力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)_第1頁
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文檔簡介

第16講力學(xué)實(shí)驗(yàn)

—洞悉?高頻考點(diǎn)精研典型例題

考點(diǎn)一紙帶類實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖注意事項(xiàng)考查熱點(diǎn)

①平行:細(xì)繩與長木板平

打點(diǎn)

紙嗖電舉計(jì)取建①考讀算:讀計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間、位

②靠近:小車應(yīng)靠近打點(diǎn)

探究小車速度隨時(shí)間后、、移;計(jì)算瞬時(shí)速度、加速度

計(jì)時(shí)器

變化的規(guī)律__________________1②考操作:不需要平衡摩擦力、不需

③兩先:打點(diǎn)前先接通電

而要滿足懸掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

源;打點(diǎn)后先斷開電源

④適當(dāng):鉤碼質(zhì)量適當(dāng)

①平衡:開始應(yīng)平衡摩擦

②質(zhì)量:重物質(zhì)量需遠(yuǎn)小①考操作:器材安裝正誤,平衡摩擦

細(xì)繩紙帶于小車質(zhì)量力、質(zhì)量控制要求

/必11/

探究加速度與物體受1③平行:細(xì)繩與長木板平②測(cè)定。:計(jì)算加速度

C■端有A小車打點(diǎn)

力、物體質(zhì)量的關(guān)系定滑輪N或驗(yàn)臺(tái)計(jì)時(shí)器行③求結(jié)論:描點(diǎn)作圖像得結(jié)論

的長木板'

\④靠近:小車應(yīng)靠近打點(diǎn)④判成因:給定異常必尸圖像,判斷

計(jì)時(shí)器其可能成因

⑤兩先:打點(diǎn)前先接通電

源;打點(diǎn)后先斷開電源

①安裝:豎直安裝,紙帶

4

打」氣計(jì)時(shí)器豎直①考操作:重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋

一紙帶

②重物:選密度大、質(zhì)量放、先通電后釋放

大的

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律景夾子②考運(yùn)算:計(jì)算下落速度、減少的重

、重物

③計(jì)算:運(yùn)用v“=力勢(shì)能與增加的動(dòng)能

&2

Lhn+1-h1.,2

2T,計(jì)算打點(diǎn)瞬時(shí)③考圖像:等圖像

速度

【典例1】(2024?北京海淀三模)在高中階段,我們學(xué)習(xí)了多種測(cè)量物體加速度的方法。

(1)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,可以測(cè)量小車的加速度。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。通過實(shí)驗(yàn)得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找

一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)。(f=0),然后每隔0.1s選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙中的/、B、C、D、E、F……所

1/9

示。某同學(xué)測(cè)量了相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離:04=7.05cm,45=7.68cm,BC=S.31cm,CZ)=8.95cm,DE=

9.57cm,EF=10.20cm,請(qǐng)計(jì)算該小車的加速度ai=m/s?(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

r(?0?A?BC??D?E?Fli

(2)通過光電門,同樣可以測(cè)量物體的加速度。如圖丙所示,滑塊上安裝了寬度為2.0cm的遮光條,滑塊在牽

引力作用下先后通過兩個(gè)光電門,配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過第一個(gè)光電門的時(shí)間加i=0.20s,通過第

二個(gè)光電門的時(shí)間Af2=0.05s,遮光條從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間f=2.5s,試估算

滑塊的加速度及=m/s2(保留兩位有效數(shù)字),該估算值與真實(shí)值相比(選填“偏大”“偏

小"或"相同")o

行執(zhí)數(shù)字計(jì)時(shí)器

.電光電仍4辱門1遮書條

w、、、『N?塊

?\,三連氣源

白刻度尺

槽碼

(3)頻閃照片也是一種測(cè)量加速度的方法。在暗室中,照相機(jī)的快門處于常開狀態(tài),頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一

次短暫的強(qiáng)烈閃光,照亮運(yùn)動(dòng)的物體,于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。某時(shí)刻,將一小球從。點(diǎn)

由靜止釋放,頻閃儀每隔0.04s閃光一次。以。點(diǎn)為原點(diǎn),豎直向下為正方向建立坐標(biāo)軸,并測(cè)量各時(shí)刻的位置

坐標(biāo)XI、X2、X3…。圖丁是小球自由下落時(shí)的部分頻閃照片示意圖,照片中的數(shù)字是小球下落的距離(單位:

2

cm)。小崔同學(xué)為了減小偶然誤差,他建議做X/圖像,把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入(如=o.o016s2,X1=0.21cm;t2

