2024年高考物理二轮复习第一部分第15讲力学实验与创新学案

PAGE19-专题六试验技能与创新1．试验基本实力：重点考查游标卡尺、螺旋测微器；多用电表等的读数、构造、原理、重要的试验方法、试验器材的选择、电路实物连线和运用图象与表格分析处理试验数据、试验结论、误差分析及电学试验中的故障分析等．2．设计与创新实力：要求考生将教材中的试验原理、试验方法迁移到新的背景中，以完成新的试验要求的设计性试验，将逐步取代对原教材中试验的考查．3．试验题类型近年高考通常为“一力一电”模式．1．重点关注游标卡尺、螺旋测微器、多用电表、电阻箱等的读数，电表量程、滑动变阻器及试验电路的选取等．2．“源于课本，不拘泥于课本”始终是高考试验题命题的理念，所以熟识课本试验，抓住试验的灵魂——原理，是我们复习的重中之重．3．学问创新型试验．例如设计型、开放型、探讨型试验等都有不同程度的创新，比如利用所学学问设计出许多测量重力加速度的试验方案．其中，力学设计性试验在近年高考中有加强的趋势，应引起高度重视．第15讲力学试验与创新1．系统误差：由于仪器本身不精密、试验方法粗略或试验原理不完善而产生的误差．系统误差总是同样偏大或偏小．系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确试验方法来减小．2．偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不精确、作图不规范造成的误差．偶然误差表现为重复做同一试验时总是时而偏大时而偏小．偶然误差可用多次测量取平均值或作图的方法来减小．3．有效数字：带有一位不行靠数字的近似数字叫有效数字．有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字，中学阶段一般取两位或三位有效数字．1．(2024·全国卷Ⅰ)某同学用如图所示的试验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．试验步骤如下：(1)开动气泵，调整气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平．(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2.(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块．(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边起先运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12.(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，假如将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝________，滑块动量变更量的大小Δp＝________(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)．(6)某次测量得到的一组数据为：d＝1.000cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2.计算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1(结果均保留三位有效数字)．(7)定义δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次试验δ＝________%(保留一位有效数字)．解析：(1)当经过A，B两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的．(5)由I＝Ft，知I＝m1gt12,由Δp＝mv2－mv1知Δp＝m2·eq\f(d,Δt2)－m2·eq\f(d,Δt1)＝m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1))).(6)代入数值知，冲量I＝m1gt12＝1.5×10－2×9.8×1.5N·s≈0.221N·s，动量变更量Δp＝m2(eq\f(d,Δt2)－eq\f(d,Δt1))≈0.212kg·m·s－1.(7)δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%≈4%.答案：(1)大约相等(5)m1gt12m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1)))(6)0.2210.212(7)42.(2024·全国卷Ⅱ)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示．一试验小组用此装置测量小球B运动的加速度．令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0＝0.590m，下降一段距离后的高度h＝0.100m；由h0下降至h所用的时间T＝0.730s．由此求得小球B加速度的大小为a＝________m/s2(保留三位有效数字)．从试验室供应的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为g＝9.80m/s2.依据牛顿其次定律计算可得小球B加速度的大小为a′＝________m/s2(保留三位有效数字)．可以看出，a′与a有明显差异，除试验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的缘由：__________．解析：由题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故依据运动学公式有h0－h＝eq\f(1,2)aT2，代入数据解得a＝1.84m/s2.依据牛顿其次定律可知对小球A有T－mAg＝mAa′，对小球B有mBg－T＝mBa′，带入已知数据解得a′＝1.96m/s2.在试验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小．答案：1.841.96滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦(或滑轮有质量)考点一基本仪器的运用与读数1．测长度两种仪器对比．游标卡尺(不估读)(1)读数：测量值＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)(2)常用精确度：10分度游标，精度0.1mm；20分度游标，精度0.05mm；50分度游标，精度0.02mm螺旋测微器(需估读)测量值＝固定刻度＋可动刻度(带估读值)×0.01mm2.游标卡尺和螺旋测微器读数时应留意的问题．(1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位．(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最终两数相加．游标卡尺读数不估读．(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错．(4)螺旋测微器读数时，要留意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出．某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________mm.解析：螺旋测微器的固定刻度读数8mm，可动刻度读数为0.01×47.0＝0.470mm，所以最终读数为8mm＋0.470mm＝8.470mm，由于须要估读，因此在范围8.470～8.472mm内均正确；游标卡尺的主尺读数为2cm，游标尺上第13个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.05×13mm＝0.65mm＝0.065cm，所以最终读数为2cm＋0.065cm＝2.065cm.答案：8.470(8.470～8.472均正确)2.0651．用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“图甲”或“图乙”)．(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图丙所示，则此示数为________mm.解析：(1)用游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外测量爪中，故应选题图甲．(2)螺旋测微器的示数为固定读数加上可动读数，即6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.答案：(1)图甲(2)6.7002．图中游标卡尺的读数为________mm，螺旋测微器的读数为________mm.