第六部分實驗優(yōu)化指導(dǎo)專題6.1力學(xué)實驗通性通法講解目錄TOC\o"13"\h\u一．力學(xué)實驗通性通法 1(一)把力測出來 1(二)讓物體動起來 1(三)把速度測出來 2(四)把加速度測出來 2二．以“本”為本eq\a\vs4\al(/)教材基礎(chǔ)實驗再回首 3實驗一紙帶和光電門類實驗 3實驗二彈簧、橡皮條、碰撞類實驗 12三．專題強化訓(xùn)練 20【概述】物理力學(xué)部分的實驗共有八個，包括測量做直線運動物體的瞬時速度，探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系，探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，驗證機械能守恒定律，探究平拋運動的特點，探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，驗證動量守恒定律，這些實驗都離不開力、長度、加速度的測量，離不開讓物體運動起來。將具有相同點的實驗進行分類歸納，有利于考生化繁為簡、化厚為薄、總結(jié)規(guī)律，把握內(nèi)核巧遷移。一．力學(xué)實驗通性通法(一)把力測出來方法儀器器材相關(guān)實驗基本法測力計、力傳感器探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律等平衡法測力計、天平探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系等替代法天平探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系(二)讓物體動起來方法操作相關(guān)實驗牽引法重物拉線跨過定滑輪牽引小車或滑塊在軌道上運動測量做直線運動物體的瞬時速度，探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系等彈射法物體在壓縮的彈簧作用下由靜止射出驗證機械能守恒定律等落體法重物自由落體驗證機械能守恒定律，測量重力加速度等自滑法物體由靜止無初速度釋放后沿斜面下滑探究平拋運動的特點，驗證動量守恒定律等(三)把速度測出來方法主要儀器器材操作相關(guān)實驗紙帶法交流電源、打點計時器、刻度尺測出計數(shù)點間距，由打出某點前后兩點時間內(nèi)的平均速度替代打出該點時的速度測量做直線運動物體的瞬時速度，探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，驗證機械能守恒定律，驗證動量守恒定律等光電門法光電門、螺旋測微器或游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度及遮光時間，由遮光時間內(nèi)的平均速度代替物體經(jīng)過光電門時的速度平拋法豎直平面內(nèi)末端水平的傾斜或弧形軌道、刻度尺測出物體離開軌道末端后平拋運動的高度與射程，由平拋運動規(guī)律計算初速度驗證動量守恒定律等彈簧、刻度尺、天平探究彈性勢能等圓周法豎直平面內(nèi)的圓弧軌道、力傳感器、天平等力傳感器測出物體經(jīng)過軌道最低點時對軌道的壓力，由牛頓運動定律計算物體經(jīng)過最低點時的速度驗證機械能守恒定律等反過來由機械能守恒定律或動能定理計算最低點的速度探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系等(四)把加速度測出來方法原理與操作相關(guān)實驗公式法利用紙帶或頻閃照片，以最常見的6段位移為例，逐差法計算加速度的公式為a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)研究勻變速直線運動，探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系，測量重力加速度等由物體運動軌道上的兩光電門分別測出兩個時刻的速度及對應(yīng)位移，根據(jù)v2－v02＝2ax計算加速度圖像法算出選定計數(shù)點的速度，建立v-t圖像，由圖像斜率計算加速度根據(jù)eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)at建立eq\f(x,t)-t圖像，由圖像斜率計算加速度，但要注意，加速度等于圖像斜率的2倍，此外縱軸截距表示初速度二．以“本”為本eq\a\vs4\al(/)教材基礎(chǔ)實驗再回首實驗一紙帶和光電門類實驗【謹(jǐn)記要點】1．涉及的實驗(1)研究勻變速直線運動。(2)驗證牛頓運動定律。(3)探究動能定理。(4)驗證機械能守恒定律。2．紙帶的應(yīng)用(1)確定時間要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點之間的區(qū)別與聯(lián)系，為便于測量和計算，一般每五個點取一個計數(shù)點，這樣時間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s。