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1、第 - 1 - 页 共 5 页 热点 12 力学创新实验热点 12 力学创新实验 (建议用时：20 分钟) 1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因 数实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上，弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边 缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住已知当地的重 力加速度为g，弹簧的劲度系数为k. (1)实验中涉及下列操作步骤： 用天平测量出小滑块的质量m， 查出劲度系数为k的弹簧的形变量为x时的弹性势能的 大小为Epkx2. 1 2 测量桌面到地面的高度h和小滑块抛出点到落地点的水平距离s. 测量弹簧压缩量x后解开锁扣 计算小滑块
2、与水平桌面间的动摩擦因数 .上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号) .上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为_ (2)再通过更换材料完全相同、 但大小和质量不同的滑块重复操作， 得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值， 作出s2 图象， 如图乙所示 由图象可知， 1 m 滑块与水平桌面之间的动摩擦因数_；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小 是_(用b，a，x，h，g表示) 2图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相 切于B点且固定带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P 为光电计时器的
3、光电门，已知当地重力加速度为g. 第 - 2 - 页 共 5 页 (1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d_cm； (2)实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有_； A小物块质量m B遮光条通过光电门的时间t C光电门到C点的距离x D小物块释放点的高度h (3)为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量， 建立如图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是_ 3(2019如皋市模拟)某小组测量木块与木板间动摩擦因数，实验装置如图甲所示 (1)测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示 从某个清 晰的点O开始
4、，每 5 个打点取一个计数点，依次标出 1、2、3，量出 1、2、3点到O点的 距离分别为s1、s2、s3，从O点开始计时，1、2、3点对应时刻分别为t1、t2、t3，求 得v1，v2，v3，作出vt图象如图丙所示，图线的斜率为k，截距为b.则木块 s1 t1 s2 t2 s3 t3 的加速度a_；b的物理意义是_ (2)实验测得木块的加速度为a，还测得钩码和木块的质量分别为m和M，已知当地重力 加速度为g，则动摩擦因数_ (3)关于上述实验，下列说法中错误的是_ A木板必须保持水平 B调整滑轮高度，使细线与木板平行 C钩码的质量应远小于木块的质量 D纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因
5、素 第 - 3 - 页 共 5 页 4.某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守 恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一 小球 (1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别 放置了一组光电门， 用螺旋测微器测出了小球的直径， 如图 乙所示， 则小球的直径d_ mm.使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点 的挡光时间为t1，经过最低点的挡光时间为t2. (2)小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器， 已知当地重力加速度为g.现使 小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1， 在最低点时绳上的拉力大小是F2. (3)如果要验
6、证小球从最低点到最高点机械能守恒，小明同学还需要测量的物理量有 _(填字母代号)小军同学还需要测量的物理量有_(填字母代号) A小球的质量m B轻绳的长度l C小球运行一周所需要的时间T (4)根据小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒 的表达式：_. (5)根据小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒 的表达式：_. 热点 12 力学创新实验 1解析：(1).由平抛运动规律，svt，hgt2，解得vs.设弹簧被压缩时的弹 1 2 g 2h 性势能为Ep，由功能关系可知Epmgxmv2，而Epkx2，解得. 1 2 1 2 kx 2
7、mg s2 4hx (2)Epmgxmv2， 而vs， 有Epmgx， 对照题给s2 图象， 变形得 1 2 g 2h mgs2 4h 1 m s2 4hx.由s2 图象可知，图线斜率 ，图线在纵轴上的截距b4hx， 4hEp g 1 m 1 m b a 4hEp g 解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数；弹性势能大小为Ep. b 4hx bg 4ha 答案：(1). . kx 2mg s2 4hx (2) b 4hx bg 4ha 2解析：(1)主尺的读数是 1.0 cm，游标尺上的第 12 条刻度线与主尺的刻度线对齐，读 数是 0.0512 mm0.60 mm，则游标卡尺的读数是 10 mm
8、0.60 mm10.60 mm1.060 cm. (2)实验的原理：根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时 第 - 4 - 页 共 5 页 的速度v ；滑块从B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得mgx0mv2，联 d t 1 2 立以上两式得动摩擦因数.则还需要测量的物理量是光电门P到C点的距离x与遮 d2 2gxt2 光条通过光电门的时间t，故 B、C 正确，A、D 错误 (3)由动摩擦因数的表达式可知，与t2和x的乘积成反比，所以x图线是过原点的 1 t2 直线，应该建立x坐标系，故 B 项正确，A、C、D 项错误 1 t2 答案：(1)1.060 (2)BC
9、 (3)B 3解析：(1)图线纵轴截距是 0 时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度各段的平均 速度表示各段中间时刻的瞬时速度， 以平均速度 v 为纵坐标， 相应的运动时间t的一半为横坐 标，即 v 的图象的斜率表示加速度a，则 vt图象的斜率的 2 倍表示加速度，即a2k. t 2 (2)对木块、钩码组成的系统，由牛顿第二定律得： mgMg(Mm)a 解得：. mg（mM）a Mg (3)木板必须保持水平，使压力大小等于重力大小，故 A 正确；调整滑轮高度，使细线与 木板平行，拉力与滑动摩擦力共线，故 B 正确；因选取整体作为研究对象，钩码的质量不需 要远小于木块的质量，故 C 错误；纸带与打
10、点计时器间的阻力是产生误差的一个因素，故 D 正确；本题选错误的，故选 C. 答案：(1)2k O点的瞬时速度 (2) (3)C mg（mM）a Mg 4解析 ： (1)螺旋测微器固定刻度读数为 5.5 mm，可动刻度读数为 20.00.01 mm，故最 终 读数为两者相加，即 5.700 mm. (3)根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为v1，小球在最低点的速 d t1 度大小为v2，设轻绳长度为l，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有m d t2 1 2( d t1) 2 mg2lm，化简得4gl，所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳 1 2( d t2) 2 ( d t2)
11、 2 ( d t1) 2 的长度l； 根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有F2mgm ，在最高点有F1mgm，从最低点到最高点依据机械能守恒定律有mvmv2mgr， 联立 v r v r 1 2 2 2 1 2 2 1 方程化简得F2F16mg，所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m. (4)由(3)可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 第 - 5 - 页 共 5 页 守恒的表达式为4gl. ( d t2) 2 ( d t1) 2 (5)由(3)可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 守恒的表达式为F2F16mg. 答案：(1)5.700 (3)B A (4)4gl ( d t2) 2 ( d t1) 2 (5)F2F16mg