《創(chuàng)新設計》2017屆高考物理二輪復習全國通用課件word版訓練-專題六-物理實驗--第1講力學實驗

1、第1講　力學實驗,1.(2016·全國卷Ⅰ，22)某同學用圖1(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示。,(a),(b)圖1該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)和其它題給條件進行推算。,(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物

2、下落的速度大小為________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________。(2)已測得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當重力加速度大小為9.80 m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為________Hz。,2.(2016·全國卷Ⅱ，22)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖2(a)所示：輕彈簧放

3、置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。,(a),(1)實驗中涉及到下列操作步驟：①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點計時器電源④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號)。,(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同

4、位置后所得到的實際打點結(jié)果。打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為________m/s。比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。,(b)　　　　圖2,答案　(1)④①③②　(2)1.29　M,3.(2016·全國卷Ⅲ，23)某物理課外小組利用圖3(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖

5、中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg。實驗步驟如下：,(a),(2)將n(依次取n＝1，2，3，4，5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余(N－n)個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s－t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度

6、a。(3)對應于不同的n的a值見下表。n＝2時的s－t圖象如圖(b)所示；由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。,(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。,(b),(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a－n圖象。從圖象可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。,(c)圖3,(5)利用a－n圖象求得小車(

7、空載)的質(zhì)量為________kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)。(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是________(填入正確選項前的標號)A.a－n圖線不再是直線B.a－n圖線仍是直線，但該直線不過原點C.a－n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大,答案　(3)0.39(0.37～0.41范圍內(nèi)都給分)　(4)見解析圖　(5)0.45(0.43～0.47范圍內(nèi)都給分)　

8、(6)BC,[備 考 指 導],【考情分析】,【備考策略】(1)熟知各種器材的特性。(2)熟悉課本上的實驗，抓住實驗的靈魂——實驗原理，掌握數(shù)據(jù)處理的方法，熟知兩類誤差分析。,“紙帶”類實驗(一套裝置、一條紙帶串聯(lián)力學五個實驗),[規(guī) 律 方 法],1.打點計時器系列五個實驗力學實驗中用到打點計時器的實驗有5個，分別是用打點計時器測速度，探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，探究加速度與力、質(zhì)量的關系，探究做功與速度變化的關系及驗證機械

9、能守恒定律。,2.紙帶數(shù)據(jù)的處理方法,3.平衡摩擦力的兩個實驗及方法探究加速度與力、質(zhì)量的關系及探究做功與速度變化的關系兩個實驗均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端，給小車一個初速度，小車能勻速下滑。4.三個關鍵點(1)區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要注意“每五個點取一個計數(shù)點”與“每隔四個點取一個計數(shù)點”的取點方法是一樣的。(2)涉及打點

10、計時器的實驗均是先接通電源，打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶。(3)實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖象，充分利用圖象斜率、截距等的物理意義。,1.(2015·全國Ⅱ，22)某同學用圖4(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離。,[精 典 題 組],圖4,(1)物塊下滑時的加速度a＝________ m/s2，打C點

11、時物塊的速度v＝________ m/s；(2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是________(填正確答案標號)。A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角,答案　(1)3.25　1.79　(2)C,2.某同學做“探究合力做的功和物體速度變化的關系”的實驗裝置如圖5所示，小車在橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行。用1條橡皮筋時彈力對小車做的功記為W，當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、

12、第3次……實驗時，每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。,圖5,(1)木板水平放置，小車在橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是________。A.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)B.橡皮筋恰好恢復原長C.小車恰好運動到兩個鐵釘?shù)倪B線處D.小車已超過兩個鐵釘?shù)倪B線處,(2)實驗操作中需平衡小車受到的摩擦力，最根本的目的是________。

13、A.防止出現(xiàn)小車不能被橡皮筋拉動的情況B.保證橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功C.便于小車獲得較大的彈射速度D.防止紙帶上點跡不清晰,(4)如圖6所示是某次在正確操作的情況下，用50 Hz交變電流作電源的打點計時器記錄的一條紙帶，為了得到小車獲得的速度，應選用紙帶的________(填“AF”或“FI”)部分進行測量，速度大小為________m/s。,圖6,答案　(1)A　(2)B　(3)CD　(4)FI　0.76,3.