(2)求瞬時速度做勻變速直線運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。如圖所示，求紙帶上某一點的瞬時速度，只需在這一點的前后各取相同時間間隔T的兩段位移xn和xn＋1，則打n點時的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。(3)求加速度①利用a＝eq\f(Δx,T2)求解：在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運動的情況下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a。②逐差法如圖所示，由xn－xm＝(n－m)aT2可得：a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，所以a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。③兩段法：把圖中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成時間相等(均為3T)的兩大段，則由xⅡ－xⅠ＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a與上面逐差法結(jié)果相等，但卻要簡單得多。④圖像法a．由vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，求出相應(yīng)點的速度。b．確定各計數(shù)點的坐標(biāo)值(T，v1)、(2T，v2)、…、(nT，vn)。c．畫出v-t圖像，圖線的斜率為物體做勻變速直線運動的加速度。3．光電門的應(yīng)用(1)記錄時間：光電計時器可以記錄擋光時間Δt。(2)測量瞬時速度：v＝eq\f(d,Δt)(d為遮光板寬度)；用平均速度代替瞬時速度。(3)計算加速度：a＝eq\f(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1),2x)或a＝eq\f(v2－v1,t)。4.使用打點計時器實驗操作中的注意事項：1.平行：紙帶、細繩要和長木板平行。2.靠近：釋放小車前，應(yīng)使小車停在靠近打點計時器的位置。3.兩先兩后：實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶。4.防止碰撞：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止槽碼落地或小車與滑輪碰撞。5.減小誤差：小車另一端掛的槽碼質(zhì)量要適當(dāng)，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上打的點過于密集?！纠?】．如圖甲所示，是研究小車做勻變速直線運動規(guī)律的實驗裝置，打點計時器所接的交流電源的頻率為f＝50Hz，試問：(1)實驗中，必要的措施是________。A．細線必須與長木板平行B．小車必須具有一定的初速度C．小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量D．必須平衡小車與長木板間的摩擦力(2)如圖乙所示，A、B、C、D、E、F、G是剛打好的紙帶上7個連續(xù)的點。從圖乙中可讀得s6＝________cm，計算F點對應(yīng)的瞬時速度的表達式為vF＝________。(3)如圖丙所示，是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的v2-2s圖線(v為各點的速度大小)，由圖線可知小車運動的加速度為________m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)【例2】.某物理實驗小組利用圖所示裝置“探究小車的加速度與受力的關(guān)系”。(1)關(guān)于實驗操作，下列說法正確的是________。A.實驗時，先釋放小車再接通打點計時器的電源B.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募毦€與長木板保持平行C.每次改變重物質(zhì)量時，不需要重新調(diào)整長木板的傾斜度D.