2017高考物理二轮复习 第1部分 专题突破篇 专题1-15_1

1 专题十一 力学实验 一、误差与有效数字 1误差： 误差 产生原因 大小特点 减小方法 系统 误差 实验仪器不精确实验原理不完善 实验方法粗略 总是偏大或 偏小 更新仪器，完善原理，改 进方法 偶然 误差 测量、读数不准确 可大可小 画图象或取平均值 2.有效数字： (1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的来源 (2)从数的左边第一个不为零的数字算起，如 0.012 5 为三位有效数字 二、基本仪器的使用 1长度测量类仪器： (1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位 (2)游标卡尺的读数： 游标尺/mm 刻度 格数 刻度 总长度 每小格与 1 毫米差 精度 /mm 测量结果(游标尺上第 n 个刻线与主尺 上的某刻度线正对时)/mm 10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数0.1 n 2 20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数0.05 n 50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数0.02 n (3)螺旋测微器的读数：测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估 读)0.01 mm. 2时间测量类仪器： (1)打点计时器：每打两个点的时间间隔为 0.02 s，一般每五个点取一个计数点，则 时间间隔为 t0.025 s0.1 s. (2)频闪照相机：用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下 来 (3)光电计时器：记录遮光时间 三、两类力学实验 1验证性实验：验证力的平行四边形定则，验证牛顿运动定律，验证机械能守恒定 律 2探究性实验：探究弹力与弹簧伸长的关系，探究动能定理 3两种实验过程的比较： 类型 探究性实验 验证性实验 实 验 过 程 提出问题 猜想与假设 制定计划与设计实验方案 进行实验与收集数据 分析与论证 评估 交流与合作 实验目的 实验器材 实验原理 实验步骤 数据分析 实验结论 四、实验数据的处理方法 1列表法：在记录和处理数据时，为了简单而明显地表示出有关物理量之间的关系， 可将数据填写在适当的表格中，即为列表法 2平均值法：把在同一状态下测定的同一个物理量的若干组数据相加求和，然后除以 测量次数 3作图法：用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均值的效果由图线的斜 率、截距、包围的面积等可以研究物理量之间的关系 考点 1| 螺旋测微器和游标卡尺的读数 难度：低档题 题型：实验题 (2012全国卷 T22)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度该螺旋测微 3 器校零时的示数如图 1(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示图(a)所示读数为 _mm，图(b)所示读数为_mm，所测金属板的厚度为_mm. (a) (b) 图 1 【解题关键】 关键语句 信息解读 校零时的示数 螺旋测微器的初始值不为零 金属板的厚度 图(b)和图(a)的读数之差 【解析】 题图(a)的读数为 1.00.01 mm0.010 mm.题图(b)的读数为 6.5 mm37.00.01 mm6.870 mm，故金属板的厚度 d6.870 mm0.010 mm6.860 mm. 【答案】 0.010 6.870 6.860 (2013全国卷T 22(1)测量 d 时，某次游标卡尺 (主尺的最小分度为 1 mm)的 示数如图 2 所示，其读数为_cm. 图 2 【解题关键】 (1)根据游标卡尺确定游标卡尺的精度 (2)正确读出 20 等份游标卡尺的读数 【解析】 d0.9 cm120.05 mm0.9 cm0.060 cm0.960 cm. 【答案】 0.960 1高考考查特点 (1)以实验填空的形式考察测量仪器的使用和读数； (2)考察以基础题为主，考察频次略低 2解题的常见误区及提醒 (1)误认为螺旋测微器无需估读，而游标卡尺需要估读； (2)注意区分游标卡尺的精度 4 考向 1 螺旋测微器的读数 1(2016成都检测)用螺旋测微器测不同规格的金属丝的直径，示数如图 3 所示由 图可读出金属丝的直径为 图甲_mm 图乙_cm 图丙_mm 图丁_cm. 【导学号：25702051】 甲 乙 丙 丁 图 3 【解析】 根据螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数值固定刻度值可动刻 度0.01 mm，读出甲、乙、丙、丁四图的读数值分别是 10.002(13) mm、0.536 5(46) cm、9.205(46) mm、0.570 0 cm 【答案】 10.002 0.536 5 9.205 0.570 0 考向 2 游标卡尺的读数 2某同学用游标卡尺游标卡尺测定四个不同规格金属杆的直径，示数如图 4 甲、乙 、丙、丁所示，则该金属杆直径分别为 甲图：_mm 乙图：_cm 丙图：_cm 丁图：_mm. 甲 5 乙 丙 丁 图 4 【解析】 根据游标卡尺的读数方法：游标卡尺的读数值主尺整毫米数值对齐格 数精度(mm)，读出甲、乙、丙、丁四图的读数值分别是 甲图： d4 mm100.02 mm4.20 mm 乙图： d12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm 丙图： d11 mm50.1 mm11.5 mm1.15 cm 丁图： d5 mm50.05 mm5.25 mm. 