课时跟踪训练(十五) 力学实验创新.docx

课时跟踪训练(十五)力学实验创新(限时45分钟)1 .创新点：利用光电门测量动摩擦因数为了测量物块和桌面之间的滑动摩擦因数，某同学设计了如图1所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置，板上固定的两个光电门相距为L=0.5m,滑块上挡光片宽度d用卡尺测得如图，质量为机=0.5kg的滑块通过细线与重物相连，通过力传感器获得细线的拉力尸=3N,让滑块由静止释放，记录滑块的挡光片通过光电门1、光电门2所用的时间分别为%=0.02s、12=0.01s,g¾IOms20图1挡光片宽度为d=cm(2)则滑块的加速度表达式为(用题中所给符号表示)：,滑块与桌面的滑动摩擦因数数值(保留两位有效数字)(3)如果实验中力传感器出现问题后被拆掉，该同学用重物P的重力Mg代替细线对滑块的拉力完成了实验，这种测量方法会导致的测量值偏，为使误差尽可能减小应满足的实验条件是O2 .创新点：利用平衡法测量动摩擦因数(1)在一次探究活动中，甲同学用如图2（八）所示的装置测量铁块A与放在水平桌面上的金属板B之间的动摩擦因数，已知铁块A的质量机a=1.5kg,金属板B的质量m5=3.0kg,用水平恒力尸向左拉金属板B,使其向左运动，观察到A保持静止状态。弹簧秤示数的放大情况如图所示，则A、B间的动摩擦因数ZZ=o(保留1位有效数字)(g=10ms2)图2(2)乙同学设计性地将纸带连接在金属板B的后面，用于完成练习使用打点计时器的实验，通过打点计时器连续打下一些计时点，取时间间隔为0.1s的几个计数点，将测得的各相邻计数点间距离在图中标出，如图(b)所示。乙同学依数据分析得出金属板的运动可认为是匀变速直线运动，则在打C点时金属板拉动的瞬时速度O=mso(保留两位有效数字)(3)打点计时器在纸带上打出的点迹。直接记录了()A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的位置C.物体在不同时间内的位移D.物体在不同时刻的速度3 .创新点：利用拉力传感器和速度传感器“探究加速度与合外力的关系”用拉力传感器和速度传感器“探究加速度Q与物体所受外力F的关系”，实验装置如图3所示，其中带滑轮的长木板始终处于水平位置。实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力尸大小，在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装速度传感器，记录小车到达A、B两位置时的速率为办、VB。图3(1)用本题中测得的物理量写出加速度的表达式：Q=;(2)本题中是否需要满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系？(填“需要”或“不需要”)；(3)实验得到的图线可能是图乙中的,因为O4 .创新点：探究滑块的最大速度某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图4所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作尸；图4改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：GN1.502.002.503.003.504.00FN0.590.830.991.221.371.61如图5所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端。处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物尸离地面的高度力；图5滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的。点(未与滑轮碰撞)，测量C。间的距离S。完成下列作图和填空：根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线。图6由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数=(保留2位有效数字)。(3)滑块最大速度的大小0=(用A腔和重力加速度g表示)。5 .创新点：探究电动自行车的最大速度及受到地面的平均阻力大小电动自行车因为绿色环保大行其道，在最近召开的人大会议上，代表们针对电动自行车的诸多问题再次提出了立法议案，其中一个问题就是车速问题。某学校物理探究小组设计了一个实验来探究电动自行车的最大速度及受到地面的平均阻力大小。实验的主要步骤是：找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；骑上电动车用最大的速度驶过起点线时，从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；车驶过起点线后就不再通电，让车依靠惯性沿直线继续前进；待车停下，记录电动车停下时的终点位置；用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离人起点线到终点的距离L及车把手处离地高度鼠(空气阻力忽略不计)(1)电动车经过起点线时的速度V=；(用已知的物理量和所测量得到的物理量表示)(2)为了测出电动车受到的平均阻力大小，还需测量的物理量是，电动车受到的平均阻力大小=;(用已知的物理量和所测量得到的物理量表示)(3)第二个问题是车道问题。电动车国家新标准，从2010年1月1日起实施。标准将“40公斤以上、时速20公里以上的电动自行车，称为轻便电动摩托车或电动摩托车，划入机动车范畴”。