為盡可能減小實驗誤差，小車的質(zhì)量應(yīng)遠大于重物的質(zhì)量(2)一次實驗中獲得的紙帶如圖所示，已知所用電源的頻率為50Hz，每5個點取一個計數(shù)點，A、B、C、D、E、F、G為所取計數(shù)點，由圖中數(shù)據(jù)可求得加速度大小a＝________m/s2(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)實驗小組先保持小車質(zhì)量為m1不變，改變小車所受的拉力F，得到a隨F變化的規(guī)律如圖4中直線A所示，然后實驗小組換用另一質(zhì)量為m2的小車，重復(fù)上述操作，得到如圖4中所示的直線B，由圖可知，m1________m2(選填“大于”或“小于”)，直線B不過坐標(biāo)原點的原因是______________________________?！疽灶}說法】1.需要平衡摩擦力(為了使繩子拉力即合力)平衡摩擦力操作：(1)將長木板不帶滑輪的一端墊高。(2)穿上紙帶，不掛重物。(3)輕推小車，小車能勻速下滑則剛好平衡(要通過紙帶打點，點跡是否均勻來判斷是否勻速)。2.實驗方法：控制變量法。3.探究結(jié)果：a與F(即合力)成正比，與M成反比。4.誤差分析：(1)系統(tǒng)誤差：因為懸掛物也有向下的加速度，因此繩子拉力必然小于懸掛物重力，而實驗中用懸掛物的重力代替繩子拉力，使測量的加速度偏大。減小系統(tǒng)誤差的方法：實驗條件滿足M小車?m重物。【拓展1】消除系統(tǒng)誤差的改進方案：用拉力傳感器直接測量繩子的拉力。若采用該方案，則實驗條件無需滿足M小車?m重物。(2)偶然誤差：未能平衡摩擦力，測量讀數(shù)、作圖等偶然誤差。如圖所示圖線1：平衡摩擦力時長木板傾斜角太大。圖線2：未平衡摩擦力或平衡摩擦力時長木板傾斜角太小。5.數(shù)據(jù)處理：化曲為直，如圖所示?！就卣?】有摩擦力情況下的圖象處理，如圖所示。a＝eq\f(F－f,M)＝eq\f(1,M)F－eq\f(f,M)繼續(xù)可推得a＝eq\f(1,M)F－μg，斜率大小表示eq\f(1,M)，橫軸截距表示f，縱軸截距大小表示eq\f(f,M)，也即μg。【變式訓(xùn)練】．(2022·濟寧模擬)某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置進行“驗證牛頓運動定律”的實驗。紙帶連接在小車左端，并穿過電火花計時器，細繩連接在小車的右端，并通過動滑輪與彈簧測力計相連，不計細繩與滑輪的摩擦，鉤碼懸掛在動滑輪上。(1)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是________。A．實驗前應(yīng)對小車進行平衡摩擦力B．需要滿足小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量C．實驗時應(yīng)先接通打點計時器再釋放小車D．彈簧測力計的示數(shù)始終等于鉤碼重力的一半(2)某次實驗得到的紙帶如圖乙所示，用刻度尺測量出相鄰計數(shù)點間的距離分別為x1、x2、x3、x4，且相鄰計數(shù)點間還有四個計時點未畫出，已知電源的頻率為f，可得小車的加速度表達式為a＝________________(用x1、x2、x3、x4、f來表示)。(3)實驗完畢后，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗時的電壓小于220V，那么加速度的測量值與實際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)?！纠?】某實驗小組利用打點計時器和小車做探究動能定理的實驗，實驗裝置如圖所示。(1)設(shè)鉤碼質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，若要使細線的拉力大小近似等于鉤碼的重力大小，則鉤碼的質(zhì)量與小車的質(zhì)量之間的關(guān)系應(yīng)滿足________；若要使小車受到的合力等于細線的拉力，則需要________。(2)該實驗小組在某次實驗中打出了一條紙帶，且給出了部分測量值，如圖所示，已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g，在滿足(1)中的條件下，需要探究的表達式為________(用題中給出的字母表示)?！疽灶}說法】1.需要平衡摩擦力(為了使繩子拉力做的功等于總功)。2.系統(tǒng)誤差：用懸掛物重力代替繩子拉力偏大(需滿足M小車?m重物)。3.改變做功方法：(1)改變重物質(zhì)量(需再打紙帶)。(2)改變運動距離(可在同條紙帶處理)。4.數(shù)據(jù)處理：(1)測出懸掛物重力mg作為拉力F，紙帶上相距較遠取兩點A、B，測出間距xAB即小車位移，所以拉力做功W＝FxAB。(2)由紙帶計算瞬時速度vA與vB。(3)作W－(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A))圖，為一次函數(shù)，探究結(jié)論W∝(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A))，若A點選起點，則初速度為零，探究結(jié)論為W∝veq\o\al(2,B)?！