專題六 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新
1．新課程學(xué)生實(shí)驗(yàn)核心考查內(nèi)容：
2．要求會(huì)正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等．3．要求認(rèn)識(shí)誤差問題在實(shí)驗(yàn)中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差，能在某些實(shí)驗(yàn)中分析誤差的主要來源，不要求計(jì)算誤差．4．要求知道有效數(shù)字的概念，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測量的結(jié)果，間接測量的有效數(shù)字運(yùn)算不作要求．5．設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力：要求考生將教材中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法遷移到新的背景中，以完成新的實(shí)驗(yàn)要求的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，將逐步取代對原教材中實(shí)驗(yàn)的考查．
1．重點(diǎn)關(guān)注游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、多用電表、電阻箱等的讀數(shù)，電表量程、滑動(dòng)變阻器及實(shí)驗(yàn)電路的選取等．2．“源于課本，不拘泥于課本”一直是高考實(shí)驗(yàn)題命題的理念，所以熟悉課本實(shí)驗(yàn)，抓住實(shí)驗(yàn)的靈魂——原理，是我們復(fù)習(xí)的重中之重．3．知識(shí)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)．比如利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出很多測量重力加速度的實(shí)驗(yàn)方案．其中，探究性實(shí)驗(yàn)在近年高考中有加強(qiáng)的趨勢，應(yīng)引起高度重視．
第18講　力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新
1．系統(tǒng)誤差：由于儀器本身不精密、實(shí)驗(yàn)方法粗略或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的誤差．系統(tǒng)誤差總是同樣偏大或偏?。到y(tǒng)誤差可以通過更新儀器、完善原理和精確實(shí)驗(yàn)方法來減?。?．偶然誤差：由各種偶然因素如測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確、作圖不規(guī)范造成的誤差．偶然誤差表現(xiàn)為重復(fù)做同一實(shí)驗(yàn)時(shí)總是時(shí)而偏大時(shí)而偏?。既徽`差可用多次測量取平均值或作圖的方法來減?。?．有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字．有效數(shù)字從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0.012 5為三位有效數(shù)字，中學(xué)階段一般取兩位或三位有效數(shù)字.
命題點(diǎn)一　基本儀器的使用與讀數(shù)1．測長度兩種儀器對比．
2.游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題．(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有1位.20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后有2位．(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加．游標(biāo)卡尺讀數(shù)不估讀．(3)不要把游標(biāo)尺的邊緣當(dāng)成零刻線，從而把主尺的刻度讀錯(cuò)．(4)螺旋測微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出．
某同學(xué)用螺旋測微器測圓柱體的直徑時(shí)，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為________mm；用游標(biāo)卡尺測量某物體的厚度時(shí)，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為________cm.
解析：螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)8 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×47.0＝0.470 mm，所以最終讀數(shù)為8 mm＋0.470 mm＝8.470 mm，由于需要估讀，因此在范圍8.470～8.472 mm內(nèi)均正確；游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2 cm，游標(biāo)尺上第13個(gè)刻度與主尺上某一刻度對齊，因此游標(biāo)讀數(shù)為0.05×13 mm＝0.65 mm＝0.065 cm，所以最終讀數(shù)為2 cm＋0.065 cm＝2.065 cm.
答案：8.470(8.470～8.472均正確)　2.065
用螺旋測微器測不同規(guī)格的金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示．由圖可讀出金屬絲的直徑為圖甲________mm；圖乙________cm；圖丙________mm；圖丁________mm.
解析：根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法：螺旋測微器的讀數(shù)值＝固定刻度值＋可動(dòng)刻度×0.01 mm，讀出題中甲、乙、丙、丁四圖的讀數(shù)值分別是10.002(10.001～10.003均正確) mm、0.536 5(0.536 4～0.536 6均正確) cm、d＝11 mm＋5×0.1 mm＝11.5 mm、d＝5 mm＋5×0.05 mm＝5.25 mm.
