ④改变砂桶内砂子的质量，重复步骤①②③，通过多组实验数据，做出的图像，若图像斜率k= ，说明在误差允许的范围内动能定理成立（结果均用已知字母表示）。 (2)实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足m<<M。 6．（23-24高一下·安徽宣城·期末）某实验小组用图1实验装置探究合力做功与动能变化的关系。铁架台竖直固定放置在水平桌面上，将长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，木板与铁杆接触处记为Q，P处放置一光电门。实验步骤是： ①测出滑块的挡光片宽度L（很小），用天平测出滑块的质量 m； ②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动。在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H； ③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上。用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从木板上的Q2位置由静止者放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1； ④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。 (1)滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题（已知重力加速度为g）： ①滑块动能的变化量 ；②重力对滑块做的功 ； ③摩擦力对滑块做的功 。 (2)某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平方倒数为纵坐标，根据测量数据在坐标中描点画出如图2所示直线若图线过原点，且图线斜率 ，则能证明合外力做的功等于物体动能增量。 7．（23-24高一下·河南·阶段练习）某实验小组利用倾斜导轨验证动能定理，实验装置如图1所示。水平桌面上固定一倾斜导轨，导轨上A处放一带长方形遮光片的滑块，其左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与托盘相连，遮光片的宽度为d，遮光片和滑块的总质量为M；导轨上B处有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间。A处到光电门B处的距离为，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B处时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动。 实验步骤： (1)在托盘中添加一定质量的砝码，使滑块恰好（　　）运动，记录托盘和砝码的总质量，消除斜面摩擦力对实验的影响。 A．匀速向上 B．匀速向下 (2)将滑块移至相同的初始位置，在托盘中再添加质量为m的砝码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门]的时间t。重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时滑块和砝码托盘组成的系统动能增加量可表示为 ，合外力对系统所做的总功可表示为 ，在误差允许的范围内，若，则动能定理得以验证。 (3)多次改变m，记录多次的时间t，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中b已知，则重力加速度 （用图像已知量及测量量符号表示）。 8．（22-23高一下·云南文山·期末）某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置“探究动能定理”。在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮、轻质动滑轮与弹簧测力计相连。实验时测出遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m。    （1）完成下列实验步骤中的填空： ①用刻度尺测量遮光条的宽度d，两个光电门之间的距离L如图乙所示，则L= cm；    ②按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； ③实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块，如果 ，则表示气垫导轨已调整至水平状态； ④挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录弹簧测力计的示数F，遮光条通过光电门1的时间为，遮光条通过光电门2的时间为，求出滑块动能的变化量； ⑤改变钩码的质量，重复步骤“④”，求在不同合力作用下滑块的动能变化量。 （2）对于上述实验，下列说法正确的是 。 A．弹簧测力计的读数为 B．弹簧测力计的读数等于滑块所受合外力 C．实验过程中钩码处于失重状态 D．钩码的总质量m需满足远小于滑块的质量M （3）也可以通过多组实验数据，做出的图像，若图像斜率k= ，说明在误差允许的范围内动能定理成立。 9．（23-24高一下·山西吕梁·期末）某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器： (1)下列关于该实验说法正确的是（　　） A．必须在接通电源的同时释放纸带 B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量 C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 (2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速度为。在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量 J，重锤重力势能的减少量 J（结果均保留三位有效数字）。 (3)该同学进一步求出纸带上其它点的速度大小v，然后作出相应的图像，画出的图线是一条通过坐标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重锤下落过程机械能守恒，该同学的分析 （选填“合理”或“不合理”）。 10．（23-24高一下·重庆·期中）某同学用如图所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的栓接点（）在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能（为弹簧形变量），重力加速度为，遮光条的宽度为，小物块释放点与光电门之间的距离为l（远远小于l）。现将小物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 (1)物块通过光电门时的速度为 ； (2)改变光电门的位置，重复实验，每次滑块均从点静止释放，记录多组1和对应的时间，做出图像如图所示，若在误差允许的范围内，满足关系式 时，可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒； (3)在（2）中条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为，则 （用表示）； (4)在（2）中条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为 （表示）。 11．（23-24高一下·四川乐山·期中）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。 (1)关于本实验下列说法正确的是 （填字母代号）。 A．为降低空气阻力带来的影响，应选择密度大、体积小的重物 B．