咀兪接?xùn)練】．(2020·全國卷Ⅲ)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗證動能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。已知打出圖(b)中相鄰兩點的時間間隔為0.02s，從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中可以得到，打出B點時小車的速度大小vB＝________m/s，打出P點時小車的速度大小vP＝________m/s。(結(jié)果均保留2位小數(shù))若要驗證動能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還需要從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為____________?！纠?】某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，他將兩物塊A和B用輕質(zhì)無彈性細繩連接并跨過輕質(zhì)定滑輪，B下端連接紙帶，紙帶穿過固定的打點計時器的限位孔，用天平測出A、B兩物塊的質(zhì)量mA＝500g，mB＝300g，A從高處由靜止開始下落，B拖著的紙帶上打出一系列的點，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖乙所示。已知打點計時器打點周期為T＝0.02s。則：甲乙在打0～5點過程中系統(tǒng)動能的增量ΔEk＝______J，系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp＝______J，由此得出的結(jié)論是________(重力加速度g取9.8m/s2，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)?！疽灶}說法】1.重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料，應(yīng)靠近計時器處釋放。2．某時刻的瞬時速度的計算應(yīng)用vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)，不能用vn＝eq\r(2ghn)或vn＝gt來計算。3．由于空氣阻力、摩擦阻力的影響運算時重力勢能的減少量要大于動能的增加量。4.eq\f(1,2)v2－h(huán)圖線若在誤差允許的范圍內(nèi)是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律，并可測量重力加速度?！咀兪接?xùn)練】(2022·河南開封二模)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。主要實驗步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d，用量角器測出氣墊導(dǎo)軌的傾角θ；②測量擋光片到光電門的距離x；③由靜止釋放滑塊，記錄數(shù)字計時器顯示擋光片的擋光時間t；④改變x，測出不同x所對應(yīng)的擋光時間t。根據(jù)上述實驗步驟請回答：(1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度時的結(jié)果如圖所示，則擋光片的寬度d＝____________mm。(2)滑塊通過光電門時速度的表達式v＝________(用實驗中所測物理量符號表示)。(3)根據(jù)實驗測得的多組x、t數(shù)據(jù)，可繪制x－eq\f(1,t2)圖象，圖象的縱坐標(biāo)為x，橫坐標(biāo)為eq\f(1,t2)，如果滑塊下滑過程符合機械能守恒定律，則圖象應(yīng)為過原點的一條傾斜直線，其斜率為____________________(用d、θ、g表示)。實驗二彈簧、橡皮條、碰撞類實驗【例1】某實驗小組同學(xué)用鐵架臺、彈簧和多個質(zhì)量均為m＝50g的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與形變量的關(guān)系，實驗裝置如圖甲所示。(1)該組同學(xué)在做該實驗時，依次在彈簧下端掛上鉤碼，并在表格內(nèi)分別記下鉤碼靜止時彈簧下端指針?biāo)鶎?yīng)的刻度，記錄數(shù)據(jù)如下：鉤碼個數(shù)12345彈力F/N0.51.01.52.02.5指針對應(yīng)刻度L/cm12.5115.3916.1117.30當(dāng)掛2個鉤碼時，指針對應(yīng)刻度如圖甲所示，將指針示數(shù)填入表格；在以彈簧彈力為縱軸、指針對應(yīng)刻度L為橫軸的坐標(biāo)系中，如圖乙所示。