【答案】 4.20 mm 1.220 cm 1.15 cm 5.25 mm 1螺旋测微器读数时要估读，以毫米为单位，小数点后必须为 3 位，同时注意固定刻 度上的半刻度是否露出，如第 1 题中图丁半刻度线露出，图甲、乙、丙没露出 2游标卡尺不估读，以毫米为单位，10 分度卡尺，小数点后只有 1 位；20 分度和 50 分度卡尺，小数点后有 2 位 3注意题目要求的单位是否为 mm，若不是则要先以 mm 为单位读数，然后再转变为题 目要求的单位第 1、2 题中毫米和厘米各半 考点 2| 力学基本实验 难度：中低档 题型：实验题 五年 3 考 (2016江苏高考 T11)某同学用如图 5 所示的装置验证机械能守恒定律一 根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于 A 点光电门固定在 A 的正下方，在钢球 6 底部竖直地粘住一片宽度为 d 的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光 电门的挡光时间 t 可由计时器测出，取 v 作为钢球经过 A 点时的速度记录钢球每次下 dt 落的高度 h 和计时器示数 t，计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 Ep与 动能变化大小 Ek，就能验证机械能是否守恒 图 5 (1)用 Ep mgh 计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度 h 应测量释放时的 钢球球心到_之间的竖直距离 A钢球在 A 点时的顶端 B钢球在 A 点时的球心 C钢球在 A 点时的底端 (2)用 Ek mv2计算钢球动能变化的大小用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图 6 所 12 示，其读数为_cm.某次测量中，计时器的示数为 0.010 0 s则钢球的速度为 v_ m/s. 图 6 (3)下表为该同学的实验结果： Ep(102 J ) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 Ek(102 J ) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他发现表中的 Ep与 Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意 他的观点？请说明理由 (4)请你提出一条减小上述差异的改进建议 【解题关键】 解答本题应注意以下三点： (1)小球下落的高度 h 可以由释放时的钢球球心测到钢球在 A 点时的球心，也可以是释 7 放时的钢球顶端测到钢球在 A 点时的顶端 (2)空气阻力造成机械能减少，应有 Ep Ek的结果 (3)改进建议应从造成误差的原因角度思考 【解析】 (1)高度变化要比较钢球球心的高度变化 (2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由 v 代入数据可计算出相应速度(3) dt 从表中数据可知 Ek Ep，若有空气阻力，则应为 Ek Ep，所以不同意他的观点 (4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过 A 点时的速度，因此由 Ek mv2 12 计算得到的 Ek偏大，要减小 Ep与 Ek的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速 度 【答案】 (1)B (2)1.50(1.491.51 都算对) 1.50(1.491.51 都算对) (3)不同 意，因为空气阻力会造成 Ek小于 Ep，但表中 Ek大于 Ep (4)分别测出光电门和球 心到悬点的长度 L 和 l，计算 Ek时，将 v 折算成钢球的速度 v v lL (2014江苏高考 T11)小明通过实验验证力的平行四边形定则 (1)实验记录纸如图 7 所示， O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共 同作用时，拉力 F1和 F2的方向分别过 P1和 P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力 F3的 方向过 P3点三个力的大小分别为： F13.30 N、 F23.85 N 和 F34.25 N请根据图中 给出的标度作图求出 F1和 F2的合力 图 7 (2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验 结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步 探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 实验装置如图 8 甲所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于 O 点，下端 N 挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N，在白纸上记录下 N 的轨 迹重复上述过程，再次记录下 N 的轨迹 8 甲 乙 图 8 两次实验记录的轨迹如图 8 乙所示过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、 b 两点，则实验 中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、 Fb的大小关系为_ (3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有_(填写选项前的字母) A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第 2 次的长度较长 C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第 2 次受到的拉力较大 D两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项 【解题关键】 解答此题应注意以下三点： (1)拉力 F1和 F2的方向分别过 P1、 P2两点，但 、 并不代表 F1和 F2.OP1 OP2 (2)由平行四边形定则求出的合力并不一定与 F3相等 (3)重物重力一定和橡皮筋拉力与水平拉力方向一定时，橡皮筋拉力大小也是一定的 【解析】 根据力的合成法则及平衡条件解题 (1)作出的图示如图所示 (2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力 T 的方向相同， 故水平拉力 F 大小相等，即 Fa Fb. 9 (3)根据题图乙可知，选项 B、D 正确，选项 A、C 错误 (4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差 【答案】 (1)如解析图所示( F 合 4.64.9 N 都算对) (2)Fa Fb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋； 换用弹性好的弹簧) 1高考考查特点 (1)”源于课本，不拘泥于课本”一直是高考实验命题的理念 (2)考查实验的灵魂原理是重中之重 2解题的常见误区及提醒 (1)拘泥于教材实验，死记硬背不知变通是常见错误 (2)注重物理规律在实验仪器和操作中的实现条件是解题的关键 考向 1 “纸带”类实验 3(2016全国甲卷 T22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图 9 所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带 穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过 测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能 图 9 (1)实验中涉及下列操作步骤： 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 10 向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号) (2)图 10 中 M 和 L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果打点 计时器所用交流电的频率为 50 Hz.由 M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物 块脱离弹簧时的速度为_m/s.比较两纸带可知，_(选填“ M”或“ L”)纸带 对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 图 10 【解析】 (1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向 左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是 . (2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由 M 纸带可知物块脱离弹簧 时的速度 v m/s1.29 m/s.比较 M、 L 两纸带，物块脱离弹 xt 2.58 2.57 10 220.02 簧后在相同时间内的位移 M 的比 L 的大，则 M 纸带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的 速度大，即 M 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 【答案】 (1) (2)1.29 M 4某同学利用图 11 甲所示的实验装置，探究小车在均匀长木板上的运动规律 【导学号：25702052】 甲 乙 11 丙 丁 图 11 (1)在小车做匀加速直线运动时打出一条纸带，已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，图乙中所示的是每打 5 个点所取的计数点， x13.62 cm， x45.12 cm，由图中数据 可求得：小车的加速度为_m/s 2，笫 3 个计数点与第 2 个计数点的距离(即 x2)约为 _cm. (2)若用该实验装置“探究 a 与 F、 M 之间的关系” ，要用钩码(质量用 m 表示)的重力表 示小车所受的细线拉力，需满足_，满足此条件做实验时，得到一系列加速度 a 与 合外力 F 的对应数据，画出 a F 关系图象，如图丙所示，若不计滑轮摩擦及纸带阻力的影 响，由图象可知，实验操作中不当之处为_；小车的质量 M_kg；如果实 验时，在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力 F，如图丁所示， 从理论上分析，该实验图线的斜率将_(选填“变大” “变小”或“不变”). (3)为了验证动能定理，在用钩码的重力表示小车所受合外力的条件下，在图甲中的装 置中，用图乙中 1、3 两点间对小车用实验验证动能定理的表达式为_(用题中所 涉及数据的字母表示，两个计数点间的时间间隔用 t 表示) 【解析】 (1)因为打点周期为 T0.02 s，且每打 5 个点取一个计数点，所以每两个 计数点间的时间间隔 t0.1 s；由匀变速直线运动的推论 xm xn( m n)at2得 x4 x13 at2，代入数据解得 a0.50 m/s2；由匀变速直线运动的推论： x2 x1 at2得 x2 x1 at2，代入数据得 x20.041 2 m，即为 4.12 cm. (2)要使细线的拉力等于钩码的重力，应该满足的条件是 M m.由 a F 关系图象可知 实验操作不当之处为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车的质量 M F/ a1 kg. 