专题突破 专题8 第22课时　力学实验(1)——纸带类和光电门类实验.docx

1、第22课时力学实验(1)纸带类和光电门类实验命题角度(1)研究匀变速直线运动；(2)验证牛顿运动定律；(3)探究动能定理；(4)验证机械能守恒定律；(5)验证动量守恒定律知识储备一、纸带的分析和数据处理光电门的应用1两个关键点(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”的说法是等效的，当打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz时，两相邻计数点间的时间间隔T50.02 s0.10 s.(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带2记录的信息纸带可以

2、记录物体运动的时间和物体运动的位移(频闪照相和纸带记录的物理量相同)与光电门相连的数字计时器记录时间3求速度和加速度纸带测瞬时速度做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，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xn1，则打n点时的速度vn.测加速度用“逐差法”求加速度如图所示a.作出vt图象，通过图象的斜率求物体运动的加速度，a.光电门测速度光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板遮住光电门光线的时间为t，则小车通过光电门的速度v.测加速度若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个光电门时的速

3、度分别为v1、v2，则a.二、使用打点计时器实验操作中的注意事项：1平行：纸带、细绳要和长木板平行2靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带4防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞5减小误差：小车另一端挂的槽码质量要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集高考题型1研究匀变速直线运动例1(2019全国卷22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图1所示已知打点计时器所用交流电的频

4、率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_点在打出C点时物块的速度大小为_ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_ m/s2(保留2位有效数字)图1答案A0.2330.75解析根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB1.20 cm，BC1.95 cm，CD2.70 cm，DE3.45 cm.两个相邻计数点之间

5、的时间间隔T5 s0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC0.233 m/s.由逐差法可得a，解得a0.75 m/s2.例2(2020江苏卷11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图2所示图2(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)把刻度尺竖直固定在墙上捏住小球，从刻度尺旁静止释放手机固定在三角架上，调整

6、好手机镜头的位置打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图3所示已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为_ m/s2.图3(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向从该视频中截取图片，_(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度答案(1)小钢球(2)(3)9.6(9.59.7均可)(4)仍能解析(1)小钢球受到的空气阻力相对最小，可近似认为做自由落体运动(2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释

7、放纸带，故顺序是.(3)由题图读得x12.50 cm，x226.50 cm，x377.20 cm，由(x3x2)(x2x1)gT2，T s，解得g9.6 m/s2.(4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度高考题型2验证牛顿运动定律例3(2020浙江7月选考17(1)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图4甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：图4()挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；()取下托盘和砝码，测出其总质量为m，

8、让小车沿木板下滑，测出加速度a；()改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到aF的关系(1)实验获得如图5所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小vd_ m/s(保留两位有效数字，打点计时器的工作频率为50 Hz)；图5(2)需要满足条件Mm的方案是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作aF图象时，把mg作为F值的是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)答案(1)0.19(0.180.19均可)(2)甲甲和乙解析(1)由题意知小车做匀加速直线运动，故vd，将xce(361.0324.0) mm37.0 mm，T0.1 s代入得vd0.19 m

9、/s(2)甲实验方案中：绳的拉力F满足：FMa，且mgFma，则F，只有当mM时，F才近似等于mg，故以托盘与砝码的总重力表示小车的合外力，需满足mM.乙实验方案中：小车沿木板匀速下滑，小车受绳的拉力及其他力的合力为零，且绳的拉力大小等于托盘与砝码的重力，取下托盘及砝码，小车所受的合外力大小等于托盘与砝码的重力mg，不需要满足mM.两个实验方案都可把mg作为F值例4(2021四川省高三三模)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图6所示的实验装置，其中小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m(滑轮质量不计)图6(1)实验时，下列步骤中不必要进行的有_A用天平测出砂和砂桶的总质量B改

10、变砂和砂桶的总质量，打出几条纸带C将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力D为减小误差，实验中应保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量ME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，同时记录力传感器的示数(2)该同学在实验中得到如图7所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)已知交流电的频率为50 Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2(结果保留两位有效数字)图7(3)以力传感器的示数F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，作出的aF图象是一条过原点的直线，直线与横轴的夹角为，斜率为k，则小车的质量为_Atan B.Ck D.答案(1)AD(2)0.48(3)D解析

11、(1)实验器材中有力传感器，不需要把砂和砂桶的重力当做绳的拉力，因此不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，选项A、D错误；实验中需要平衡摩擦力，消除摩擦力对实验带来的影响，选项C正确；实验中多次测量求平均值，实验结论更准确，选项B正确；实验中小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，选项E正确；本题选不必要进行的步骤，故选A、D.(2)用逐差法处理，每两个点间有四个点未画出，且频率为50 Hz，所以T50.02 s0.1 s，则加速度 a m/s20.48 m/s2(3)根据题意由2FMa得到aF所以k，M，