答案：10.002(10.001～10.003均正確)　0.536 5(0.5364～0.5366均正確)　11.5　5.25 mm
命題點(diǎn)二　以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電門為計(jì)時(shí)工具的力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、常規(guī)時(shí)間測量類儀器1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
2.頻閃照相機(jī)．其作用和處理方法與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類似，它是用等時(shí)間間隔獲取圖像的信息的方法，將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來，使用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔．
二、紙帶的分析和數(shù)據(jù)處理　光電門的應(yīng)用求速度和加速度．
(2022·廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的裝置，實(shí)驗(yàn)過程如下：
(1)讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈．調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門．
(2)用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑d＝________mm.(3)測量時(shí)，應(yīng)________(選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”，B為“先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球”)．記錄小球第一次和第二次通過光電門遮光時(shí)間t1和t2.(4)計(jì)算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失ΔE＝________(用字母m、d、t1和t2表示)．(5)若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會(huì)________(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差．
預(yù)測1　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)1．伽利略斜面實(shí)驗(yàn)被譽(yù)為物理學(xué)史上最美實(shí)驗(yàn)之一、研究小組嘗試使用等時(shí)性良好的“節(jié)拍法”來重現(xiàn)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，研究物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．實(shí)驗(yàn)所用節(jié)拍頻率是每秒2拍，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示．在光滑傾斜的軌道上裝有可沿軌道移動(dòng)的框架，框架上懸掛輕薄小金屬片，滑塊下滑撞擊金屬片會(huì)發(fā)出“叮”的聲音(金屬片對滑塊運(yùn)動(dòng)的影響可忽略)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①從某位置(記為A0)靜止釋放滑塊，同時(shí)開始計(jì)拍調(diào)節(jié)框架的位置，使相鄰金屬片發(fā)出的“?！甭暻『瞄g隔1個(gè)拍，并標(biāo)記框架在軌道上的位置A1、A2、A3……；
②測量A1、A2、A3……到A0的距離s1、s2、s3……如圖(b)所示．
③將測量數(shù)據(jù)記錄于下表，并將節(jié)拍數(shù)n轉(zhuǎn)換成對應(yīng)時(shí)間t的平方．
(1)表格中“C”處的數(shù)據(jù)應(yīng)為__________；(2)由表中數(shù)據(jù)分析可得，s與t2成__________關(guān)系(填“線性”或“非線性”)；(3)滑塊的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))．
預(yù)測2　探究牛頓第二定律2．(2022·山東卷)在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)．受此啟發(fā)．某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計(jì)了測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示．主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源，放上滑塊，調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；
③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊．彈簧處于原長時(shí)滑塊左端位于O點(diǎn)．A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為5.00 cm，拉動(dòng)滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)；④計(jì)算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時(shí)間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示．
回答以下問題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)：(1)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a-F圖像如圖丙中Ⅰ所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg.(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫出新的a-F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg.
則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′＝0.33 kg，則待測物體的質(zhì)量為Δm＝m′－m＝0.13 kg.
答案：(1)12　(2)0.20　(3)0.13
預(yù)測3　探究動(dòng)能定理3．(2021·華南師大附中月考)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系．鐵架臺(tái)固定在水平桌面上，將足夠長的薄長木板傾斜放置，一端固定在水平桌面邊緣P處，另一端放置在鐵架臺(tái)的鐵桿上，忽略鐵桿粗細(xì)，P處放置一光電門(未畫出)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用游標(biāo)卡尺測出滑塊上的擋光片的寬度l，用天平測出滑塊的質(zhì)量m；②平衡摩擦力：以P處為長木板的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，調(diào)節(jié)長木板在鐵架臺(tái)上的放置位置，使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)．在鐵架臺(tái)豎直桿上記下此位置Q1，用刻度尺測出Q1到水平桌面的高度H；③長木板一端保持在P處，另一端放置在鐵架臺(tái)豎直桿Q2位置，用刻度尺量出Q1、Q2的距離h1，將滑塊從木板上的Q2位置由靜止釋放，記錄擋光片的擋光時(shí)間t1；④保持長木板一端在P處，重新調(diào)節(jié)長木板另一端在鐵架臺(tái)上的放置位置，重復(fù)步驟③數(shù)次．
Ⅰ.滑塊沿長木板由Q2運(yùn)動(dòng)到P的過程中，用測量的物理量回答下列問題(已知重力加速度為g)．(1)滑塊動(dòng)能的變化量ΔEk＝__________．(2)滑塊克服摩擦力做的功Wf＝__________．(3)合力對滑塊做的功W合＝__________．
預(yù)測4　驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律4．某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用傾角為30°的氣墊導(dǎo)軌和兩光電門計(jì)時(shí)器A和B驗(yàn)證滑塊在氣墊導(dǎo)軌上自由下滑過程中機(jī)械能守恒．已知遮光條的寬度為d，先后通過A、B光電門的時(shí)間分別為Δt1、Δt2.(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)
