某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的-优题课

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成。当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图11所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）。可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。

（1）在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如图12所示，则窄片K的宽度d= m（已知L>>d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=4.0×10-2s，t2=2.0×10-2s；

（2）用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m，则小车的加速度大小a= m/s2；
（3）该实验中，为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的做法是__________；
（4）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线。如图13中的实线所示。试分析：图线不通过坐标原点O的原因是；曲线上部弯曲的原因是 ;为了既能改变拉力F，又保证a-F图象是直线，可以进行这样的操作。

在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。

①关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖直悬挂，后测量原长
C．先后顺序对实验结果无影响
D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
②为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为 .这两根弹簧的劲度系数分别为：甲弹簧为 N/m，乙弹簧为
N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧 (填“甲”或“乙”)。
③以下是一位同学准备完成的实验步骤，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是： .
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连结起来.
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。
F．解释函数表达式中常数的物理意义。
④下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：

弹力（F/N）	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
弹簧原来长度（L0/cm）	15	15	15	15	15
弹簧后来长度（L/cm）	16.2	17.3	18.5	19.6	20.8
弹簧伸长量（x/cm）

请你算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在上表的空格内；在图11的坐标上作出F-x图线；并写出曲线的函数表达式（x用cm作单位）：，其中常数的物理意义表示：

某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所使用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图8所示。

①此玻璃的折射率计算式为n =（用图中的θ1、θ2表示）；
②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1 P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等；

③某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，他应该采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　；
④为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插枚大头针。
⑤请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置，并用“×”表示，做出光路图。为了计算折射率，应该测量的量（在光路图上标出），有：　　　　　　　　，计算折射率的公式是　　　　　　　　　　。

在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：

A．让小球多次从　　　　　　位置上滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B．按图安装好器材，注意　　　　，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。
（2）上述实验步骤的合理顺序是　　　　　　　。

用高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电电压为U时，所带的电量为Q，从而再求出待测电容器的电容C．某同学的实验情况如下：
（1）按图甲所示电路连接好实验电路；
（2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下这时电流表的示数I0＝490μA及电压表的示数Uo ＝6.2V，I0和U0 分别是电容器放电的初始电流和电压；
（3）断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测一次电流I的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据（10组）表示在以时间t为横坐标、电流I为纵坐标的坐标纸上，如图乙中用“×”表示的点．
试根据上述实验结果，在图乙中作出电容器放电的I-t图象,并估算出该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为 ___________C；该电容器的电容C约为____________F

砝码质量（g）	50	100	150
弹簧长度（cm）	8.62	7.63	6.66