描點畫出第2組對應(yīng)的數(shù)據(jù)點，并連線得到F-L圖像。請根據(jù)圖像分析并得出以下結(jié)論：①彈簧原長為________cm。②彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/cm(保留兩位有效數(shù)字)。(2)彈簧與繩有一點相似之處，都可以認(rèn)為是一個傳遞力的媒介。某位同學(xué)根據(jù)這個觀點推廣認(rèn)為：將兩個同樣的彈簧串接在一起后，彈簧的勁度系數(shù)k與原來一樣。你認(rèn)為他的想法正確嗎？________________。并解釋一下你的理由：_________________________________?！疽灶}說法】1.不要超過彈性限度。2.測彈簧原長時要保持自由懸掛。3.數(shù)據(jù)處理：作F－x圖，斜率即勁度系數(shù)k。圖線1：x表示彈簧形變量。圖線2：x為彈簧長度，其中x0為彈簧原長。(無論圖線1圖線2，斜率都表示勁度系數(shù))。圖線3：后端發(fā)生彎曲原因是超過彈性限度。圖線4：x軸小截距原因可能是測彈簧原長時未懸掛，懸掛后彈簧自身重力導(dǎo)致誤差。4.探究結(jié)果：胡克定律F＝kx(x為形變量)，彈簧勁度系數(shù)的算法：k＝eq\f(F,x)＝eq\f(ΔF,Δx)?！咀兪接?xùn)練】某物理興趣小組的同學(xué)在研究彈簧彈力的時候，測得彈力的大小F和彈簧長度L的關(guān)系如圖甲所示。甲乙(1)由圖甲可知，彈簧的勁度系數(shù)為____________N/m。(2)為了測定兩木塊A、B間的動摩擦因數(shù)μ，兩同學(xué)分別設(shè)計了如圖乙所示的Ⅰ、Ⅱ兩種方案。①為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示A和B之間的滑動摩擦力的大小，你認(rèn)為方案________更合理。②方案Ⅰ中，若A和B受到的重力分別為10.0N和20.0N。當(dāng)A被拉動時，彈簧測力計a的示數(shù)為6.0N，b的示數(shù)為11.0N，則A、B間的動摩擦因數(shù)為________?！纠?】(2022·河北唐山一模)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示。(1)本實驗采用的科學(xué)方法是________。A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法(2)圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________。(3)關(guān)于實驗下列說法正確的是________。A.拉橡皮條的細繩短一些，實驗效果較好B.拉橡皮條時，彈簧測力計、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行C.橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置O時，拉力F1和F2的夾角越大越好D.在同一實驗中O點位置不能變【以題說法】1.實驗裝置圖甲是用兩個力把橡皮條拉到某一位置，乙是用一個力把橡皮條拉到同一位置，體現(xiàn)了等效的思想。2.測力計可以校對一下，即相互拉一拉，看示數(shù)是否相等，若不相等，需要校正好。3.拉力應(yīng)該與平板平行。4.二個力的夾角不要太大或太小，目的是為了做平行四邊形時方便。5.測力計拉橡皮條的細繩盡量長一些，目的是為了畫力方向時誤差小一些?！咀兪接?xùn)練】(2022·浙江名校聯(lián)盟聯(lián)考)在“探究求合力的方法”的實驗中：(1)小王同學(xué)采用圖甲所示實驗裝置，在實驗過程中需要記錄的“結(jié)點”應(yīng)該選擇______(填“O”或“O′”)。某次實驗時彈簧測力計的顯示如圖乙所示，則讀數(shù)是______N。(2)小李同學(xué)用兩根完全相同的輕彈簧、一瓶礦泉水、智能手機等器材做實驗。先用一根彈簧靜止懸掛一瓶礦泉水，如圖丙(a)所示：然后用兩彈簧互成角度的懸掛同一瓶礦泉水，靜止時用智能手機的測角功能分別測出AO，BO與豎直方向的夾角α、β，如圖丙(b)所示。對于本實驗，下列說法或操作正確的是________(選填選項前的字母)。A．結(jié)點O的位置必須固定B．彈簧的勁度系數(shù)必須要已知C．必須要測量彈簧的伸長量D．礦泉水的質(zhì)量對實驗誤差沒有影響【例3】(2022·浙江1月選考模擬)為探究動量守恒定律，小明基于教材的實驗設(shè)計了如圖甲所示的新實驗設(shè)備：(1)小明啟動打點計時器，將小車輕推釋放，觀察打出的紙帶上的點是否均勻，若均勻，則證明________。(2)小車前面的鐵針撞到橡皮泥后將與橡皮泥一同運動，此時小車________(填“能”或“不能”)做勻速運動。(3)如圖乙為小車在未接觸橡皮泥時打出的一條紙帶的一部分。