(1)本實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有________(填字母序號(hào))．A．滑塊質(zhì)量MB．光電門A和B的距離sC．滑塊釋放點(diǎn)的高度hD．遮光條的高度H
(2)驗(yàn)證本過程機(jī)械能守恒的原理表達(dá)式__________(用已知量和需要測量的量表示)．(3)下列操作中可以減小實(shí)驗(yàn)誤差的是__________(填字母序號(hào))．A．增加遮光條的寬度B．把金屬滑塊換成木質(zhì)滑塊C．減小遮光條的寬度D．增加遮光條的高度H
5．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小與半徑、線速度、質(zhì)量的關(guān)系．用一根細(xì)線系住鋼球，另一端連接在固定于鐵架臺(tái)上端的力傳感器上，鋼球靜止于A點(diǎn)，將光電門固定在A的正下方．鋼球底部豎直地粘住一片寬度為x的遮光條．
(1)用天平測出鋼球質(zhì)量，用刻度尺測出擺線長度，用游標(biāo)卡尺測出鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，鋼球直徑d＝________mm.(2)將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，讀出鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)力傳感器的讀數(shù)F及光電門的遮光時(shí)間t，算出鋼球速度平方的值，具體數(shù)據(jù)如下表：
請?jiān)谙旅娴淖鴺?biāo)圖中，畫出F-v2的關(guān)系圖像．
(3)由圖像可知，鋼球的重力為________N.(4)若圖像的斜率為k，鋼球質(zhì)量為m，重力加速度為g，則F與v2的關(guān)系式為________(用所給物理量的符號(hào)表示)．
預(yù)測5　驗(yàn)證動(dòng)量定理6．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間________時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；
(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2；(3)用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊；(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動(dòng)下從左邊開始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12；(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I＝______，滑塊動(dòng)量改變量的大小Δp＝______；(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2 kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.800×10－2 s，Δt2＝1.220×10－2 s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2.計(jì)算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
預(yù)測6　驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律7．(2022·浙江卷)“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、B，給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B，小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測得．
①實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行的操作有________．A．測量滑軌的長度B．測量小車的長度和高度C．碰撞前將滑軌調(diào)成水平
②下表是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)測得的數(shù)據(jù)：
由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動(dòng)量大小是________ kg· m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
解析：①碰撞前將滑軌調(diào)成水平，保證碰撞前后A、B做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，沒有必要測量滑軌的長度和小車的長度、高度．故選C.②由表中數(shù)據(jù)可知小車A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量，則碰后小車A反向運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰前小車A的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t可知碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量大小為p′＝mBvB－mAv′A，解得p′＝0.200 kg·m/s.
答案：①C?、?.200
8．(2022·全國甲卷)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對碰撞過程進(jìn)行研究．讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2，進(jìn)而分析碰撞過程是否為彈性碰撞．完成下列填空：
(1)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；(2)測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為________kg的滑塊作為A；
(3)調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時(shí)，A的左端到左邊擋板的距離s1與B的右端到右邊擋板的距離s2相等；(4)使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開始到各自撞到擋板所用的時(shí)間t1和t2；(5)將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟(4)．多次測量的結(jié)果如下表所示；
命題點(diǎn)三　“非紙帶”類實(shí)驗(yàn)“非紙帶”類實(shí)驗(yàn)包括有探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、探究影響向心力大小的因素、用單擺測重力加速度等．
(2022·湖南卷)小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測量冰墩墩玩具的質(zhì)量．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05 g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點(diǎn)，繪制圖線；
(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖(c)所示，此時(shí)橡皮筋的長度為________cm；(5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為___g(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．
解析：(3)根據(jù)表格標(biāo)點(diǎn)連線如圖
(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1 mm，故讀數(shù)l＝15.35 cm.(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為x0，則n1mg＝k(l1－x0)，n2mg＝k(l5－x0)，設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－x0)，聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得m1≈42.7 g.
