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学习
物理学是一门实验科学,观察和实验是物理学研究的基础。物理学也是一门方法论科学,人们在认识世界、探究自然奥秘的过程中总结出许多思想方法。
64.在探究“弹弹力与形变量的关系”实验中,某同学以弹簧弹力F为纵轴、弹簧长度l为横轴建立坐标系,依据实验数据作出F-l图像如图所示,则该弹簧的劲度系数为( )
A.30N/m B.30N/cm C.0.15N/cm D.0.15N/m
65.某同学用平板A和B制作了一个直角架。该同学想通过该装置,利用压力传感器和量角器来验证力的平行四边形定则,主要实验步骤如下:
(1)平板B置于水平面上,压力传感器固定在平板B上,将木块C置于压力传感器正上方,木块C紧靠平板A,如图甲所示,记录此时传感器的示数F1,此时平板A对木块C的弹力为 ;
(2)以直角架连接边为转轴,抬高平板B的另一端,使平板B绕转轴逆时针旋转,平板B转过的角度为60°时,记录传感器的示数F2,如图乙所示;
(3)在误差允许的范围内,比较F1和F2的大小,若F1与F2之比为 ,即可初步验证平行四边形定则;
(4)重复步骤(2),多次调整平板B转动的角度,比较F1和F2的大小,多次验证;
(5)在步骤(2)中,板B绕转轴逆时针旋转到角度为60°的过程中,若不考虑平板B与木块C间的摩擦,通过平行四边形定则可以推出平板A对木块C的弹力 (选填“一直变大”或“先变大后变小”)。
66.如图(a)所示,是“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置。
(1)小车上安装的是位移传感器的 部分(选填“接收”或“发射”)。
(2)实验中,多次改变 的总质量,获得多组小车运动的加速度a和所受拉力F的数据。某同学根据数据绘出的图像如图(b)所示,图线没有通过坐标原点,经检查分析,是由于小车与轨道间存在摩擦所致,则该小车与轨道间的摩擦力大小为 N。
(3)另外4位同学均得到一条几乎通过坐标原点的直线。现将这4位同学的a-F图像画在同一个坐标系内,得到如图(c)所示的4条图线,这4位同学记录的小车总质量分别为:m1=0.50kg、m2=0.75kg、m3=1.00kg、m4=1.20kg。由图(c)及4位同学记录的小车总质量,推断出小车加速度与小车总质量的定性关系是: ,请说明你的判断依据:
67.理想实验是以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而深刻地揭示自然规律的科学研究方法。伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展,伽利略理想实验步骤如下:
①两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面AB滚下,小球将滚上另一个斜面BC。
②如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。
③减小第二个斜面的倾角,小球仍然要达到原来的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
上述四个步骤中,属于理想化推论的是( )
A.② B.②③ C.②③④ D.①②③④
68.在伽利略和笛卡尔等科学家工作的基础上,牛顿提出了牛顿第一定律,揭示了运动和力的关系。关于运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体受到的合力为零时,一定处于静止状态
B.物体的运动方向与所受合力的方向一定相同
C.物体做匀变速直线运动,运动状态不发生改变
D.物体受到的合力不为零时,运动状态一定发生改变
【答案】64.A 65. 0 一直变大 66. 发射 钩码
拉力大小相等时,小车总质量越大,加速度越小 见解析 67.C 68.D
【知识点】探究弹力和弹簧伸长量的关系的原理、器材与实验步骤、验证力的平行四边形定则的注意事项和误差分析、伽利略的理想斜面实验、牛顿第一定律的理解、验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析
【解析】64.根据胡克定律,该弹簧的劲度系数为
故选A。
65.(1)[1]题图甲中平板B水平放置,平板A与木块C只接触不作用,故平板A对木块C的弹力为0。
(3)[2]对木块C进行受力分析,可知平板A对木块C的弹力和平板B对木块C的弹力均与各自接触面垂直,由于木块C处于平衡状态,故这两个弹力的合力应该竖直向上,作出平行四边形如图1,根据几何关系可知合力为
在误差允许的范围内,若
即两个平板对木块C的弹力的合力与木块C受到的重力大小相等,方向相反,则可初步验证平行四边形定则。
(5)[3]平板B从题图甲所示位置缓慢旋转至题图乙所示位置的过程中,两板对木块C的弹力夹角不变,保持垂直,作出辅助圆,如图2,可知平板A对木块C的弹力一直变大。
66.(1)[1]小车上安装的是位移传感器的发射部分。
(2)[2]实验中,多次改变钩码的总质量,获得多组小车运动的加速度a和所受拉力F的数据。
(3)[3]由于小车与轨道间存在摩擦,根据牛顿第二定律有
整理得
可知当小车加速度为零时,拉力等于摩擦力,小车与轨道间的摩擦力大小为
(4)[4]推断出小车加速度与小车总质量的定性关系是:拉力大小相等时,小车总质量越大,加速度越小。
[5]在图(c)中作一条与纵轴平行的直线,结合该直线与4条图线交点的纵坐标值及相应同学记录的小车总质量,可以推断出:拉力大小相等时,小车总质量越大,加速度越小。
67.理想实验的实验结果是无法用实际的实验进行验证的,但是,分析推理的过程是合乎逻辑的,是严密的,是对实验过程科学的抽象,得出的结论是对客观世界真实的反映,故①是事实,②③④是推论。
故选C。
68.A.物体受到的合力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动状态,故A错误;
B.物体的运动方向与所受合力的方向不一定相同,例如平抛运动,故B错误;
C.物体做匀变速直线运动,速度发生了变化,则运动状态发生改变,故C错误;
D.力是改变物体运动状态的原因,则物体受到的合力不为零时,运动状态一定发生改变,故D正确。
故选D。