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，应调整打点计时器使两限位孔位于同一竖直线上 C．为减小纸带与打点计时器之间的摩擦，释放重物前应如图甲所示手持纸带上方而不能手拖重物，然后由静止释放 D．为在纸带上打下尽量多的点，应释放重物后迅速接通打点计时器电源 (2)选出一条清晰的纸带如图乙所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、 B、C为三个计数点，打点计时器通以频率为50Hz的交变电流。用分度值为1mm的刻度尺测得，，，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重锤的质量为1.00kg，取。根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了 J；此时重锤的动能比开始下落时增加了 J。（结果均保留三位有效数字） (3)某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为F。已知小球质量为m，当地重力加速度为g。在误差允许范围内，当满足关系式 时，可验证机械能守恒。 12．（23-24高一下·陕西宝鸡·期末）(1)甲同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 ①除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 。（选填器材前的字母） A．大小合适的铁质重锤   B．体积较大的木质重锤 C．天平   D．刻度尺   E．秒表 ②安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。在纸带上选取三个连续打出的计时点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证从O到B实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的 等式（用题中所给字母表示）。 A．   B． C．   D．都不正确 ③若经过计算发现重锤增加的动能小于其减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是： 。 (2)乙同学利用水平放置的气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律，装置如图丙所示。测得遮光片的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，遮光片通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。 ①滑块通过光电门B时的速度大小vB= ； ②要验证系统机械能守恒，需要验证的等式为 （用题中所给字母表示） 13．（23-24高一下·四川成都·期末）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，图乙为装置简化图。A、B为大小相同的小球，测得质量分别为，，A球为入射小球，B球为被碰小球。实验时，先不放小球B，让小球A从斜槽上的某位置由静止释放后飞出落到垫有复写纸的白纸上，重复实验多次，记下平均落地点为P；然后，将小球B放在斜槽末端，让小球A从斜槽上的某位置由静止释放，与小球B发生碰撞，两球从斜槽末端飞出落到同一白纸上，重复实验多次，记下小球A、B的平均落地点分别为M、N；斜槽末端在白纸上的投影位置为O点。 (1)本实验为确保两小球速度水平并发生正碰，须保证斜槽末端切线水平，检验斜槽末端切线是否水平的最简单直接的办法是 。 (2)关于本实验的其他操作，下列说法正确的是（　　） A．小球A每次都必须从斜槽上同一位置由静止释放 B．必须测量斜槽末端距水平地面的高度 C．为完成实验，小球A的质量应大于小球B的质量 D．若小球A与小球B碰后反弹，仍能再次从斜槽末端飞出，则对实验无影响 (3)实验测得三个落地点位置与O点的距离分别为、、，为了验证A、B两小球碰撞过程中总动量守恒，应验证表达式 在实验误差允许范围内是否成立（用题中测得的物理量的符号表示）。 (4)实验中某同学认为A、B两球间的碰撞不是弹性碰撞，下列表达式能支持该同学的结论的是（　　）（填正确答案标号）。 A． B． C． D． 14．（23-24高一下·四川成都·阶段练习）如图所示为实验室中“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。 (1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为 半径为r2，，则应满足______（填选项前的字母）。 A．， B．， C．， D．， (2)为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是______（填选项前的字母）。 A．直尺 B．游标卡尺 C．天平 D．弹簧测力计 E．停表 (3)本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度。下面的实验条件中，不能使小球飞行的水平距离表示水平速度的是______。 A．轨道末端切线未调整为水平 B．改变1 小球初始释放点的位置 C．使1、2 两小球的直径之比改变为1:3 D．升高桌面高度 (4)设P为碰前入射小球落点的平均位置，M为碰后入射小球落点的平均位置，N为碰后被碰小球落点的平均位置，则关系式 （用m1、m2及图中字母表示）成立，即可达到实验目的。 15．（23-24高一下·天津·期末）用如图1所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上。 (1)除了图1中器材外，完成本实验还必须使用的器材有___________（选填选项前的字母）。 A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规 (2)实验中以下操作正确的是___________； A．安装轨道时，轨道末端必须水平 B．每次必须从同一个高度静止释放小球 C．实验中两个小球的质量应满足 D．轨道必须保证处处光滑 (3)某次实验中得出的落点情况如图2所示，若测量数据近似满足关系式 （用、、OM、OP、ON）则说明两小球碰撞过程中动量守恒。若忽略实验中的测量误差，代入上式可判断入射小球质量和被碰小球质量之比为 。 16．（23-24高一下·湖北武汉·期末）如图所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验时先让质量为的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端O点水平抛出，落到与轨道O点连接的倾角为θ的斜面上。再把质量为的被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球仍从位置S由静止滚下，与被碰小球碰撞后，分别与斜面第一次碰撞留下各自的落点痕迹，M、P、N为三个落点的位置。（不考虑小球在斜面上的多次碰撞） (1)关于本实验，下列说法正确的是_____________。 A．斜槽轨道不必光滑，入射小球每次释放的初位置也不必相同 B．斜槽轨道末端必须水平 C．为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量等于被碰球的质量 (2)实验中不易直接测定小球碰撞前后的速度，可以通过仅测量_____________，间接地解决这个问题。 A．小球开始释放高度h B．斜面的倾角θ C．O点与各落点的距离 (3)在实验误差允许范围内，若满足关系式_____________，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒。 A． B． C． D． (4)如果该碰撞为弹性碰撞，则只需要满足一个表达式，即 。 3 学科网（北京）股份有限公司 $$