高考物理二轮总复习：高考物理力学实验

1.注意橡皮条、弹簧本身的特点，力的特点是不能突变，能的特点是弹簧拉伸和压缩相同的量势能相等，在实验中也会用到.2.弹簧弹性势能 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式不需推导和应用，但还是要知道，在验证性实验中常用到其结论.考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 二　“橡皮条”“弹簧”类实验知识精讲8.一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量Δω与对应时间Δt的比值定义为角加速度β.我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验：(打点计时器所接交流电的频率为50Hz，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出)①如图16甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；③经过一段时间，圆盘停止转动和打点，取下纸带，进行测量.(计算结果保留3位有效数字).7899.某同学利用如图17所示的装置来验证机械能守恒定律，设计了如下实验，A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物.A、B间有轻质弹簧相连，A、C间有轻质细绳相连.在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连.当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度.整个实验中弹簧均处于弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g.实验操作如下：(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零.现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v.789图172.求解瞬时速度利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图1所示，打n点时的瞬时速度vn＝.图1图2有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v＝.(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝.例1　图3甲是“研究匀变速直线运动”的实验装置，图乙是该实验中获得的一条纸带.已知所用交流电源的频率为50Hz，A、B、C、D、E、F是纸带上的计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出.图3典例剖析考题二　“橡皮条”“弹簧”类实验考题三　力学创新拓展实验考题一　“纸带类”实验目录(1)实验时由于没有记录CD间的读数，根据图乙中已有的数据估算出CD间的距离约为________cm.解析　由Δx＝aT2，即ED－CD＝CD－BC＝aT2，2.13解析答案(2)某同学在处理数据时将A点记为t＝0，B点记为t＝0.1s，C点记为t＝0.2s……，将AB间距离记为t＝0.1s时的位移x1＝1.50cm，BC间距离记为t＝0.2s时的位移x2＝1.81cm……，并根据图乙中的数据作出如图丙所示的x－t图象，该图线与纵坐标的交点表示的是_____________；若该同学根据图象得出x－t图象的斜率为k(m/s)，则该纸带运动时的加速度大小是________m/s2(请用斜率k来表示，数值概不给分).答案OA之间的距离10k解析(3)若将实验中的打点计时器拿掉，改用在水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砂桶，如图丁所示，可以用来验证“牛顿第二定律”，实验时，先测出小车、传感器和挡光板的总质量m，再让小车从靠近光电门1处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线，下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是______.解析√1.在用图4所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系.[变式训练]123图4(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有_____(选填选项前的字母).A.220V、50Hz的交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺D.秒表 E.天平(附砝码)解析√√√(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_____.A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上123解析√√(3)某同学得到了图5所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a＝____m/s2.123图515解析答案(4)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据作出的a－F图象如图6中的1、2、3所示.下列分析正确的是____(选填选项前的字母).A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力B.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适C.出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大123图6解析√(5)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是_________(选填“系统误差”或“偶然误差”).设拉力的真实值为F真，小车的质量为M，为了使<5%，应当满足的条件是<____.解析　小车在做匀加速直线运动时，砝码和砝码盘也在做匀加速直线运动，细线的拉力F一定小于砝码和砝码盘的总重力mg，此误差不可避免，为系统误差；小车与砝码和砝码盘都在做加速度为a的匀加速直线运动，对砝码和砝码盘有mg—F真＝ma，对小车有F真＝Ma，代入<5%，得<5%.123系统误差5%解析答案(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝________mm.123解析　游标卡尺的读数为：d＝(0.7×10＋5×0.05)mm＝7.25mm；7.25解析答案(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：___________时，可判断小球下落过程中机械能守恒.解析　若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；123解析答案(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将_____(选填“增加”“减小”或“不变”).解析　由于在该过程中有阻力做功，且高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将增大.123增大解析答案①用游标卡尺测出滑块的挡光片宽度l，用天平测出滑块的质量m；②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平桌面的高度H；③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上.用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从木板上的Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1；④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次.123Ⅰ.滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g)：(1)滑块动能的变化量ΔEk＝_____，(2)滑块克服摩擦力做的功Wf＝________，(3)合力对滑块做的功W合＝______.123mgHmgh1答案解析Ⅱ.某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平方倒数为纵坐标，根据测量数据在坐标系中描点画出如图乙所示直线，若图线过原点，且图线斜率k＝____，则能证明合外力做的功等于物体动能增量.123返回解析答案例2　某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图9所示，则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为________N/m.