2018版高考帮物理-专题14-力学实验

目录Contents考情精解读实验1实验2实验5实验4实验3实验7实验6A.考点全通关考情精解读考纲解读命题趋势命题规律考情精解读1

高考帮·物理专题十四力学实验1考试大纲01·单位制Ⅰ·实验一:研究匀变速直线运动·实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系·实验三:验证力的平行四边形定那么·实验四:验证牛顿运动定律·实验五:探究动能定理·实验六:验证机械能守恒定律·实验七:验证动量守恒定律考纲解读命题趋势命题规律考情精解读2

高考帮·物理专题十四力学实验2知识体系构建02考纲解读命题规律考情精解读3命题趋势

高考帮·物理专题十四力学实验考点2016全国2015全国2014全国自主命题地区单位制【5%】

力学实验【99%】·全国Ⅰ,22,5分·全国Ⅱ,22,6分·全国Ⅲ,23,10分·全国Ⅰ,22,6分·全国Ⅱ,22,6分·全国Ⅰ,22,6分·全国Ⅱ,23,9分·2016浙江,21,10分·2016天津,9(2),9分·2016四川,8Ⅰ,6分·2016北京,21(2),14分·2016海南,11,6分·2015江苏,11,10分·2015上海,28,8分·2014江苏,11,10分·2014天津,9(2),8分·2014浙江,21,10分考纲解读命题规律考情精解读4返回目录1.热点预测根本仪器的使用及读数、对匀变速直线运动的研究、牛顿第二定律的验证和验证机械能守恒定律是本专题考查的热点.题型以填空题为主,分值为5~10分.2.趋势分析高考注重对实验原理和数据处理的考查,要求考生能理解实验原理,挑选实验仪器,设计实验步骤,处理实验数据,分析实验误差,选修3-5变为必考后要注意掌握验证动量定理的实验.命题趋势

高考帮·物理专题十四力学实验考点全通关考点全通关1实验1研究匀变速直线运动继续学习

高考帮·物理专题十四力学实验一、实验目的1.练习正确使用打点计时器,学会利用打上点的纸带研究物体的运动.2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(Δx=aT2).3.测定匀变速直线运动的加速度.二、实验原理1.打点计时器(1)作用:计时仪器,每隔0.02s打一次点.考点全通关2(2)两种打点计时器的比较.

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电磁打点计时器电火花计时器所用电源4~6V低压交流220V交流打点方式振针打点电火花打点时间间隔每隔0.02s打一次点每隔0.02s打一次点实验误差振针和纸带之间有摩擦,误差较大火花放电不会影响纸带运动,误差较小考点全通关3

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习(3)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点,两相邻点间的时间间隔为0.02s;计数点是人们根据需要按一定的个数选择的点,两个相邻计数点间的时间间隔由选择的个数而定,如每5个点取一个计数点和每隔4个点取一个计数点,时间间隔都是0.1s.(4)纸带上的点的意义①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置.②通过研究纸带上各点之间的距离,可以判断物体的运动情况.③可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔.2.匀变速直线运动的判断连续相等时间内的位移之差为恒量,即Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=恒量(不为零),那么物体做匀变速直线运动,且Δx=aT2.考点全通关4

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸.四、实验步骤1.把固定有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路.2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下边挂上适宜的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面.实验装置如下图,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行.考点全通关5

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习3.把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点.换上新纸带重复实验,至少重复三次.4.从几条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头比较密集的点,从便于测量的点开始确定计数点,为了计算方便和减小误差,通常用连续打点五次的时间作为单位时间,即T=0.1s.正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离,并填入设计好的表格中.5.利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度.6.增减所挂钩码数,重复实验两次.考点全通关6

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习五、数据处理1.目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定物体的运动性质等.2.处理的方法(1)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质.(2)由纸带求加速度考点全通关7

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高考帮·物理专题十四力学实验继续学习六、误差分析1.电网频率不稳引起实验系统误差.2.测量数据不准及描点、连线作图不准引起偶然误差.七、本卷须知1.平行:纸带、细绳要和长木板平行.2.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源,后取纸带.3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞.考点全通关9

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习4.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每隔4个点取1个计数点,即“每5个点取1个计数点”,时间间隔为T=0.02×5s=0.1s.5.测距离时不要分段测量,读数时要注意有效数字的要求,计算a时要注意用逐差法,以减小误差.6.减小误差:小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50cm长的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜.考点全通关10

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习1.误差(1)定义:测量值与真实值之间的差异称为误差.误差是不可防止的,只能减小.(2)分类:①从误差来源分类

系统误差偶然误差产生原因a.仪器结构缺陷;b.实验方法不完善由偶然因素造成的基本特点多次重复测量的结果总是大于(或小于)被测量的真实值,呈现单一倾向当多次重复同一测量,偏大和偏小的机会比较接近减小方法改进实验原理和方法,选用更精密的仪器多次测量取平均值考点全通关11

高考帮·物理专题十四力学实验返回目录②从分析数据看2.有效数字(1)有效数字的位数:从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止,共有几位数字,就是几位有效数字.