实验中把钩码的重力作为拉力 F，实际上，由于钩码向下加速运动，拉力小于钩码重 力若在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力 F，则分析可知小 车加速度 a 和拉力 F 的关系图线的斜率变大 (3)实验时保证钩码的重力等于小车所受的合外力，从计数点 1 到计数点 3，合外力对 小车做的功为 mg(x2 x3)计数点 1 对应的速度 v1 ，计数点 3 对应的速度 v3 x1 x22t ，在 1、3 两计数点间对小车用实验验证动能定理的表达式为 mg(x2 x3) x3 x42t 12 (x3 x4)2( x1 x2)2 M8t2 【答案】 (1)0.50 4.12 (2)M m 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 1 变大 (3)mg(x2 x3) (x3 x4)2( x1 x2)2 M8t2 考向 2 “弹簧” “橡皮条”类实验 5(2016武汉二模)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤： 图 12 将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向 如图 12 所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直 向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O1、 O2，记录 弹簧测力计的示数 F，测量并记录 O1、 O2间的距离(即橡皮筋的长度 l)每次将弹簧示数改 变 0.50 N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示测力计： F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中 F2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、 O，橡皮筋的拉力记为 FO O . 在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图 13 所示用两圆珠笔尖成适 当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、 B，橡皮 筋 OA 段的拉力记为 FOA， OB 段的拉力记为 FOB. 图 13 完成下列作图和填空： (1)利用表中数据在图 14 中坐标纸上画出 F l 图线，根据图线求得 l0_cm. 13 图 14 (2)测得 OA6.00 cm， OB7.60 cm，则 FOA的大小为_N. (3)根据给出的标度，在图 15 中作出 FOA和 FOB的合力 F的图示 图 15 (4)通过比较 F与_的大小和方向，即可得出实验结论 【解析】 (1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的 点均匀分布在直线的两侧如图甲所示，由图线可知与横轴的交点 l010.0 cm. 甲 乙 (2)橡皮筋的长度 l OA OB13.60 cm，由图甲可得 F1.80 N，所以 FOA FOB F1.80 N. (3)利用给出的标度作出 FOA和 FOB的图示，然后做以 FOA和 FOB为邻边的平行四边形， 其对角线即为合力 F，如图乙 (4)FO O 的作用效果和 FOA、 FOB两个力的作用效果相同， F是 FOA、 FOB两个力的合力， 14 所以只要比较 F和 FOO 的大小和方向，即可得出实验结论 【答案】 (1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1 均正确) (2)1.80(1.701.90 均正确) (3)如图乙所示 (4)FO O 6某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验 (1)图 16 甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为 7.73 cm；图乙是 在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量 l 为_cm. 甲 乙 丙 图 16 (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项 中规范的做法是_；(填选项前的字母) A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l 与弹力 F 的关系图线，图线的 AB 段明显偏 离直线 OA，造成这种现象的主要原因是_ _. 【解析】 (1)弹簧伸长后的总长度为 14.66 cm，则伸长量 l14.66 cm7.73 cm6.93 cm. (2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的 弹性限度而损坏弹簧. (3)AB 段明显偏离 OA，伸长量 l 不再与弹力 F 成正比，是超出弹簧的弹性限度造成 的 【答案】 (1)6.93 (2)A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度 考向 3 应用图象法处理实验数据 7(2016全国丙卷 T23)某物理课外小组利用图 17 中的装置探究物体加速度与其所受 合外力之间的关系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳 跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共 有 N5 个，每个质量均为 0.010 kg.实验步骤如下： 15 图 17 (1)将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和 钩码)可以在木板上匀速下滑 (2)将 n(依次取 n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余 N n 个钩码仍留在小车内； 用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t 相对于其 起始位置的位移 s，绘制 s t 图像，经数据处理后可得到相应的加速度 a. (3)对应于不同的 n 的 a 值见下表 n2 时的 s t 图象如图 18 所示；由图 17 求出此 时小车的加速度(保留 2 位有效数字)，将结果填入下表. n 1 2 3 4 5 a/(ms 2) 0.20 0.58 0.78 1.00 图 18 (4)利用表中的数据在图 19 中补齐数据点，并作出 a n 图像从图像可以看出：当物 体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比 16 图 19 (5)利用 a n 图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留 2 位有效数字，重力加速 度取 g9.8 ms 2 ) (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项 前的标号) A a n 图线不再是直线 B a n 图线仍是直线，但该直线不过原点 C a n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大 【解析】 (3)根据题图(b)可知，当 t2.00 s 时，位移 s0.78 m，由 s at2，得 12 加速度 a 0.39 m/s 2. 