張 宇

(山東省臨沂市第十八中學(xué) 276000)

一、高頻考點(diǎn)對(duì)比，掃清知識(shí)障礙

某次做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備了以下器材：①小桶;②鉤碼;③毫米刻度尺;④一端附有滑輪的長(zhǎng)木板;⑤小車(chē)及細(xì)線;⑥砝碼;⑦托盤(pán)天平;⑧紙帶;⑨電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.

問(wèn)題1用以上器材可以做下列哪些實(shí)驗(yàn)( ).

A.探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化規(guī)律

B.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

C.探究求合力的方法

D.探究做功與速度變化的關(guān)系

E.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

答案:ABDE

問(wèn)題2如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是( ).

圖1

A.該裝置做研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡小車(chē)和木板間的摩擦力

B.該裝置探究小車(chē)的加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，每次改變小車(chē)的質(zhì)量后必須重新平衡小車(chē)與木板間的摩擦力

C.該裝置探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將木板帶有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，目的是消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

D.該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡小車(chē)和木板間的摩擦力

分析本題考察實(shí)驗(yàn)前是否需要平衡摩擦力的問(wèn)題，A.探究小車(chē)的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律時(shí)，只需保證小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)即可，摩擦力的存在并不影響小車(chē)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，因此不需要平衡摩擦力.

B.探究小車(chē)的加速度與力的關(guān)系時(shí)，小車(chē)受到重力、支持力、繩的拉力、摩擦力，由于摩擦力不易測(cè)量，我們必須通過(guò)建立斜面的方式，將摩擦力的影響消除掉，才能保證繩的拉力就是我們要找的合外力，因此也必須進(jìn)行平衡摩擦力

C.探究功與速度變化關(guān)系時(shí)，由W合=F合l=FTl,因此也必須進(jìn)行平衡摩擦力

D.探究機(jī)械能守恒守恒時(shí)，除重力與彈簧的彈力以外沒(méi)有其他力做功，因此必須要平衡摩擦力

答案:CD

問(wèn)題3在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了消除小車(chē)與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是____.

答案:將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，不掛鉤碼的情況下輕推小車(chē)，使小車(chē)恰好能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng).

問(wèn)題4在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( ).

A.在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量

B.在探究小車(chē)的加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，需要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量

C.在探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量

D.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量

分析本題由于繩的拉力不易測(cè)量，小車(chē)及其配重質(zhì)量為M，小桶及鉤碼質(zhì)量為m，有mg-FT=ma，F(xiàn)T=Ma,當(dāng)M?m時(shí)，才可近似的認(rèn)為FT≈mg.

A.探究小車(chē)的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律時(shí)，并未涉及到FT的具體數(shù)值，F(xiàn)合的大小并不影響小車(chē)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不需要滿足FT=mg.

BC.探究小車(chē)的加速度與力的關(guān)系時(shí)和探究功與速度變化關(guān)系時(shí)，都需要滿足FT≈mg.

答案:BC

問(wèn)題5 利用上述裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量不變時(shí)，小車(chē)的加速度與小車(chē)的合外力滿足( )圖2的關(guān)系.

圖2

分析隨著力F的增大，不再滿足M?m，小桶及砝碼的重力與繩的拉力的差值越來(lái)越大，因此曲線出現(xiàn)彎曲的現(xiàn)象.

答案:C

二、變式對(duì)比 跳出陷阱

變式1為探究加速度與合外力的關(guān)系，甲、乙、丙三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別采用圖3、圖4、圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車(chē)總質(zhì)量用M表示(圖3中M為小車(chē)和與小車(chē)固定連接的小滑輪的質(zhì)量和，圖4中M為小車(chē)與傳感器的質(zhì)量和)，鉤碼總質(zhì)量用m表示.重力加速度g已知，試回答下列問(wèn)題:

(1)甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)中，必須平衡小車(chē)和長(zhǎng)木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是____(填 “甲”、“乙”、“丙”).

(2)甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)中必須滿足“M?m”的實(shí)驗(yàn)小組是____(填“甲”、“乙”、“丙”).

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)各組同學(xué)的操作均正確，甲、乙、 丙三組同學(xué)作出的a-F圖線如圖6所示(甲組同學(xué)所用F為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，乙組同學(xué)所用F為傳感器讀數(shù))，則甲組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線是____，乙組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線是____，丙組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線是____(填“A”、“B”、“C”).

答案:(1)甲；乙；丙 (2)丙 (3)A；B；C

變式2 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.

圖7

(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平,利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平?

(2)遮光條的寬度為d，實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖7所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)1和2的時(shí)間分別為Δt1、Δt2,在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有:鉤碼的質(zhì)量,____和____(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示).

(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較____和____在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示),從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.

答案:(1)接通電源,將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊基本保持靜止,則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的(或輕推滑塊,滑塊能基本做勻速直線運(yùn)動(dòng)).

(2)①兩光電門(mén)相距x，鉤碼的質(zhì)量m