最末一位非零数字后面的数字0是有意义的,不能随意舍去.(2)不需要估读的仪器:游标卡尺、机械秒表、电阻箱.考点全通关12

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习实验2探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系.2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据.二、实验原理

1.如下图,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等.2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了.考点全通关13

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习三、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码假设干、坐标纸四、实验步骤1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长.

2.如下图,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1,填入自己设计的表格中.考点全通关14

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习钩码个数弹簧长度伸长量x弹力F0l0=

1l1=x1=l1-l0F1=2l2=x2=l2-l0F2=3l3=x3=l3-l0F3=…………3.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.考点全通关15五、数据处理1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图.连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线.2.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数,如果不行那么考虑二次函数.3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义.六、误差分析1.本实验的误差来源之一是对弹簧的拉力大小不稳定.因此,使弹簧的悬挂端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,可以提高实验的精确度.2.弹簧长度的测量误差是本实验的主要误差来源.所以,测量时应尽量精确地测量弹簧的长度.3.描点、作图不准确也会造成一定的实验误差.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关16七、本卷须知1.每次增减钩码测量有关长度时,均需保证弹簧及钩码处于静止状态,否那么,弹簧弹力可能与钩码重力不相等.2.在弹簧下端增加钩码时,注意不要超过弹簧的弹性限度.3.测量有关长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同,明确三者之间的关系.4.建立平面直角坐标系时,两坐标轴上单位长度所代表的量值要适当,不可过大,也不可过小.5.描线的原那么是,使尽可能多的点落在所描绘的图线上,不在图线上的点尽量均匀分布在图线的两侧,描出的图线应是平滑的曲线.

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高考帮·物理专题十四力学实验返回目录八、实验创新1.创新图示

2.创新方法(1)弹力的获得:弹簧竖直悬挂(如图甲),重物的重力作为弹簧的拉力,受到弹簧自重的影响.弹簧水平使用(如图乙),重物的重力作为弹簧的拉力,消除了弹簧自重的影响.(2)图像的获得:由坐标纸作图得F-x图像,传感器和计算机输入数据直接得F-x图像.考点全通关18一、实验目的1.验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定那么.2.学会用作图法处理实验数据和得出实验结论.二、实验原理一个力F'的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都可以使同一根一端固定的橡皮条伸长到同一点,所以F'为F1和F2的合力,作出F'的图示,再根据平行四边形定那么作出F1和F2的合力F的图示,比较F、F'在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同.假设是,那么说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定那么.三、实验器材方木板,白纸,弹簧测力计(两个),橡皮条,细绳套(两个),三角板,刻度尺,图钉(假设干个),细芯铅笔.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习实验3验证力的平行四边形定那么考点全通关19四、实验步骤1.用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.2.用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套.3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O,如下图,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向.4.只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向.5.改变两弹簧测力计拉力的大小和方向,再做两次实验.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关20五、数据处理1.用铅笔和刻度尺从O点沿两细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示.2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计时的拉力F'的图示.3.比较F与F'是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定那么.六、误差分析1.读数误差减小读数误差的方法:选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度;在允许的情况下,弹簧测力计的示数应尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关212.作图误差减小作图误差的方法:作图时要画准结点的位置和两个测力计的方向.两个分力F1、F2间的夹角越大,用平行四边形定那么作出的合力F的误差ΔF就越大,所以实验时不要把F1、F2间的夹角取得太大;作图比例要恰当.七、本卷须知1.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点位置一定要相同.2.用两个弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,在60°~90°为宜.3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,防止弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦.读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值应尽量大些.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关224.细绳套应适当长一些,以便于确定力的方向.不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向.5.在同一次实验中,画力的图示时所选定的标度要相同,并且要恰中选取标度,使所作力的图示稍大一些.弹簧测力计的使用方法:①将两个弹簧测力计调零后,互勾并水平对拉,假设两个弹簧测力计在对拉的过程中,读数相同,那么可选用,假设读数不同,应另换,直到相同为止.②弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用.③使用前要检查指针是否指在零刻度线,否那么应校正零位.④读数时应正对、平视刻度.

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高考帮·物理专题十四力学实验返回目录八、实验创新1.创新图示

2.创新方法(1)分力的获得:弹簧测力计的拉力、钩码的重力.(2)合力的获得:弹簧测力计的拉力、重物的重力、钩码的重力.考点全通关24一、实验目的1.学会用控制变量法研究物理规律.2.探究加速度与力、质量的关系.3.掌握利用图像处理数据的方法.二、实验原理探究加速度a与力F及质量m的关系时,应用的根本方法是控制变量法,即先控制一个参量——小车的质量m不变,讨论加速度a与力F的关系,再控制小盘和砝码的总质量不变,即力F不变,改变小车的质量m,讨论加速度a与m的关系.三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码.