12、故选D.高考题型3探究动能定理例5(2021河南省高三模拟)用如图8所示的装置探究动能定理，一端带滑轮的长木板放在水平桌面上，质量为M的小车放在长木板上，跨过定滑轮的细线一端系上一质量为m的钩码，另一端与小车相连小车后面连接纸带，小车运动过程中打点计时器在纸带上打出一系列的点，记录下小车的运动情况图8(1)在实验过程中，需要平衡摩擦力，具体做法是在_(“挂上钩码”或“不挂钩码”)的情况下，把长木板不带滑轮的一端适当垫高，轻推一下小车，若发现小车拖着的纸带打出的点分布均匀，就表明已经平衡了摩擦力(2)实验中打出的一条纸带如图9所示，0与1之间的距离为L1,0与2之间的距离为L2,0与3之间的距离

13、为L3，相邻点之间的时间间隔为T,0是打下的第一个点若用钩码重力mg替代细线拉力，需要满足m_M，在这种情况下，从0到2过程中细线拉力对小车做功W_.从0到2过程中小车动能增量Ek_.图9答案(1)不挂钩码(2)远小于mgL2解析(1)平衡摩擦力的方法是让重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，所以不需要细线的拉力，故不挂钩码(2)若用钩码重力mg替代细线的拉力，对钩码受力分析得mgFTma，对小车受力分析可得FTMa可得FTmg，因此需要满足m远小于M；从0到2过程中细线拉力对小车做功为WmgL2打点2时小车的速度为v2则从0到2过程中小车动能增量为EkMv220M高考题型4验证机械能守恒定律例6(

14、2021浙江6月选考17(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图10所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图11所示O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点图10图11(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是_(2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|Ep|_ J、C点的动能EkC_ J(计算结果均保留3位有效数字)比较EkC与|Ep|的大小，出现这一结果的原因可能是_A工作电压偏高B存在空气阻力和摩擦力C接通电

15、源前释放了纸带答案(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)(2)0.5470.588C解析(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，阻力越小越好，体积和形状相同的重物，密度大的阻力与重力之比更小(2)由题图可知OC之间的距离为xOC27.90 cm，因此重力势能的减少量为|Ep|mgxOC0.29.800.279 0 J0.547 J匀变速直线运动中，时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此vC m/s2.425 m/s因此动能的增加量为EkCmvC20.22.4252.425 J0.588 J工作电压偏高不会影响实验的误差，存在空气阻力和摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释

16、放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量例7(2021河南南阳市高三期末)某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图12甲所示在气垫导轨上相隔一定距离的两个位置安装光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，光线被遮光条遮挡时，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据输入计算机滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，计算机上形成如图乙所示的电压U随时间t变化的图象图12(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“大于”“等于”或“小于”)时，说明气垫导轨已

17、调水平(2)用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，测量结果如图丙所示，则d_ mm.(3)细线绕过气垫导轨左端的定滑轮，一端与滑块P相连，另一端与质量为m的钩码Q相连将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，t1、t2、m、g和d已知，已测出滑块的质量为M，两光电传感器间的距离为L.若上述物理量间满足关系式mgL_，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒答案(1)等于(2)8.475(8.4728.478之间均可)(3)(Mm)2(Mm)2解析(1)当气垫导轨调水平时，轻推滑块后，滑块做匀速直线运动，滑块通过光电传感器的时间一样，所以t1等于t2 .(2)螺旋测微器读数

18、固定刻度可动刻度 0.01 mm(注意估读)，则d8.475 mm(8.4728.478 mm之间均可)(3)滑块P通过光电传感器A的速度为vA，通过光电传感器B的速度为vB，由机械能守恒定律有mgL(Mm)vB2(Mm)vA2则mgL(Mm)2(Mm)2高考题型5验证动量守恒定律注意事项：(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”(2)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平(3)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内(4)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力(5)若利用平抛运动规律进

19、行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球例8(2021天津市南开区高三期末)某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图13所示，由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成图13(1)下面是实验的主要步骤：a安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；b向气垫导轨通入压缩空气；c接通数字计时器(光电门)；d把滑块2静止放在气垫导轨的中间；e滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；f释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；g读出滑块通过两个光电门的挡光