解析：游标卡尺的读数为l＝52mm＋7×eq\f(1,20)mm＝52.35mm；螺旋测微器的读数为d＝1.5mm＋49.0×0.01mm＝1.990mm.答案：52.351.990(1.899～1.991均正确)考点二以打点计时器或光电门为计时工具的力学试验1．常规时间测量类仪器．(1)打点计时器．计时器种类工作电源电压打点间隔电磁打点计时器沟通50Hz，4V～6V0.02s电火花计时器沟通50Hz，220V0.02s(2)频闪照相机．其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获得图象的信息的方法，将物体在不同时刻的位置记录下来，运用时要明确频闪的时间间隔．2．涉及打点计时器的试验中纸带的应用．新课标《考试大纲》规定的六个力学试验中有五个涉及打点计时器：探讨匀变速直线运动、验证牛顿其次定律、探究做功和物体速度变更的关系和验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律．这类试验的关键是要驾驭纸带的分析处理方法，对于纸带常见有以下三大应用：(1)由纸带确定时间．要区分打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区分与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt＝0.02×5s＝0.1s.(2)求解瞬时速度.利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图所示，打n点时的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).(3)用“逐差法”求加速度．如图所示因为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).(4)有些试验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，详细做法如下：①求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时速度，即v＝eq\f(d,Δt).②求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝eq\f(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1),2L).(2024·全国卷Ⅲ)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理．调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带．某次试验得到的纸带及相关数据如图(b)所示．已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB＝________m/s，打出P点时小车的速度大小vP＝________m/s(结果均保留两位小数)．若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还须要从图(b)给出的数据中求得的物理量为__________．解析：由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度vB＝eq\f(（4.00－2.56）×10－2,0.04)m/s＝0.36m/s；vP＝eq\f(（57.86－50.66）×10－2,0.04)m/s＝1.80m/s，验证动能定理须要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还须要测量对应的B、P之间的距离．答案：0.361.80B、P之间的距离考向探讨匀变速直线运动试验1．某探究小组为了探讨小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．试验前，将该计时器固定在小车旁，如图甲所示．试验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图乙记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图乙可知，小车在桌面上是________(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学依据图乙的数据推断出小车做匀变速运动．小车运动到图乙中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2(结果均保留两位有效数字)．解析：(1)轻推小车后，小车在桌面上做减速运动，桌面上“水滴”的间距应渐渐减小，小车的运动方向是从右向左．(2)相邻两水滴的时间间隔为t＝eq\f(30,45)s＝eq\f(2,3)s，小车运动到A位置的速度大小为vA＝eq\f(x3＋x2,2t)＝eq\f(（117＋133）×10－3,2×\f(2,3))m/s＝0.1875m/s≈0.19m/s；小车运动的加速度大小为a＝eq\f(|（x5＋x4）－（x2＋x1）|,6t2)≈0.038m/s2.答案：(1)从右向左(2)0.190.038考向验证牛顿其次定律2．用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系．试验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.(1)(多选)关于试验操作，下列说法正确的是()A．试验前应调整滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C．每次变更小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D．试验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为试验中打出纸带的一部分，从比较清楚的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离．已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度vB＝________m/s，小车的加速度a＝______m/s2.(3)变更细线下端钩码的个数，得到a-F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的缘由可能是________．解析：(1)调整滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；在调整木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B错误；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ＝μMgcosθ，故tanθ＝μ，所以无论小车的质量是否变更，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，变更小车所受的拉力，不须要重新平衡摩擦力，故C错误；打点计时器要“早来晚走”，即试验起先时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放小车，而当试验结束时应先限制小车停下再停止打点计时器，故D正确．(2)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s.B点对应的速度vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0.0632,0.2)m/s＝0.316m/s.依据Δx＝aT2可得xCE－xAC＝a(2T)2，小车运动的加速度为a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(0.1636－0.0632－0.0632,0.04)m/s2＝0.93m/s2.(3)随着力F的增大，即随所挂钩码质量m的增大，不能满意M≫m，因此图线上端出现弯曲现象．答案：(1)AD(2)0.3160.93(3)随所挂钩码质量m的增大，不能满意M≫m3．在“验证牛顿运动定律”的试验中，某物理爱好小组利用如图甲所示的装置进行试验．(1)用20分度的游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，则宽度d＝______cm.(2)接通气源，调整气垫导轨水平，让滑块从不同位置由静止释放，记录挡光片通过光电门的挡光时间t，测出释放点到光电门的间距为s，以s为纵轴，eq\f(1,t2)为横轴作图，得到的图象是一条过原点的倾斜直线，且斜率为k，则滑块的加速度a＝________(用d、k表示)．