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高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关26五、实验数据的处理方法——图像法、化曲为直的方法1.探究加速度与力的关系以加速度a为纵轴、F为横轴,先根据测量的数据描点,然后作出图像,看图像是否是通过原点的直线,就能判断a与F是否成正比.2.探究加速度与质量的关系

以a为纵轴、m为横轴,根据各组数据在坐标系中描点,将会得到如图甲所示的一条曲线.由图线只能看出m增大时a减小,但不易得出a与m的具体关系.假设以a为纵轴、1/m为横轴,将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线,据此可判断a与m成反比.

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高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关28七、本卷须知1.平衡摩擦力:一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调整出一个适宜的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动.2.不需要重复平衡摩擦力:整个实验中平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量,都不需要重新平衡摩擦力.3.实验条件:每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出,只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.4.“一先一后”:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再释放小车.

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考点全通关30一、实验目的1.探究外力对物体做功与物体速度变化的关系.2.通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系.二、实验原理

探究功与物体动能变化的关系,可通过改变力对物体做的功,测出力对物体做的功不同时物体的速度.为简化实验可将物体的初速度设置为零,可用如下图的装置进行实验,通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加,再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度,实验进行假设干次,就得到假设干组功和速度的数据.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习实验5探究动能定理考点全通关31三、实验器材长木板(在两侧适当的对称位置钉两个钉子)、小车(前面带小钩)、橡皮筋(假设干条,弹性好,等长度)、100~200g砝码、打点计时器及纸带、学生电源(使用电火花计时器时不用学生电源)及导线、刻度尺.四、实验步骤1.按实验装置图将实验仪器安装好,同时平衡摩擦力.2.先用一条橡皮筋进行实验.根据打点计时器打出的纸带测出小车获得的速度v1,设此时橡皮筋对小车做的功为W1,将这一组数据记入表格中.3.换新纸带,用两条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第1次相同,这时橡皮筋对小车做的功为W2,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格中.4.用三条、四条……同样的橡皮筋进行第3次、第4次……实验,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同,用同样的方法测出功和速度,记入表格中.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关32五、数据处理先对测量数据进行估计,或者作出W-v草图,大致判断两个量可能是什么关系.如果假设为W∝v2,那么可以对每一个速度值算出它的二次方,然后以W为纵轴、v2为横轴作图,如果作出来的图像是一条直线,那么说明W∝v2成立.六、误差分析1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不同,使橡皮筋的拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比.2.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.3.利用纸带上的点计算小车的速度时,测量不准确带来误差.

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高考帮·物理专题十四力学实验返回目录七、本卷须知1.平衡摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.2.测小车速度时,应选纸带上点迹均匀的局部,也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点.3.橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.考点全通关34

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习实验6验证机械能守恒定律考点全通关35

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高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关392.本实验的另一个误差来源于长度的测量,属于偶然误差.减小误差的方法是测下落距离时都从O点测起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者屡次测量取平均值以减小误差.七、本卷须知1.打点计时器要稳定地固定在铁架台上,打点计时器平面与纸带限位孔要调整在竖直方向,以减小摩擦阻力.2.应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,使空气阻力减小.3.实验中,需保持提纸带的手不动,且保证纸带竖直,先接通电源,待打点计时器稳定工作后,再松开纸带.

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考点全通关41一、实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m1和m2,碰撞前后物体的速度v、v',找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p'=m1v1'+m2

v2',看碰撞前后动量是否守恒.二、实验器材方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.方案二:带细绳的摆球(相同的两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布.方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.方案四:斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习实验7验证动量守恒定律考点全通关42三、实验步骤1.方案一:利用气垫导轨验证一维碰撞中的动量守恒(1)测质量:用天平测出滑块的质量.(2)安装:正确安装好气垫导轨.(3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小).(4)验证:一维碰撞中的动量守恒.2.方案二:利用摆球验证一维碰撞中的动量守恒(1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2.(2)安装:把两个等大的摆球用等长的悬线悬挂起来.(3)实验:一个摆球静止,拉起另一个摆球,释放让它们相碰.

高考帮·物理专题十四力学实验继续学习考点全通关43(4)测速度:测量摆球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应摆球的速度;测量碰撞后摆球摆起的角度,从而算出碰撞后对应摆球的速度.(5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验.(6)验证:一维碰撞中的动量守恒.3.方案三:利用光滑桌面上两小车相碰验证一维碰撞中的动量守恒(1)测质量:用天平测出两小车的质量m1、m2.(2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器的限位孔