14、某同學為探究加速度與合外力的關系，設計了如圖7甲所示的實驗裝置。一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，用輕繩繞過定滑輪及輕滑輪將小車與彈簧測力計相連。實驗中改變懸掛的鉤碼個數(shù)進行多次測量，記錄彈簧測力計的示數(shù)F，并利用紙帶計算出小車對應的加速度a。,甲,(1)實驗中鉤碼的質(zhì)量可以不需要遠小于小車質(zhì)量，其原因是________。A.小車所受的拉力與鉤碼的重力無關B.小車所受的拉力等于鉤碼重力的一半C.小車所受的拉力可由彈簧測力計直

15、接測出(2)圖乙是實驗中得到的某條紙帶的一部分。已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，由紙帶數(shù)據(jù)求出小車的加速度a＝________m/s2。,乙圖7,(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出小車的加速度a與彈簧測力計示數(shù)F的關系圖象，下列圖象中最符合本實驗實際情況的是________。,答案　(1)C　(2)0.75　(3)B,4.(2016·廣東珠海模擬)在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m＝1.00 kg的重物自

16、由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖8所示。O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點。已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣萭取9.80 m/s2。則：,圖8,(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應取圖中O點到________點來驗證機械能守恒定律。,答案　(1)B　(2)1.88　1.84　(3)A,“橡皮條、彈簧”類實驗,[規(guī) 律 方 法],實驗數(shù)據(jù)處理方法(1)圖象

17、法為了使圖象能夠直觀地反映物理量間的關系，通常通過選擇坐標軸代表合適的物理量(或包含物理量的代數(shù)式)，使其圖象成為直線。利用描點法畫線性圖象時，要盡可能通過較多的數(shù)據(jù)點作直線，其他不在直線上的數(shù)據(jù)點要均勻分布在圖象兩側(cè)。(2)利用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，由作圖法得到的合力F與實際測量得到的合力F′不可能完全重合，只要在誤差允許范圍內(nèi)F與F′重合即可驗證平行四邊形定則。,1.(2016·浙江理

18、綜，21)某同學在“探究彈簧和彈簧伸長的關系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m。如圖9甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下，,[精 典 題 組],圖9,(1)彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N。(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧

19、OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________(填“變大”、“變小”或“不變”)。,(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，如圖所示，根據(jù)力的平行四邊形法則可知，彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變大。,答案　(1)3.00～3.02　3.09～4.01　(2)變大　變大,2.[2015·福建

20、理綜，19(1)]某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗。①圖10甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為________cm；,圖10,②本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是________；(填選項前的字母)A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重

21、B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重③圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是________________________________。,解析?、儆深}圖乙知，讀數(shù)為14.66 cm，所以彈簧伸長量Δl＝(14.66－7.73)cm＝6.93 cm。②若隨意增減砝碼，作圖不方便，有可能會超出彈簧的彈性限度，所以應逐一增掛鉤碼，選項

22、A正確。③由題圖丙知AB段彈簧伸長量與彈力不成線性關系，是因為鉤碼重力超過彈簧的彈性限度。答案?、?.93?、贏　③鉤碼重力超過彈簧的彈性限度,創(chuàng)新設計實驗,[規(guī) 律 方 法],創(chuàng)新設計實驗通?？煞譃閮深悾旱谝活悶橥ㄟ^實驗和實驗數(shù)據(jù)的分析得出物理規(guī)律；第二類為給出實驗規(guī)律，讓你選擇實驗儀器，設計實驗步驟，并進行數(shù)據(jù)處理。第一類必須在實驗數(shù)據(jù)上下工夫，根據(jù)數(shù)據(jù)特點，掌握物理量間的關系，得出實驗規(guī)律；第二類必須從已知規(guī)律入手，正確選擇