若打點計時器的頻率為25Hz，則小車此時運動的速度為________m/s。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)現(xiàn)根據(jù)(3)知道了小車一開始勻速運動時的速度為v1，為了驗證動量守恒定律，還需要測量的有________?！疽灶}說法】本實驗可利用不同的方案驗證，具體如下：實驗方案實驗裝置利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗滑塊速度的測量v＝eq\f(Δx,Δt)用兩擺球碰撞驗證動量守恒定律擺球速度的測量v＝eq\r(2gh)在光滑桌面上兩車碰撞驗證動量守恒定律小車速度的測量v＝eq\f(Δx,Δt)利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律速度與平拋運動的水平位移成正比【變式訓(xùn)練】(2022·北京海淀區(qū)一模)如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球碰撞前后的動量關(guān)系。圖中的O點為小球拋出點在記錄紙上的垂直投影。實驗時，先使A球多次從斜軌上位置P靜止釋放，找到其平均落地點的位置E。然后，把半徑相同的B球靜置于水平軌道的末端，再將A球從斜軌上位置P靜止釋放，與B球相碰后兩球均落在水平地面上，多次重復(fù)上述A球與B球相碰的過程，分別找到碰后A球和B球落點的平均位置D和F。用刻度尺測量出水平射程OD、OE、OF。測得A球的質(zhì)量為mA，B球的質(zhì)量為mB。(1)實驗中，通過測量小球做平拋運動的水平射程來代替小球碰撞前后的速度。①實驗必須滿足的條件有________。A.兩球的質(zhì)量必須相等B.軌道末端必須水平C.A球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放②“通過測量小球做平拋運動的水平射程來代替小球碰撞前后的速度”可行的依據(jù)是________。A.運動過程中，小球的機械能保持不變B.平拋運動的下落高度一定，運動時間相同，水平射程與速度大小成正比(2)當(dāng)滿足表達式____________時，即說明兩球碰撞中動量守恒；如果再滿足表達式____________時，則說明兩球的碰撞為彈性碰撞(用所測物理量表示)。(3)某同學(xué)在實驗時采用另一方案：使用半徑不變、質(zhì)量分別為eq\f(1,6)mA、eq\f(1,3)mA、eq\f(1,2)mA的B球。將A球三次從斜軌上位置P靜止釋放，分別與三個質(zhì)量不同的B球相碰，用刻度尺分別測量出每次實驗中落點痕跡距離O點的距離OD、OE、OF，記為x1、x2、x3。將三組數(shù)據(jù)標(biāo)在x1－x3圖中。從理論上分析，下圖中能反映兩球相碰為彈性碰撞的是________。三．專題強化訓(xùn)練1．(2022·保定調(diào)研)如圖所示，某同學(xué)在研究物體做勻變速直線運動規(guī)律時得到的一條紙帶(單位：cm)，每五個點取一個計數(shù)點，那么打下C點時物體的速率是________m/s，物體的加速度大小是________m/s2。(打點計時器所接交流電源的頻率為50Hz，所有計算結(jié)果保留兩位小數(shù))2．(2022·衡陽六校聯(lián)考)某同學(xué)在家中找到兩根一樣的輕彈簧P和Q、裝有水的總質(zhì)量m＝1kg的礦泉水瓶、刻度尺、量角器和細繩等器材，設(shè)計如下實驗探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，同時測出彈簧的勁度系數(shù)k。其操作如下：a．將彈簧P上端固定，讓其自然下垂，用刻度尺測出此時彈簧P的長度L0＝12.50cm；b．將礦泉水瓶通過細繩連接在彈簧P下端，待礦泉水瓶靜止后用刻度尺測出此時彈簧P的長度L1，如圖甲所示，則L1＝________cm；c．在細繩和彈簧Q的掛鉤上涂抹少許潤滑油，將細繩搭在彈簧Q的掛鉤上，緩慢的拉起彈簧Q，使彈簧P偏離豎直方向夾角為60°，測出彈簧Q的長度為L2及其軸線與豎直方向夾角為θ，如圖乙所示。(1)取重力加速度g＝10m/s2，則彈簧P的勁度系數(shù)k＝________。(2)若要探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，L2和θ需滿足的條件是L2＝__________cm，θ＝________。3．某同學(xué)從實驗室天花板處自由釋放一鋼球，用頻閃攝影手段驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔相等時間短暫閃光一次，照片上記錄了鋼球在各個時刻的位置。(1)操作時比較合理的做法是________。A．先打開頻閃儀再釋放鋼球B．先釋放鋼球再打開頻閃儀(2)頻閃儀閃光頻率為f，拍到整個下落過程中的頻閃照片如圖甲所示，結(jié)合實驗場景估算f可能值為________。