答案：(3)圖見解析　(4)15.35　(5)42.7
預(yù)測1　探究彈力與伸長量關(guān)系實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：(1)橡皮條、彈簧的彈力大小與伸長量之間的關(guān)系滿足胡克定律，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中一般選用圖像法．(2)胡克定律描述的是在彈性限度內(nèi)，橡皮條(彈簧)的彈力與形變量成正比，如果超出彈性限度，正比關(guān)系不再成立．(3)彈簧測力計(jì)讀數(shù)時(shí)要先看量程和分度值，再根據(jù)指針?biāo)傅奈恢米x出所測力的大?。绶侄戎禐?.1 N，則要估讀，即有兩位小數(shù)，如分度值為0.2 N，則小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)．
1．某興趣小組同學(xué)想探究橡皮圈中的張力與橡皮圈的形變量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，則進(jìn)一步測量其勁度系數(shù)(圈中張力與整圈形變量之比)．他們設(shè)計(jì)了如圖甲所示實(shí)驗(yàn)：橡皮圈上端固定在細(xì)繩套上，結(jié)點(diǎn)為O，刻度尺豎直固定在一邊，0刻度與結(jié)點(diǎn)O水平對齊，橡皮圈下端懸掛鉤碼，依次增加鉤碼的個(gè)數(shù)，分別記錄所掛鉤碼的總質(zhì)量m和對應(yīng)橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：
(1)請?jiān)趫D乙中，根據(jù)表中所給數(shù)據(jù)，充分利用坐標(biāo)紙，作出m-x圖像；(2)作出m-x圖像后，同學(xué)們展開了討論：甲同學(xué)認(rèn)為：這條橡皮圈中的張力和橡皮圈的形變量基本符合胡克定律；乙同學(xué)認(rèn)為：圖像的斜率k即為橡皮圈的勁度系數(shù)；丙同學(xué)認(rèn)為：橡皮圈中的張力并不等于所掛鉤碼的重力；請參與同學(xué)們的討論，并根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定：橡皮圈不拉伸時(shí)的總周長約為________cm，橡皮圈的勁度系數(shù)約為________N/m(重力加速度g取10 m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)若實(shí)驗(yàn)中刻度尺的0刻度略高于橡皮圈上端結(jié)點(diǎn)O，則由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將________(選填“偏小”“偏大”或“不受影響”)；若實(shí)驗(yàn)中刻度尺沒有完全豎直，而讀數(shù)時(shí)視線保持水平，則由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的勁度系數(shù)將__________(選填“偏小”“偏大”或“不受影響”)．
解析：(1)描點(diǎn)作出m-x圖像如圖所示．
預(yù)測2　探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是合力與分力的等效性，在操作時(shí)要記住“三注意”和“七記錄”．
2.(2022·屆華南師附屬中一模)(1)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，先用兩只彈簧測力計(jì)通過兩個(gè)細(xì)繩套互成角度地牽拉橡皮筋至某一點(diǎn)O，則需要記錄__________、__________、__________；然后再改用一只彈簧測力計(jì)牽拉，使橡皮筋伸長到__________，依次如圖甲、乙所示；(2)請根據(jù)圖乙，讀出此次測量中彈簧測力計(jì)的示數(shù)F＝__________；(3)如圖丙，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄，按選定的標(biāo)度(已知圖中相鄰圓環(huán)間距表示1 N)已作出了兩個(gè)分力F1、F2的圖示(大小未標(biāo)出)，請繼續(xù)在圖丙中：①按同樣的標(biāo)度作出力F(即合力的測量值)的圖示；②按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力的圖解值F′.