20、时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间t110.01 ms，通过光电门2的挡光时间t249.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间t38.35 ms；h测出挡光片的宽度d5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2200 g；(2)实验中气垫导轨的作用是：A._；B._.(3)碰撞前滑块1的速度v1为_ m/s；碰撞后两滑块组成的系统的总动量p2_ kgms1.(结果均保留两位有效数字)答案(2)大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力，从而减小了实验误差保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上(3)0.500.15解析(2)实验中气垫导轨的作用有两个，

21、一是大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力，从而减小了实验误差，二是保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上；(3)碰撞前滑块1的速度为v1 m/s0.50 m/s，碰撞后滑块1的速度为v2 m/s0.10 m/s，滑块2的速度v3 m/s0.60 m/s，碰撞后系统的总动量p2m1v2m2v30.30.10 kgm/s0.20.60 kgm/s0.15 kgm/s.1(2021广西北海市高三一模)如图14所示为某实验小组研究小车做匀变速直线运动规律打出的纸带，已知打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz,0、1、2、3、4、5、6为纸带上选取的计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出从纸带上测出

22、x11.05 cm，x21.81 cm，x54.06 cm，x64.80 cm，则打出1点时小车速度为_m/s，小车加速度大小a_ m/s2.(结果均保留三位有效数字)图14答案0.1430.750解析交流电源频率为50 Hz，相邻两计数点间还有4个打点未画出，则相邻计数点间的时间间隔T50.02 s0.1 s则打出1点时小车速度为v0.143 m/s由匀变速直线运动规律可得x46x022a(2T)2即a102 m/s20.750 m/s22(2021山东泰安市高三期末)某同学用图15甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数光电门固定在水平直轨道上的O点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长

23、的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d，滑块初始位置A点到O点的距离为L，重力加速度为g.实验步骤如下：图15A将滑块从A点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F，光电门记录遮光条通过光电门的时间为t；B改变钩码的个数重复步骤A；C正确记录每一组F与t对应的数据，作出F的关系图象如图乙所示(图中b、c为已知量)(1)根据步骤A中测出的物理量可知，滑块的加速度a_；(2)滑块与桌面间的动摩擦因数_；(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的F图象与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是：b_，c_.(均填“变大”“变小”或“不变”)答案(1)(2)(3)变大不变解析(1)滑块滑到光

24、电门处的速度为v根据位移速度公式得，滑块的加速度为a，解得a(2)对滑块，根据牛顿第二定律得Fmgma代入加速度得Fmgm根据F图象得bmg，c滑块与桌面间的动摩擦因数为(3)根据(2)可知，b变大，c不变3(2021辽宁葫芦岛市高三期末)图16甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置，将气垫导轨调至水平，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块包括遮光条的总质量为M.细绳下端挂钩码，钩码的质量为m.由静止释放滑块，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用数字计时器记录遮光条通过光电门1和2各自的时间，可以计算出滑块通过光电门的速度v1和v2，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x，重力加速度为g.图16

25、(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d_ cm.(2)写出滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，验证机械能守恒定律的表达式_(用题中给出的物理量表示)(3)增加绳子下端钩码的个数，滑块每次都从同一位置由静止释放，作出图象，如图丙所示，其斜率为k_(用题中给出的物理量表示)答案(1)0.660(2)mgx(Mm)(v22v12) (3)解析(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d6 mm0.05 mm126.60 mm0.660 cm；(2)系统重力势能减小量为Epmgx动能增加量为Ek(Mm)(v22v12)则要验证的表达式为mgx(Mm)(v22v12)(3)由表达式mgx(Mm)(

26、v22v12)可得则图象的斜率为k.4.(2021华大新高考联盟1月联考)如图17所示，在水平桌面的左端固定一个圆弧槽滑道，滑道的末端与水平桌面相切桌面的右端附近固定一个光电门直径为d、质量为m1的小球1从圆弧槽上某处静止释放，下滑到水平桌面向右运动通过光电门与静止在桌面右边缘的质量为m2的小球2发生正碰，碰后小球1向左弹回，小球2离开桌面做平抛运动图17实验中测出小球1连续两次通过光电门的时间分别为t1、t2，桌面离水平地面高度为h，小球2碰后做平抛运动的水平距离为x.(1)若两球的碰撞为弹性碰撞，则两球的质量大小关系应满足m2_m1(填“”或“”)(2)改变小球1在圆弧槽上静止释放的位置，

27、重复实验，实验中测出多组t1、t2与x的数据若要验证两小球在碰撞过程中动量守恒，以x为横轴，以_为纵轴，作出的图象为线性图象已知重力加速度为g，若线性图象(直线)的斜率k_，则可验证两小球在碰撞过程中动量守恒答案(1)(2) 解析(1)选向右为正方向，设小球1碰前的速度为v0，若两小球发生弹性碰撞，则有m1v0m1v1m2v2m1v02m1v12m2v22解得v1，碰后球1反弹，则v1m1；(2)若两球在碰撞过程中动量守恒，则有m1v0m1v1m2v2其中v0，v1，hgt2，xv2t可得 x故x图象(直线)的斜率k .专题强化练保分基础练1.(2021全国甲卷22)为测量小铜块与瓷砖表面间的

28、动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为的斜面(已知sin 0.34，cos 0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图1所示该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图象，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔T0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i1,2,3,4,5)，如下表所示图1s1s2s3s4s55.87 cm7.58 cm9.31 cm11.02 cm12.74 cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_ m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为_(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s2)答案0.430.