A．0.1Hz B．1HzC．10Hz D．100Hz(3)用刻度尺在照片上測量鋼球各位置到釋放點O的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8及鋼球直徑，重力加速度為g。用游標(biāo)卡尺測出鋼球?qū)嶋H直徑D，如圖乙所示，則D＝________cm，已知實際直徑與照片上鋼球直徑之比為k。(4)選用以上各物理量符號，驗證從O到A過程中鋼球機械能守恒成立的關(guān)系式為：2gs5＝________。4．橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)，理論與實驗都證明k＝Y(jié)eq\f(S,L)，其中Y是由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)中稱之為楊氏模量。(1)在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)為________。A．N B．mC．N/m D．N/m2(2)某同學(xué)通過實驗測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，做出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像如圖所示，由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝________N/m。(3)若橡皮筋的原長為10.0cm，橫截面積為1.0mm2，則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是________。(只填數(shù)字，單位取(1)中正確單位，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)5．(2022·長沙一模)用圖甲所示的實驗裝置探究“動能定理”。某學(xué)習(xí)小組在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條。細線一端連著滑塊，另一端繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝________mm。(2)下列實驗要求中不必要的一項是________(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)。A．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些B．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平D．應(yīng)使細線與氣墊導(dǎo)軌平行(3)實驗時保持滑塊的質(zhì)量M(包括遮光條)和A、B間的距離L不變，改變鉤碼質(zhì)量m，測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖像，研究滑塊動能的變化量與合外力對它所做功的關(guān)系，處理實驗數(shù)據(jù)時應(yīng)作出的圖像是________(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)。A．作出“t-F圖像” B．作出“t2-F圖像”C．作出“t2-eq\f(1,F)圖像” D．作出“eq\f(1,t)-F2圖像”6．(2022·鹽城期中)某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓運動定律，實驗中打點計時器電源的頻率為50Hz。(1)釋放小車前，小車應(yīng)________(選填“靠近”或“遠離”)打點計時器。(2)如圖乙所示，是某次實驗中打出的紙帶，兩點間還有四個點沒有標(biāo)出。請用刻度尺量出相關(guān)數(shù)據(jù)，求得打這條紙帶時小車的加速度是________m/s2。(3)小明在探究加速度與物體受力的關(guān)系時，第一次用質(zhì)量為200g的小車，第二次用質(zhì)量為400g的小車做實驗，得到了a-F圖像如圖丙所示，其中第一次做實驗對應(yīng)的圖像是圖中________。(4)探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，某同學(xué)采集到若干組實驗數(shù)據(jù)如下表，請選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹繛樽鴺?biāo)軸在圖丁中作出圖像，準(zhǔn)確直觀地得出加速度與物體質(zhì)量之間的關(guān)系。實驗次數(shù)12345小車質(zhì)量M/g2003004