力学实验拓展与创新
1.(2018·河南省鹤壁市调研)某同学用如图1所示的实验装置测量滑块和木板之间的动摩擦因数，滑块上有一宽度为l的挡光片.
图1
(1)他首先测量滑块的加速度.该同学设计的思路是将滑块从距离光电门不同位置处由静止释放，用毫米刻度尺测量出该距离x，用光电门测出对应挡光片的挡光时间t.测出多组x、t的数据.该同学在直角坐标系中作出－x的图象，如果作出的图象为直线，图线的斜率为k，则滑块运动的加速度大小a＝________________.
(2)实验中一共挂了三个钩码，如果每个钩码的质量为m，滑块的质量为5m，根据题中所给的数据可求出滑块与木板之间的动摩擦因数μ＝________________.(已知重力加速度为g)
2.(2018·福建省宁德市质检)图2甲所示是测量圆盘转动的角速度的实验装置.水平放置的圆盘绕通过圆心的竖直轴匀速转动，圆盘转动时其边缘上固定的挡光片从光电门的狭缝中经过时，光电数字计时器可显示出光线被遮住的时间.图乙是用螺旋测微器测量挡光片的宽度，读数为________mm；图丙是用游标卡尺测量圆盘的直径，读数为________cm；若光电数字计时器显示的时间为50.0ms，则圆盘匀速转动的角速度为________rad/s(保留两位有效数字).
图2
3.(2019·福建省龙岩市质检)某兴趣小组想测量一卷弹性可忽略的尼龙线可承受的最大拉力，他们选择使用拉力传感器和钢卷尺来完成实验.他们首先从整卷线上剪下一段样品线(重力不计)，穿上一个质量很小且光滑度很高的小环，然后将线两端分别固定在两根竖直杆上的两个适当位置A、B，如图3所示，用拉力传感器拉住小环，竖直向下逐渐增大拉力，直到将线拉断.
图3
(1)第一次实验测量时，发现传感器的示数已经很大了但仍没有拉断尼龙线，他们分析发现尼龙线的长度不合适，应当将尼龙线长度________(填“加长”或“缩短”).
(2)正确调整后进行第二次实验，竖直向下拉光滑小环，逐渐增大拉力，当观察到传感器示数为F时细线被拉断.
(3)该兴趣小组要想得到尼龙线可承受的最大拉力，还需要测量的物理量是__________(并写出相应的符号).
(4)写出计算承受最大拉力的表达式，Fm＝__________.
4.(2018·湖北省部分重点中学联考)学习了“机械能守恒定律”之后，某研究性学习小组自行设计了“探究弹簧的弹性势能与形变量的关系”实验.他们的方法如下：
(1)如图4甲所示，将轻弹簧上端连在固定于铁架台的力传感器上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出.用刻度尺测量弹簧的原长和伸长后的长度，从而确定伸长量.测量数据如表格所示.
|
伸长量x/(×10－2m)
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2.00
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4.00
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6.00
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8.00
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10.00
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弹力F/N
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1.60
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3.19
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4.75
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6.38
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8.02
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(2)以x为横坐标，F为纵坐标，请你在图乙中描绘出弹力与伸长量关系的图线.并由图线求得该弹簧的劲度系数k＝________(保留两位有效数字).
图4
(3)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图丙所示.调整导轨至水平，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的时间近似相等.
(4)用天平称得滑块的质量m＝300g.
(5)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能全部转化为________________.
(6)多次重复(5)中的操作，在弹簧弹性限度内得到v与x的数据整理如下表所示：
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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x/(×10－2m)
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1.00
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2.00
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3.00
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4.00
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5.00
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6.00
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x2/(×10－4m2)
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1.00
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4.00
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9.00
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16.00
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25.00
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36.00
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v/(m·s－1)
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0.161
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0.320
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0.479
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0.648
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0.800
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0.954
|
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v2/(m2·s－2)
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0.026
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0.102
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0.229
|
0.420
|
0.6400
|
0.910
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mv2/J
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0.0039
|
0.0153
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0.0344
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0.0630
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0.0960
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0.1365
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(7)结合上面测出的劲度系数k和滑块质量m，可得到表达式：________________.
(8)由上述实验可得的结论：______________________________________________.