29、32解析根据逐差法有a代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小a0.43 m/s2对小铜块受力分析，根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma代入数据解得0.32.2(2021河北张家口市高三期末)某同学设计了如图2甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，通过电磁铁控制的小铁球从A处自由下落，光电门连接计时器可记录下小铁球的直径经过光电门B时的挡光时间t.小铁球的质量m4103 kg、直径为d，重力加速度g9.8 m/s2.图2(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，如图乙所示，其直径d_ mm；(2)当光电门B与A间距为0.22 m时，挡光时间t5103 s，则小铁球过光电门B时的动能Ek_

30、 J，小铁球由A到B减少的重力势能Ep_ J，在误差允许范围内，小铁球机械能守恒(计算结果均保留三位有效数字)答案(1)10.15(2)8.241038.62103解析(1)由题图乙所示游标卡尺可知，游标尺为20分度，故精确度为0.05 mm，主尺读数为10 mm，游标尺读数为0.053 mm0.15 mm其示数为10 mm0.15 mm10.15 mm(2)小铁球过光电门B时的动能为EkmvB2m()24103()2 J8.24103J，小铁球由A到B减少的重力势能为Epmgh41039.80.22 J8.62103 J.3(2021安徽省高三一模)如图3甲所示是某同学探究动能定理的实验装置

31、已知当地重力加速度大小为g，实验操作如下：先测出小车的质量M，按图示安装好实验装置，再测量两光电门之间的距离L，挂上沙桶并适当倒入少量沙子；调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；取下细绳和沙桶保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门1和2时显示的时间t1、t2，并测量所用的沙子和沙桶的总质量m；重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复步骤；依据以上数据探究动能定理图3(1)根据以上步骤，你认为以下关于实验过程的表述正确的是_A按照实验操作过程可知，此实验并不要求斜面是光滑的B为了求出小车的合力，实验

32、过程需要测出斜面的倾角(2)如图乙所示，根据游标卡尺读数规则，测得小车上遮光片的宽度d_ mm.(3)本实验中若表达式_在误差允许范围内成立，就验证了动能定理(用上述给定或测定物理量的符号表示)答案(1)A(2)4.0(3)mgLM()2M()2解析(1)调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等，说明小车做匀速直线运动，由平衡条件可得Mgsin Ffmg，取下细绳和沙桶保持长木板的倾角不变，由静止释放小车，小车做匀加速直线运动，合外力F合Mgsin Ffmg通过分析可知此实验并不要求斜面是光滑的，也不需要测出斜面的倾角，故选择A.(2)根据游标卡尺读数规

33、则，遮光条的宽度为d4 mm00.1 mm4.0 mm(3)小车从光电门1下滑至光电门2过程合外力做的总功W合mgL，小车动能变化EkM()2M()2，联立可得mgLM()2M()2，若上式成立，则验证了动能定理争分提能练4(2021山东青岛市一模)某研究小组利用图4甲所示装置测定重力加速度实验器材由带有刻度尺的竖直杆、小球释放器、小球、光电门A和B及数字计时器和网兜组成实验时，按图装配好实验器材，小球、两个光电门和网兜在同一竖直线上利用刻度尺读出两个光电门的距离h，打开计时器后释放小球，记录下计时器显示的小球从光电门A到光电门B所用时间t；保持光电门A的位置不变，改变光电门B的位置，重复实验

34、，多次读出两个光电门间的距离h和小球经过两个光电门所用时间t，在坐标纸上作出t图线如图乙所示图4(1)为了提高实验精度，下列说法正确的是_A两光电门间的距离适当大一些B小球的直径越小，实验精度越高C应该选用材质密度较大的小球(2)乙图中，图线与纵轴交点坐标为b，若图线斜率为k，则当地的重力加速度值为_，小球释放点距光电门A的高度为_(用题目给出的已知量表示)答案(1)AC(2)2k解析(1)两光电门间的距离适当大一些，可以减小距离及时间测量的误差，还可以减小小球大小对实验误差的影响，A正确；小球的直径小且质量大，实验精度才高，B错误；选用材质密度较大的小球，可以减小空气阻力的影响，C正确(2)