23、測量的物理量，根據(jù)問題聯(lián)想相關的實驗模型，確定實驗原理，選擇儀器設計實驗步驟、記錄實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理。,1.如圖11、圖12所示分別為甲、乙兩位同學探究加速度與力的關系的實驗裝置示意圖，他們在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一寬度為d的窄遮光條，由數(shù)字計時器可讀出遮光條通過光電門的時間。甲同學直接用細線跨過定滑輪把滑塊和鉤碼連接起來(如圖11)，乙同學把滑塊用細線繞過定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼(如圖12)，每次

24、滑塊都從A處由靜止釋放。,[精 典 題 組],圖11,圖12(1)實驗時應先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他實驗器材的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？__________________________________。(2)實驗時，兩同學首先將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間Δt，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是______________________________

25、____。,(3)甲、乙兩位同學通過改變鉤碼的個數(shù)來改變滑塊所受的合外力，甲同學在實驗時還需要測量記錄的物理量有_________________，實驗時必須滿足的條件是__________________________________；乙同學在實驗時需要記錄的物理量有_______________________。(4)乙同學在完成實驗時，下列不必要的實驗要求是________。(填選項前字母)A.應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力

26、傳感器的總質(zhì)量B.應使A位置與光電門間的距離適當大些C.應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平D.應使細線與氣墊導軌平行,(3)甲同學所做實驗中滑塊(設質(zhì)量為M)和鉤碼所受的合外力等于鉤碼的重力mg，mg＝(M＋m)a，所以甲同學還需要測量所掛鉤碼的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M，在實驗時，為了盡量減小實驗誤差，應滿足條件m?M；乙同學所做實驗中，力傳感器測出的力就是細線對滑塊的真實拉力設為T，可直接讀出，所以需要記錄傳感器的讀數(shù)。,(4)力傳感器測出的力就

27、是細線對滑塊的真實拉力，不存在系統(tǒng)誤差，無需滿足滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量；測量距離時，適當增大測量距離可以減小測量誤差；實驗時要滿足氣墊導軌水平且細線與導軌平行。答案　(1)在不掛砝碼時，滑塊應能在任意位置靜止不動(2)A位置與光電門間的距離L　(3)所掛鉤碼的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M　m?M　傳感器的讀數(shù)　(4)A,2.(2016·焦作模擬)某物理興趣實驗小組的同學在測量一鐵塊與一長木板之間的動摩擦因數(shù)時，該小組

28、的同學首先將待測定的長木板水平固定，將另一長木板傾斜固定，兩長木板間用一小段光滑的軌道銜接，如圖13甲所示。請回答下列問題：,圖13,(1)將鐵塊由距離水平面h高度處由靜止釋放，經(jīng)測量在粗糙的長木板上滑行的距離為x時速度減為零，如果保持斜面的傾角不變，改變鐵塊釋放的高度，并測出多組數(shù)據(jù)，忽略鐵塊與傾斜的長木板之間的摩擦力?，F(xiàn)以h為橫坐標、x為縱坐標，則由以上數(shù)據(jù)畫出的圖象的特點應為____________________________

29、________________________________________________________________；,(2)在實際中鐵塊與傾斜的長木板之間的摩擦力是不可忽略的，為了測定鐵塊與兩長木板間的動摩擦因數(shù)，該小組的同學逐漸地減小斜面的傾角，每次仍將鐵塊由靜止釋放，但每次鐵塊釋放位置的連線為豎直方向，將釋放點與兩長木板的銜接點的水平間距記為L。將經(jīng)過多次測量的數(shù)據(jù)描繪在x－h(huán)的坐標系中，得到的圖線如圖乙所示，則鐵塊