=0.0064s2,x2=L76cm……),得到一條過原點(diǎn)的直線,再通過該直線的斜率得到加速度的。請(qǐng)問該方案是否

可行?如果可行,請(qǐng)求出加速度的值(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);如果不可行,請(qǐng)說明原因____________________

0.21=6A

1.76―OB

4.90一QC

9.61—OD

T

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

口規(guī)律總結(jié)

紙帶的三大應(yīng)用

1.判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

(1)若Ax=0,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

(2)若[不為零且為定值,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

2.求解瞬時(shí)速度

做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度,只

需在這一點(diǎn)的前、后取相同時(shí)間間隔T的兩段位移x〃和力+i,則打〃點(diǎn)時(shí)的速度為=等鏟工

2/9

3.求加速度

(1)如圖所示,有連續(xù)的偶數(shù)段數(shù)據(jù),則

_(%4+%5+%6)—(11+%2+%3)

CI20

(3T)

?()123456S

§U4一【3

%]%2%3%4%5%6

(2)如圖所示,連續(xù)的奇數(shù)段數(shù)據(jù),去掉最短的xi,則a=(皿+町)一

(2T)

圖<去土

IYfy/vzv

【典例2】(2024?浙江1月選考16題)如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的,因此我們采用的研究方法是。

A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法

(2)該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是o

A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶

B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,后釋放小車

C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行

(3)在小車質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí),可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重

力。上述做法引起的誤差為(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。為減小此誤差,下列可行的方案

是o

A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌,滑塊代替小車

B.在小車上加裝遮光條,用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器,測(cè)出小車所受拉力大小

(4)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶,建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸,各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為

0、xi、…、x6o已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為7,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式v=;小車加速度的

表達(dá)式是。

0%]%2%3%4%5%6

6123456^

012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474s4950

cm

圖2

A"--一2町

(157)

3/9

-

%62X3

B.a=2

(37)

__X5+X4—(%3+犯)

a2

(10T)

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

【典例3】(2024?北京朝陽區(qū)模擬)如圖所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自

由下落,利用此裝置可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)選擇(選填“電火花計(jì)時(shí)器”或“電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”)較好。

(2)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,如圖所示。圖中。點(diǎn)為打出的

起始點(diǎn),且速度為零。選取在紙帶上連續(xù)打出的點(diǎn)/、B、C、D、E作為計(jì)數(shù)點(diǎn)。其中測(cè)出/、B、C、D、E點(diǎn)距

起始點(diǎn)。的距離如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為7=0.02so由此可計(jì)算出重物下落到。點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度

vc=m/s=(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

9.15單位:

-12.40cm

—16.04

-------20.06

----------24.46

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量,關(guān)于此誤差,下列說法正確的是.

A.該誤差屬于偶然誤差,可以通過多次測(cè)量取平均值的方法來減小該誤差

B.該誤差屬于偶然誤差,可以通過掛一個(gè)小物塊來平衡阻力進(jìn)而消除該誤差

C.該誤差屬于系統(tǒng)誤差,可以通過多次測(cè)量取平均值的方法來消除該誤差

D.該誤差屬于系統(tǒng)誤差,可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差

(4)某同學(xué)在紙帶上選取計(jì)數(shù)點(diǎn)后,測(cè)量它們到起始點(diǎn)。的距離〃并計(jì)算出打相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)重物的速度v,通過

描繪v2/圖像去研究機(jī)械能是否守恒。若實(shí)驗(yàn)中重物所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不變,從理論上分析,

合理的v2-h圖像是下圖中的哪一個(gè).

嘗試解答.

4/9

考點(diǎn)二彈簧、橡皮條類實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖注意事項(xiàng)考查熱點(diǎn)

①彈簧:選自重小的輕質(zhì)彈簧

①考作圖:建立適當(dāng)?shù)?-X坐標(biāo)系,

刻②鉤碼:輕一點(diǎn),防止超過彈性

描點(diǎn)作平滑圖線

探究彈簧彈力與形變度限度

尺②考探究:要能根據(jù)圖像找出尸與X

量的關(guān)系二③豎直:彈簧、刻度尺豎直放置

間關(guān)系,并解釋常數(shù)含義

④靜止:鉤碼不上下振動(dòng)時(shí)讀

③找誤差:測(cè)量長度、作圖等

數(shù)、測(cè)量彈簧長度

①不變:同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條結(jié)①考讀數(shù):彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)

點(diǎn)。位置應(yīng)保持不變②考操作:如何拉?怎么拉?拉到哪

探究兩個(gè)互成角度的②平行:橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和里?