解析　由图知，当F＝0时l0＝20cm，即弹簧的原长，当F0＝60N时l＝40cm，则Δl＝l－l0＝0.2m；解析答案典例剖析图9300(2)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图10所示的甲、乙两种方案.①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案____更合理.解析　乙方案：因在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计在不断地运动，示数可能会变化，读数不准；甲方案：弹簧测力计a是不动的，指针稳定便于读数，故甲方案更合理；图10解析答案甲②若A和B的重力分别为10.0N和20.0N.当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，c的示数为4.0N，则A和B间的动摩擦因数为_____.解析答案图100.304.某同学用如图11甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.45[变式训练]6图11(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图乙中的示数为_____________N.解析　弹簧测力计每1N被分成10格，每一小格为0.1N，则弹簧测力计的读数为3.80N；4563.80(3.79～3.81)解析答案(2)下列的实验 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 中不必要是____.(填写选项前对应的字母，下同)A.细线应尽可能长一些B.应测量重物M所受的重力C.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90°D.改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置解析　细线应尽可能长一些，能更加准确的记录力的方向；实验通过作出弹簧的弹力和重物的重力这三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道；细线AO与BO之间的夹角适当大一点，不一定必须大于90°；只要验证两弹簧测力计拉力的合力大小等于重物的重力，方向竖直向上即可，每次只需保证O点保持静止即可，没必要每次都使O点静止在同一位置；456解析√√(3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是______.A.图中的F是力F1和F2合力的理论值B.图中的F′是力F1和F2合力的理论值C.F是力F1和F2合力的实际测量值D.本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的解析　在本实验中，按照平行四边形定则作出的合力F′是力F1和F2合力的理论值，而用一个弹簧测力计拉出的力F是F1和F2合力的实际测量值，本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的；456解析√√√(4)本实验采用的科学方法是_____.A.理想实验法 B.等效替代法C.控制变量法 D.建立物理模型法解析　本实验采用的科学方法是等效替代法.456√解析(2)按如图(b)的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图(b)，则指针所指刻度尺示数为_____cm.由此可推测图(b)中所挂钩码的个数为____个.456解析答案解析　由(b)图知指针所示刻度为1.50cm，由F＝k(L0－L)，得弹力为：F＝3N，故所挂钩码的个数为3个.1.503(1)下列说法正确的是________.A.实验中两个细绳套应适当长一些，可以减小实验误差B.在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向C.在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F′的图示时，可以选取不同的标度D.连接F1、F2和F′三个力的末端，验证所得图形是不是平行四边形456解析√√(2)甲同学在做这个实验时，两个弹簧测力计的量程都是10N，他把弹簧测力计校准零点之后，先测量一个质量为1kg的物体的重力，发现弹簧测力计的示数为8.2N，换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的重力，发现示数还是8.2N，测量重力的操作都是正确的，如果用这两个弹簧测力计进行实验，对实验结果有影响吗？________(选填“有”或“没有”)，乙同学实验后才发现忘记对这两个弹簧测力计校准零点，他把两个弹簧测力计平放在实验台上，发现两个弹簧测力计的示数都是0.3N，乙同学的弹簧测力计对实验结果有影响吗？456答案返回没有答案　有解析典例剖析例3　某同学用如图14甲所示的装置测滑块与木板间的动摩擦因数.木板倾斜放置，滑块置于木板上端，并连接穿过打点计时器的纸带.滑块从木板上端由静止滑下时打出的纸带如图乙所示.(1)已知打点计时器所接交流电的频率是50Hz，纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，利用测得的数据可得到滑块下滑的加速度大小a＝________m/s2(结果保留三位有效数字).图14答案0.804解析(2)为了测出滑块与木板间的动摩擦因数，该同学还测出了斜面的长度l及高度h.利用测量的物理量、加速度a和重力加速度g表示滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________.解析答案解析　根据牛顿第二定律有：7.科学探究活动通常包括以下环节：提出问题、作出假设、制定 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、搜集证据、评估交流等.一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下A.有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设78[变式训练]9C.在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入表中.图15(a)是对应的位移－时间图线，然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度—时间图线，如图(b)中图线所示(1、2、3、4、5分别为纸杯个数)D.同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设.789(a) (b)图15解析答案回答下列提问：(1)与上述过程中C步骤相应的科学探究环节是__________；解析　步骤C是按照一定的原理测量出需要的数据，以便对假设进行验证，故答案为：搜集证据.789搜集证据(a) (b)(2)结合表格与图(a)，表中x处的值应为______；789(a)答案解析1.937时间(s)下落距离(m)0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0x(3)根据图(b)中图线的特点，可知“小纸杯”在达到平衡状态之前做____________________运动，空气阻力Ff与最终运动速度v的大致关系为_____.解析　图中五条曲线都逐渐变平，故都表示加速度逐渐减小；因杯子个数慢慢增大，重力关系为1∶2∶3∶4∶5，则匀速运动时阻力之比也为1∶2∶3∶4∶5；由数据得速度之比为1.2∶1.7∶2.1∶2.4∶2.7，则速度平方之比可近似为：1∶2∶3∶4∶5；由此得阻力应和速度的平方成正比，故关系为：Ff∝v2.789(b)加速度逐渐减小的加速Ff∝v2解析答案789图16(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径r为________cm；答案解析3.000解析答案(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为________rad/s；78913.0解析答案(3)纸带运动的加速度大小为________m/s2，圆盘转动的角加速度大小为________rad/s2.7890.59319.8解析答案(2)在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第(1)步；①该实验中，M和m大小关系必须满足M_______m(选填“小于”“等于”或“大于”).解析　由题意知，为确保压力传感器的示数为零，故弹簧要从压缩状态到伸长状态，则C的质量M要大于A的质量m；789大于②该实验中需要验证的机械能守恒表达式为(M＋m)v2＝__________.解析　刚释放C时，弹簧处于压缩状态，若使压力传感器为零，则弹簧的拉力为F＝mg，故弹簧的形变量为Δx＝Δx1＋Δx2＝，不论C的质量如何，要使压力传感器示数为零，则A物体上升了，C下落的高度为.从释放到压力传感器示数为零，弹性势能不变，重力势能的减小量等于动能的增加量，解析答案789③根据所测数据，还可以测得弹簧的劲度系数：根据所测数据，作出“v2－”图线，求出图线在纵轴上的截距为b，则弹簧的劲度系数为____(用题给的已知量表示).789返回解析答案