(3)若以测得的滑块加速度a为纵轴，所挂钩码的重力代替拉力F，作出如图丙中图线1.为了减小误差，该爱好小组将一个力传感器安装在滑块上(传感器的质量可忽视不计)，从力传感器中得出拉力F，作出a－F图象是图丙中的图线________(选填“2”或“3”)．解析：(1)游标卡尺读数为：0.9cm＋8×0.005cm＝0.940cm.(2)滑块做匀加速直线运动，有2as＝v2，又v＝eq\f(d,t)，可得s＝eq\f(d2,2at2)，已知斜率为k，可得a＝eq\f(d2,2k).(3)因钩码及滑块做加速运动，可知细线的拉力应比钩码的重力小，而用传感器测出的是滑块所受的实际的拉力，此时a－F图象应为图线2.答案：(1)0.940(2)eq\f(d2,2k)(3)2考向探究动能定理4．(2024·江苏卷)某爱好小组用如图1所示的装置验证动能定理．(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供试验选用：A．电磁打点计时器B．电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)．(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．试验中，为消退摩擦力的影响，在砝码盘中渐渐加入沙子，直到小车起先运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消退．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车视察到小车做匀速运动．看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)．(3)消退摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如图2所示．图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA＝________m/s.(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变更量可用ΔEk＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)算出．砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g.试验中，小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W＝mgL算出．多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理．解析：(1)电磁打点计时器打点时运动的纸带受到的阻力较大，而电火花打点计时器打点时运动的纸带所受阻力较小，故选B.(2)由于刚起先运动，拉力等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故平衡摩擦力的两种看法中，乙同学正确．(3)取与A点相邻的两点，用毫米刻度尺测出两点之间的距离，如图所示，可测得x＝1.24cm.用这一段的平均速度表示A点的瞬时速度，则vA＝eq\f(x,2T)＝eq\f(1.24×10－2,2×0.02)m/s＝0.31m/s.(4)由题意知，本试验用砝码、砝码盘和沙子的总重力大小表示小车受到的拉力大小，故要求小车的质量应远大于砝码、砝码盘和沙子的总质量．答案：(1)B(2)乙(3)0.31(0.30～0.33都算对)(4)远大于考向验证机械能守恒定律5．某物理探讨小组利用图甲装置验证机械能守恒定律，在铁架台上安装有一电磁铁(固定不动)和一光电门(可上下移动)，电磁铁通电后将钢球吸住，然后断电，钢球自由下落，并通过光电门，计时装置可测出钢球通过光电门的时间．(1)用10分度的游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，可知钢球的直径D＝________cm.(2)多次变更光电门的位置，测量出光电门到电磁铁下端O的距离为h(h≫D)，并计算出小球经过光电门时的速度v，若空气阻力可以忽视不计，则下列关于v2h的图象正确的是()(3)钢球通过光电门的平均速度________(选填“大于”或“小于”)钢球球心通过光电门的瞬时速度．解析：(1)游标卡尺的主尺读数为：0.9cm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.1×3mm＝0.3mm，所以最终读数为：0.93cm；(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v＝eq\f(D,t)依据机械能守恒的表达式有：mgh＝eq\f(1,2)mv2，那么关于v2h的图象应当是一条过原点的倾斜直线，故B正确；(3)依据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度．答案：(1)0.93(2)B(3)小于6．如图甲所示为验证动量守恒定律的试验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，试验过程如下：(1)调整气垫导轨成水平状态；(2)轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1；(3)A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3.回答下列问题：①用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为：________mm.②试验中选择mA大于mB的目的是：____________．③利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为：______________．解析：①螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动刻度的格数估读一位，则遮光片宽度为d＝1mm＋19.5×0.01mm＝1.195mm(1.193～1.197mm均可)．②A和B发生弹性碰撞，若用质量大的A碰质量小的B，则A不会发生反弹．③滑块经过光电门时拦住光的时间极短，则平均速度可近似替代为滑块的瞬时速度，则碰前A的速度vA＝eq\f(d,t1)，碰后A的速度v′A＝eq\f(d,t3)，碰后B的速度v′B＝eq\f(d,t2)；由碰撞过程系统动量守恒有：mAvA＝mAv′A＋mBv′B；代入可得表达式：mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2).答案：①1.195(1.193～1.197均可)②碰撞中滑块A不反弹③mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2)考点三“橡皮条、弹簧类”“平抛类”试验力学试验中用到弹簧或橡皮条的试验有探究弹力与弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、探究做功与小车速度变更的关系．1．橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满意胡克定律，试验的数据处理中一般选用图象法．2．胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，假如超出弹性限度，正比关系不再成立．3．弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再依据指针所指的位置读出所测力的大小．如分度值为0.1N，则要估读，即有两位小数，如分度值为0.2N，则小数点后只能有一位小数．4．图象法处理数据的要求．(1)作图肯定要用坐标纸，坐标纸的大小要依据有效数字的位数和结果的须要来定．(2)要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔肯定的间距按有效数字的位数标明数值．(3)图上的连线不肯定通过全部的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧．(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图象线性化，即“变曲为直”．(5)有些时候，为了使坐标纸有效运用范围增大，坐标原点可以不从“0”起先．(2024·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在接着滑动时，弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小．某次试验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出．砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列问题：(1)f4＝________N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线；(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，fm图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；(4)g取9.80m/s2，由绘出的fm图线求得μ＝__________(保留两位有效数字)．解析：(1)由图(b)可知弹簧秤的读数为2.75N.(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上，不在线上的点应匀称分布在线的两侧．(3)以木块和砝码为探讨对象，整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力f＝μ(M＋m)g，整理得f＝μmg＋μMg，故fm图线的斜线k＝μg.(4)图线的斜率k＝3.9N/kg，故μ＝eq\f(k,g)≈0.40.答案：(1)2.75(2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40考向探究平抛运动(2024·北京卷)用如图1所示装置探讨平抛运动．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)下列试验条件必需满意的有____________．A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末段水平C．挡板高度等间距变更D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量探讨，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“须要”或者“不须要”)y轴与重锤线平行．b．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2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x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则eq\f(y1,y2)______eq\f(1,3)(选填“大于”“等于”或“小于”)．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)．(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________．A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以肯定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾探讨过平抛运动，他推断：从同一炮台水平放射的炮弹，假如不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样．这事实上揭示了平抛物体__________．A．在水平方向上做匀速直线运动B．在竖直方向上做自由落体运动C．在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，假如速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动渐渐变为做圆周运动，请分析缘由．解析：(1)斜槽末段水平保证钢球平抛．(2)b.y2－y1＝gT2，所以T＝eq\r(\f(y2－y1,g))，v0＝eq\f(x,T)＝x·eq\r(\f(g,y2－y1))答案：(1)BD(2)a.球心须要b．大于x·eq\r(\f(g,y2－y1))(3)AB(4)B(5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星．考点四力学创新试验力学创新试验题的3个特点．(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学学问设计试验．(2)将试验的基本方法——限制变量法，处理数据的基本方法——图象法、逐差法等融入试验的综合分析之中．(3)在试题表现形式上，由单一、基本的形式向综合、开放的形式发展；在试题内容的变更上，主要有试验目的和试验原理的迁移，试验条件和试验方法的变更，试验器材和试验数据处理的变换，演化计算题为试验问题等．(2024·全国卷Ⅲ)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的试验．试验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照．已知相机每间隔0.1s拍1幅照片．(1)若要从拍得的照片中获得必要的信息，在此试验中还必需运用的器材是________．(填正确答案标号)A．米尺B．秒表C．光电门D．天平(2)简述你选择的器材在本试验中的运用方法．答：_______________________________________(3)试验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，则该地的重力加速度大小为g＝__________m/s2.(保留两位有效数字)解析：(3)g＝eq\f(bc－ab,T2)＝eq\f(（ac－ab）－ab,T2)＝eq\f(（58.7－24.5－24.5）×10－2,0.12)m/s2＝9.7m/s2答案：(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7考向测量重力加速度1．(2024·江苏卷)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展试验探究．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，试验装置如题图1所示．(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作试验中下落物体的是________．(2)下列主要操作步骤的正确依次是________．(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球，从刻度尺旁静止释放③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，起先摄像(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题图2所示．已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为eq\f(1,6)s，刻度尺的分度值是1mm，由此测得重力加速度为________m/s2.(4)在某次试验中，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．解析：(1)要测量当地重力加速度须要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大体积小的小钢球最适合；(2)要完成试验首先应当将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以肯定要先打开摄像头起先摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，故依次为①③④②；(3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落体运动，依据Δx＝gT2可得由此测得重力加速度为g＝eq\f(Δh,T2)h1＝(26.5－2.5)mm＝24mm，h2＝(77.2－26.5)mm＝50.7mm，Δh＝h2－h1，代入得g＝9.6m/s2(4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依旧是自由落体运动，对试验结果无影响，故仍能用前面的方法测量出重力加速度．答案：(1)小钢球(2)①③④②(3)9.6(9.5～9.7均正确)(4)仍能考向测量动摩擦因数2．(2024·全国卷Ⅱ)如图(a)所示，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的试验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的沟通电源，纸带等．回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝__________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)．(2)某次