力的合成規(guī)律細(xì)繩套與紙面平行③求合力:作圖法求合力

③作圖:嚴(yán)格按力的圖示要求作④會(huì)區(qū)分:能區(qū)分合力的理論值與實(shí)

平行四邊形求合力驗(yàn)值

【典例4】(2024?湖北武漢模擬)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量自動(dòng)筆里面被壓縮彈簧的勁度系數(shù),他們一開始設(shè)計(jì)如圖

甲所示的實(shí)驗(yàn):將自動(dòng)筆活動(dòng)端豎直置于電子秤上,當(dāng)豎直向下按下約0.80cm時(shí)(未觸底且未超過彈簧彈性限

度),穩(wěn)定后電子秤上的讀數(shù)增加了37.85g(重力加速度大小g取10m/s2)。

(1)此筆里的彈簧勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),這支筆的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)________(填

“有”或“無”)影響;

(2)由于彈簧較短,施加適當(dāng)外力時(shí)長度變化不太明顯,于是他們將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成圖乙所示:將三根相同的彈簧串

起來,豎直掛在圖乙所示的裝置中。小組成員通過測(cè)量,作出三根彈簧的總長度/與相應(yīng)所掛重物重力即拉力大小

下的關(guān)系圖像如圖丙所示,則一根彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

【典例5】(2023?全國乙卷22題)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有:木板、白紙、兩個(gè)

標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟:

(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。

5/9

(2)將橡皮條的一端固定在木板上,另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上,它們的另一端均掛上

測(cè)力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌?dòng)兩個(gè)測(cè)力計(jì),小圓環(huán)停止時(shí)由兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)

得到兩拉力E和色的大小,并0(多選,填正確答案標(biāo)號(hào))

A.用刻度尺量出橡皮條的長度

B.用刻度尺量出兩細(xì)線的長度

C.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置

D.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向

(3)撤掉一個(gè)測(cè)力計(jì),用另一個(gè)測(cè)力計(jì)把小圓環(huán)拉到,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)得到拉力歹的大小,沿細(xì)線標(biāo)記

此時(shí)歹的方向。

(4)選擇合適標(biāo)度,由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作B和6的合成圖,得出合力尸的大

小和方向;按同一標(biāo)度在白紙上畫出力少的圖示。

(5)比較尸和尸的,從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

考點(diǎn)三小球類實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖注意事項(xiàng)考查熱點(diǎn)

①考判斷:平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否

<①安裝:斜槽末端伸出桌面外并

為拋物線

調(diào)整至切線水平,定原點(diǎn)

…八Z二匕二二②考操作:從同一點(diǎn)釋放,由重

J/y-----'

探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn);;;;;②描點(diǎn):描出軌跡上多個(gè)點(diǎn)的位

垂線得到豎直線

/七口攬-二二二置

,③計(jì)算:計(jì)算初速度③考分析:水平、豎直方向運(yùn)動(dòng)

性質(zhì),軌跡是否為拋物線

①考裝置:探究什么關(guān)系

①方法:控制變量法②考結(jié)果:得到什么結(jié)論

探究向心力大小與半

-7②操作:小球放對(duì)位置,皮帶繞③考操作:達(dá)到預(yù)定格數(shù)時(shí),即

徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)f對(duì)塔輪、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

保持轉(zhuǎn)速均勻恒定

n③觀察:標(biāo)尺刻度④考作圖:描點(diǎn)連線畫圖線

⑤考創(chuàng)新:傳感器探究

冢入射小球①安裝:斜槽末端切線應(yīng)沿水平①考裝置:器材安裝、小球選

1禰被撞小E家方向取、。點(diǎn)確定

|白紙②起點(diǎn):斜槽末端上方某處②考測(cè)量:小球質(zhì)量的測(cè)量和小

驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

口③落點(diǎn):用小圓圈中心表示球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移的測(cè)量

復(fù)寫紙/④速度:應(yīng)用小球平拋的水平位

7③考結(jié)論:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷兩

0/-、、/-、、/-、、

?1、?-/11、?-/1(、?-/1

MPN-移替代球碰撞過程中動(dòng)量是否守恒

①懸著:測(cè)量擺長,標(biāo)平衡位置①考讀數(shù):會(huì)秒表、游標(biāo)卡尺、

鐵架臺(tái)

用單擺測(cè)量重力加速度擺線②測(cè)量:擺長=擺線長+小球半刻度尺讀數(shù)