(4)由(3)可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論__________．
解析：(1)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，先用兩只彈簧測力計(jì)通過兩個(gè)細(xì)繩套互成角度地牽拉橡皮筋至某一點(diǎn)O，則需要記錄O點(diǎn)的位置、兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)、兩個(gè)細(xì)繩套的方向；然后再改用一只彈簧測力計(jì)牽拉，使橡皮筋伸長到O點(diǎn)．(2)彈簧測力計(jì)的分度值為0.2 N，需要估讀到0.1 N，即示數(shù)為F＝4.0 N.(3)如圖所示．
(4)由(3)作出的圖示可以看出F和F′在誤差允許范圍內(nèi)近似相等，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在誤差范圍內(nèi)，兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則．
答案：(1)O點(diǎn)的位置　兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)　兩個(gè)細(xì)繩套的方向　O點(diǎn)　(2)4.0 N　(3)①②圖見解析　(4)在誤差范圍內(nèi)，兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則
預(yù)測3　探究平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：操作關(guān)鍵．(1)應(yīng)保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標(biāo)紙的木板豎直，并使小鋼球的運(yùn)動(dòng)靠近坐標(biāo)紙但不接觸．(2)小鋼球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下，斜槽的粗糙程度對該實(shí)驗(yàn)沒有影響．在斜槽上釋放小鋼球的高度應(yīng)適當(dāng)，使小鋼球以合適的水平初速度拋出．(3)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小鋼球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的水平投影點(diǎn)．
3．利用智能手機(jī)自帶的各種傳感器可以完成很多物理實(shí)驗(yàn)．某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合手機(jī)的傳感器功能測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ.實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑d＝10.00 mm；Ⅱ.實(shí)驗(yàn)裝置中固定軌道AB的末端水平，在軌道末端的安裝一光電門，光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連，測量小球離開軌道時(shí)的速度．將小球從軌道的某高度處由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，打到豎直記錄屏MN上，記下落點(diǎn)位置．然后通過手機(jī)傳感器的測距功能，測量并記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離x和豎直下落距離h；
Ⅲ.多次改變屏MN的水平距離x，使小球每次都從軌道的同一位置處由靜止釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄多組x、h數(shù)據(jù)，如下表所示．
請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列問題：
(1)在下圖坐標(biāo)紙中做出x2-h的圖像；
(2)若光電計(jì)時(shí)器記錄的平均遮光時(shí)間t＝0.01 s，根據(jù)上述圖像求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝________ m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；
(3)若實(shí)驗(yàn)中，每次記錄的h值均漏掉了小球的半徑，按照上述方法計(jì)算出的重力加速度大小與真實(shí)值相比是________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．
預(yù)測點(diǎn)4　利用單擺測重力加速度”實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：(1)選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長的線，長度一般在1 m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球．(2)懸線頂端不能晃動(dòng)，需用夾子夾住，保證懸點(diǎn)固定．(3)注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°.(4)選擇在擺球擺到平衡位置處時(shí)開始計(jì)時(shí)，并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)．
4．在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中．
(1)如圖(a)所示，搭建實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，要用鐵夾夾住擺線上端，這樣做的主要目的是________．A．便于測量單擺擺長B．便于測量單擺周期C．確保擺動(dòng)時(shí)擺長不變D．確保擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)
(2)如圖(b)所示，某同學(xué)用大小相等的鐵球和膠木球做了兩個(gè)擺長相同的單擺，一前一后懸掛在同一高度，虛線表示豎直方向，分別拉開一定的角度(都小于5°)同時(shí)由靜止釋放(忽略空氣阻力)．釋放后沿兩單擺平衡位置的連線方向觀察，可能會(huì)看到圖(c)中__________(選填“A”“B”“C”“D”)的情景．
(3)甲同學(xué)用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)器材和正確的實(shí)驗(yàn)方法測量出幾組不同擺長L和對應(yīng)的周期T，然后由數(shù)據(jù)描繪T2-L圖像，得到圖(d)中的圖線OM.若OM的斜率為k，可知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝__________．乙同學(xué)也進(jìn)行了與甲同學(xué)同樣的實(shí)驗(yàn)，但他誤將擺線長當(dāng)作了擺長，由數(shù)據(jù)描繪T2-L圖像，得到的圖線可能是圖(d)中的虛線________(選填“①”“②”“③”“④”)．(虛線①、④與OM不平行，虛線②、③與OM平行)