35、根据匀变速直线运动的公式得hvAtgt2变形为vAgt，对照题图乙，有vAb，kg重力加速度为g2k小球释放点距光电门A的高度为s5用如图5所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有定滑轮的长木板放在实验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码，通过垫块调节木板左端高度平衡摩擦力图5(1)下列实验操作中正确的有_A先释放小车后接通电源B调整定滑轮使细线与长木板平行C平衡摩擦力时必须移去纸带D平衡摩擦力时必须移去托盘和砝码(2)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测得计数点1、2、3、4与0计数点间的距离分别为x13.60 cm、x29.61 cm、x

36、318.01 cm、x428.81 cm.已知打点计时器打点周期为0.02 s，相邻计数点间有四个打点未画出，则小车的加速度a_m/s2(结果保留三位有效数字)(3)实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变小车和车内沙子的总质量M，进行实验打出纸带，算出相应的加速度a，数据如下表所示，请在图丙中根据描出的点作出a图象；由图象可得出的结论是_托盘和砝码总质量为20 ga/(ms2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24M/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.80/(kg1)16.6712.508.337.146.254.173.

37、332.501.25(4)某小组在实验中作出M图象如图丁所示，图象斜率的物理意义是_；若图象纵截距为b，斜率为k，则托盘和砝码的总质量m_(用字母b、k表示)答案(1)BD(2)2.40(3)见解析图合力一定时，当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量M时，小车和车内沙子的加速度a与质量M成反比(4)托盘和砝码的总重力的倒数解析(1)应先接通电源再释放小车，A错误；调整定滑轮使细线与长木板平行，以保证小车在运动过程中所受合力不变，B正确；平衡摩擦力时必须连接纸带，C错误；平衡摩擦力时必须移去托盘和砝码，用小车重力的分力来平衡摩擦力，D正确(2)小车的加速度a2.40 m/s2(3)图象

38、如图所示合力一定时，当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量M时，小车和车内沙子的加速度a与质量M成反比(4)根据牛顿第二定律可知，图象斜率的物理意义是托盘和砝码的总重力的倒数对系统，由牛顿第二定律得mg(Mm)a，解得M，则b，又k联立解得m.6(2021广东省高三模拟)某实验小组组装了如图6甲所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz.图6(1)下列操作正确的是_；A本实验无需平衡摩擦力B先释放拖动纸带的小车，再接通打

39、点计时器的电源C先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车(2)若已测得打点纸带如图7所示，并测得各计数点间距(已标在图上)A为运动起始的第一点，则应选_段来计算A的碰前速度，应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)；图7(3)已测得小车A的质量m1400 g，小车B的质量m2500 g，由以上测量结果可得碰前总动量为_ kgm/s，碰后总动量为_ kgm/s.实验结论：_.(计算结果保留三位有效数字)答案(1)C(2)BCDE(3)1.061.05在误差允许的范围内，系统的动量守恒解析(1)本实验要保证系统动量守恒，因此要平衡摩擦力，同时按照正

40、确操作步骤应该先接通打点计时器的电源后释放拖动纸带的小车，故C正确(2)由纸带可知，BC段小车才匀速运动，而碰撞后DE段才开始匀速运动，故应选BC段来计算A的碰前速度，应选DE段来计算A和B碰后的共同速度；(3)碰前A的速度v1 m/s2.65 m/s则碰前的动量p1m1v11.06 kgm/s碰后A、B一起运动的速度v2 m/s1.17 m/s碰后的动量p2(m1m2)v21.05 kgm/s因此在误差允许的范围内，系统动量守恒7(2021山东菏泽市高三期末)图8甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)，F为光电门，

41、C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m01 kg)和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答图8(1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门之间的高度差h.(2)取出质量为m的砝码放在A中，剩余砝码都放在B中，让A从位置O由静止开始下降(3)记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据计算出A下落到F处的速率v_；下落过程中的加速度大小a_.(4)改变m，重复(2)(3)步骤，得到多组m及a的数据，作出am图象如图乙所示(5)由图象可得，A的质量mA_ kg，B的质量mB_kg.(结果均保留两位有效数字，重力加速度大小g取10 m/s2)答案(3)(5)3.01.0解析(3)A下落到F处的速率为v，由速度位移公式得a；(5)对整体有(mAm)g(mBm0m)g(m0mAmB)a，解得a2mg，由题图可知k42，2g，解得mA3.0 kg，mB1.0 kg.