的大小徑②考操作:懸點(diǎn)要固定、準(zhǔn)確計(jì)

)擺球③操作:偏角W5。,不做圓錐數(shù)振動(dòng)次數(shù)、振幅小

6/9

擺,在平衡位置處開始計(jì)時(shí)③考處理:能根據(jù)公式理解圖像

④周期:測(cè)量30?50次全振動(dòng)斜率,求g并分析誤差

時(shí)間,再計(jì)算周期

【典例6】(2024?河北高考11題節(jié)選)圖甲為探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的裝置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐

標(biāo)紙的背板處于豎直面內(nèi),鋼球在斜槽中從某一高度滾下,從末端飛出,落在傾斜的擋板上擠壓復(fù)寫紙,在坐標(biāo)

紙上留下印跡。某同學(xué)利用此裝置通過多次釋放鋼球,得到了如圖乙所示的印跡,坐標(biāo)紙的y軸對(duì)應(yīng)豎直方向,

坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)應(yīng)平拋起點(diǎn)。

C復(fù)寫紙坐標(biāo)紙

(1)每次由靜止釋放鋼球時(shí),鋼球在斜槽上的高度(填“相同”或“不同”)。

(2)在坐標(biāo)紙中描繪出鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。

(3)根據(jù)軌跡,求得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2,保留2位有效

數(shù)字)。

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

【典例7】(2024?新課標(biāo)卷22題)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,將斜槽軌道固定在水平桌面

上,軌道末段水平,右側(cè)端點(diǎn)在水平木板上的垂直投影為。,木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將小球。從

斜槽軌道上。處由靜止釋放,。從軌道右端水平飛出后落在木板上;重復(fù)多次,測(cè)出落點(diǎn)的平均位置P與。點(diǎn)的

距離XPO將與。半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點(diǎn),再將小球a從。處由靜止釋放,兩球碰撞后均落在木板

上;重復(fù)多次,分別測(cè)出6兩球落點(diǎn)的平均位置M、N與。點(diǎn)的距離皿、XN。

7/9

完成下列填空:

(1)記。、6兩球的質(zhì)量分別為加八mb,實(shí)驗(yàn)中須滿足條件儂"保(填或);

(2)如果測(cè)得的白、XM、XN,〃口和加6在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式,則驗(yàn)證了兩小球在碰撞

中滿足動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)中,用小球落點(diǎn)與。點(diǎn)的距離來代替小球水平飛出時(shí)的速度。依據(jù)是

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

考點(diǎn)四創(chuàng)新型力學(xué)實(shí)驗(yàn)

【典例8】(2024?四川涼山三模)“筋膜槍”是利用內(nèi)部電機(jī)帶動(dòng)“槍頭”高頻沖擊肌肉,緩解肌肉酸痛的設(shè)

備。某同學(xué)為了測(cè)量“槍頭”的沖擊頻率,將帶限位孔的塑料底板固定在墻面上,下端帶重錘的紙帶穿過限位孔

并豎直拉直,“槍頭”放在限位孔上方,靠近并正對(duì)紙帶,如圖甲所示。啟動(dòng)筋膜槍,松開紙帶,讓紙帶在重錘

帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng),“槍頭”在紙帶上打下系列點(diǎn)跡。更換紙帶,重復(fù)操作。

dI紙帶

塑料底板,牘寫紙

________________

H■ABCZ)E

重錘I.[%"』“,

甲乙

(1)如圖乙所示的是實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條清晰的紙帶,截取其中一段,測(cè)得相鄰點(diǎn)跡間的距離依次為XI、X2、X3、

X4,則圖示紙帶的(選填“左”或“右”)端連接重錘;若重力加速度為g,則“槍頭”的沖擊頻率了

(2)該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因是“槍頭”在打點(diǎn)瞬間阻礙紙帶的運(yùn)動(dòng),這樣會(huì)導(dǎo)致沖擊頻率的測(cè)量值______

(選填“大于”“小于”或“等于")實(shí)際值。

嘗試解答_____________________________________________________________________________________________

創(chuàng)新分析

(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量“槍頭”的沖擊頻率。

(2)“槍頭”在紙帶上打下的點(diǎn)跡與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)類似。

【典例9】(2024?湖南高考12題)在太空,物體完全失重,用天平無法測(cè)量質(zhì)量。如圖a,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)

動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案,主要實(shí)驗(yàn)儀器包括:氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標(biāo)準(zhǔn)祛碼、光電計(jì)時(shí)器和

待測(cè)物體,主要步驟如下:

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