命題點(diǎn)四　力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的3個(gè)特點(diǎn)．(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和力學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．(2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法等融入實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中．(3)在試題表現(xiàn)形式上，由單一、基本的形式向綜合、開放的形式發(fā)展；在試題內(nèi)容的變化上，主要有實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理的遷移，實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法的改變，實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的變換，演變計(jì)算題為實(shí)驗(yàn)問題等．
(4)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)通用解法．根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模粦?yīng)用原理公式或圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進(jìn)行分析．
某學(xué)校新進(jìn)了一批傳感器，小明在老師指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)室利用傳感器探究物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力與物體質(zhì)量、軌道半徑及轉(zhuǎn)速的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．帶孔的小滑塊套在光滑的水平細(xì)桿上．通過細(xì)桿與固定在轉(zhuǎn)軸上的拉力傳感器相連．小滑塊上固定有轉(zhuǎn)速傳感器．細(xì)桿可繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．小明先保持滑塊質(zhì)量和軌道半徑不變來探究向心力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系．
預(yù)測1　測量時(shí)間頻率1．“筋膜槍”是利用內(nèi)部電機(jī)帶動(dòng)“槍頭”高頻沖擊肌肉，緩解肌肉酸痛的裝備．某同學(xué)為了測量“槍頭”的沖擊頻率，如圖(a)將帶限位孔的塑料底板固定在墻面上，“槍頭”放在限位孔上方，靠近并正對紙帶．啟動(dòng)筋膜槍，松開紙帶，讓紙帶在重錘帶動(dòng)下穿過限位孔，“槍頭”在紙帶上打下系列點(diǎn)跡．更換紙帶，重復(fù)操作，得到多條紙帶，選取點(diǎn)跡清晰的紙帶并舍去密集點(diǎn)跡，完成下列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
(1)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)跡有拖尾現(xiàn)象，他在測量各點(diǎn)間距時(shí)，以拖尾點(diǎn)跡左側(cè)邊沿為測量點(diǎn)，如圖(b)．①紙帶的________(選填“左”“右”)端連接重錘；②取重力加速度為9.8 m/s2，可算得“槍頭”的沖擊頻率為________Hz，A點(diǎn)對應(yīng)的速度為________m/s(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．(2)該次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因有A．紙帶與限位孔間有摩擦力B．測量各點(diǎn)間的距離不精確C．“槍頭”打點(diǎn)瞬間阻礙紙帶的運(yùn)動(dòng)其中最主要的原因是________(選填“A”“B”或“C”)．
預(yù)測2　測量重力加速度2．用如圖甲所示的裝置做測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、米尺、頻閃照相機(jī)．具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)一滴滴地落下；②用頻閃照相機(jī)拍攝黑色背景下滴落的水滴流，逐漸調(diào)節(jié)螺絲夾子使滴水的頻率逐漸減小，直到第一次拍到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴； ③用豎直放置的米尺測得各個(gè)水滴所對應(yīng)的刻度；④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．(1)實(shí)驗(yàn)中第一次拍到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，水滴滴落的頻率________(填“ 大于”“等于”“小于”)頻閃照相機(jī)的拍攝頻率．(2)實(shí)驗(yàn)中頻閃照相機(jī)第一次拍攝到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為20 Hz，某同學(xué)讀出其中比較圓的相鄰水滴間的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8＝________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．
預(yù)測3　測量動(dòng)摩擦因數(shù)3．為了測量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，輕彈簧左端與擋板相連，擋板可固定在該水平桌面上．已知重力加速度大小為g，空氣阻力可忽略不計(jì)．實(shí)驗(yàn)過程一：如圖甲所示，擋板固定在O1點(diǎn)，推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，滑塊移到A處，測量O1A的距離．滑塊由靜止釋放，落在水平面上的P點(diǎn)，測出P點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x1.實(shí)驗(yàn)過程二：如圖乙所示，將擋板的固定點(diǎn)移到O2點(diǎn)，O2與O1的距離為d.推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，滑塊移到C處，使O2C的距離與O1A的距離相等．滑塊由靜止釋放，落在水平面上的Q點(diǎn)，測出Q點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x2.
(1)為完成本實(shí)驗(yàn)，還需要測出的物理量是________．A．小滑塊的質(zhì)量m B．桌面的高度hC．彈簧的勁度系數(shù)k　 D．彈簧的原長l0(2)寫出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝__________(用題目所給和所測量的物理量的符號(hào)表示)．
(3)小紅在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程二時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面．為了測量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，請寫出還需測量的物理量及其符號(hào)____________，寫出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝__________________(用題目所給和所測量的物理量的符號(hào)表示)．

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