一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：规格后轮驱动直流永磁毂电机车型26电动自行车整车质量最大载重额定输出功率120W额定电压40V额定电流质量为M=60kg的人骑此电动车沿平直公路行驶，所受阻力K恒为车和人总重的k=0.02倍，取g=10ms2,仅在永磁毂电机以额定功率提供动力的情况下，人驾驶电动车的最大速度为，若行驶在非机动车道上是否合法？O6 .创新点：利用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置探究合外力做功与动能变化的关系某探究小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的相关实验思想、原理及操作，来探究合外力做功与动能的变化关系：图7(1)多选下列做法正确的是o(填字母代号)A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B.在调节木板倾斜度平衡小车受到的摩擦力时，应将装有祛码的小桶通过定滑轮挂在小车上C.实验时，先接通打点计时器的电源再放开小车D.通过增减小桶里的祛码改变小车的牵引力时，不需要重新调节木板倾斜度(2)该探究小组通过实验得到了一条纸带，在纸带上选取0、A、B、。四个计数点(如图8所示)。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,则打B点时小车瞬时速度的大小为ms(保留三位有效数字)。图87 .创新点：探究弹性势能与压缩量的关系某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图9（八）,将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加祛码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数左=Nm0(9取9.8ms2)祛码质量(g)50100150弹簧长度(Cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示；调整导轨，当滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度。，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为O(4)重复(3)中的操作，得到。与X的关系如图(c)。由图可知，。与X成关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的成正比。图9答案1 .解析:挡光片宽度d=20.0mm=2.00cm°(2)滑块到光电门1的速度Vx=,到光电门2的速度S=,由v2v2=2aL可得a=o可解得a=3ms2,再由Fmg=ma可得=0.3。(3)因重物P的重力Mg大于F,故这种测量方法会导致测量值偏大，但如果满足M四,则误差较小。答案:(1)2.00(2)0.3(3)大M<m2 .解析:(1)由尸弹=4.5N,方弹加Ag可得=0.3。(2)。C=O.80ms。(3)打点计时器在纸带上打出的点迹，直接记录了物体的运动时间和不同时刻的位置，而物体的位移和速度需测量计算，故选AB。答案:(I)0.3(2)0.80(3)AB3 .解析：由行2o=24L可得Q=(2)因拉力传感器能直接测出小车所受的拉力大小，因此无需满足钩码的总质量远小于小车的质量的关系。(3)由尸一4=相可得：a=F,因没有平衡摩擦力，小尸图线应为C。答案：(1)(2)不需要(3)C没有平衡摩擦力4 .解析:(1)根据表中数据描点作出图像如图所示。(2)根据尸=G可知，图像的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知动摩擦因数为0.40o(3)根据滑块在木板上滑动的总距离为s,由于重物P离地面的高度为儿所以加速过程的距离也为心在此后的过程中在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动，直到静止。根据运动学公式?？一o02=2QS可得，v2-0=2g(sh),v=o答案:(1)如图所不(2)0.40(0.38>0.39、0.41、0.42均正确)(3)5 .解析二(1)由s=0%,z=gZ2可得电动车经过起点线时的速度。=s(2)由动能定理得：-Z=O-Mz/解得：=,现要测出电动机受到的平均阻力，还需要测出车和骑车人的总质量(3)由P=Fo=a0m,尸f=左(机车+Mg可得vm=6ms=21.6km/h>20km/h,故该电动车行驶在非机动车道上不合法。答案：(l)s(2)车和骑车人的总质量M(3)6ms不合法6 .解析：(1)调节滑轮高度，使细绳与长木板平行，平衡摩擦力时，不应悬挂小桶，但应拖上纸带，A正确，B错误；小车摩擦力平衡以后，不必每次操作均平衡摩擦力，D正确；实验时应先通电再释放小车，C正确。(2)由题意可知计时间隔T=×5=0.1SoOg=0.653mSo答案：ACD(2)0.6537 .解析：(1)由/=履得Af=kAx，代入表中数据可得出左值。(2)滑块滑行过程中无摩擦阻力，自由滑动时导轨已调整到水平状态，故滑块此时匀速运动。(3)当不考虑空气阻力、摩擦等因素且导轨又调到水平状态时，释放滑块的过程中只涉及弹性势能与滑块的动能，即能量只在这两种形式的能量之间转化。(4)。-X图线是过原点的直线，故因E,p=E,k=m2°c2°cx2,故Epocx2o答案：(1)49.550.5(2)相等(3)滑块的动能(4)正比X2