2st2 (4)图像如图所示 (5)小车空载时， n5，加速度为 a1.00 m/s2.由牛顿第二定律得 nm0g( m nm0)a， 代入数据得 m0.44 kg. (6)若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用， n 的数值相同的情况下，加速 度 a 变小，直线的斜率变小绳的拉力等于摩擦力时，小车才开始运动，图像不过原点， 选项 B 正确 17 【答案】 (3)0.39 (4)见解析 (5)0.44 (6)B 8. (2016邯郸模拟2016济南模拟)利用如图 20 所示实验装置探究重物下落过程 中动能与重力势能的转化问题实验操作步骤如下： 图 20 A按实验要求安装好实验装置； B使重物靠近打点计时器，接着先接通电源，后放开纸带，打点计时器在纸带上打下 一系列的点； C如图 21 为一条符合实验要求的纸带， O 点为打点计时器打下的第一个点分别测 出若干连续点 A、 B、 C、与 O 点之间的距离 h1、 h2、 h3、 图 21 (1)已知打点计时器的打点周期为 T，重物质量为 m，重力加速度为 g，结合实验中所 测得的 h1、 h2、 h3，可得纸带从 O 点下落到 B 点的过程中，重物增加的动能为_， 减少的重力势能为_ (2)取打下 O 点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度 h 时所对应的动能 Ek和重力势能 Ep，建立坐标系，横轴表示 h，纵轴表示 Ek和 Ep，根据测得的数据在图 22 中绘出图线和图线.已求得图线斜率的绝对值为 k1，图线的斜率的绝对值为 k2.则 可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为_(用 k1和 k2 表示) 图 22 18 【解析】 (1) B 点的瞬时速度 vB ，则重物动能的增加量 Ek mv h3 h12T 12 2B ，重力势能的减少量为 Ep mgh2. m h3 h1 28T2 (2)图线的斜率不同，原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功根据动能定理 得， mgh Ffh mv2，则 mg Ff ，图线斜率 k1 mg，图线斜率 k2 ，知 12 12mv2h mghh 12mv2h k1 Ff k2，则平均阻力 Ff k1 k2.所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受 重力的比值为 . k1 k2k1 【答案】 (1) mgh2 (2) m h3 h1 28T2 k1 k2k1 纸带的三大应用 1确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计 算，一般每五个点(或每隔四个点)取一个计数点，这样时间间隔为 t0.025 s0.1 s. 2求瞬时速度 做匀变速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所示， 求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔 T 的两段位移 xn和 xn1 ，则打 n 点时的速度 vn . xn xn 12T 3求加速度 (1)利用 a 求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下，可利用 xT2 x xn1 xn aT2求加速度 a. (2)逐差法： a a1 a2 a33 x4 x5 x6 x1 x2 x39T2 (3)两段法：把图中 x1、 x2、 x3、 x4、 x5、 x6分成时间相等(均为 3T)的两大段，则由 19 x x aT2得：( x4 x5 x6)( x1 x2 x3) a(3T)2，解出的 a 与上面逐差法结果相等， 但却要简单得多 (4)图象法： 由 vn ，求出相应点的速度 xn xn 12T 确定各计数点的坐标值( v1， T)、( v2,2T)、( vn， nT) 画出 v t 图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度 考点 3| 力学创新实验 难度：低档 中档 高档 题型：实验填空题 五年 2 考 (2015全国卷T 22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥 最低点时的速度的实验所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分 的半径为 R0.20 m) (a) (b) 图 23 完成下列填空： (1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图 23(a)所示，托盘秤的示数为 1.00 kg； (2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为 _kg； (3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧此过程中托 盘秤的最大示数为 m；多次从同一位置释放小车，记录各次的 m 值如下表所示 序号 1 2 3 4 5 m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_N；小车通 过最低点时的速度大小为_m/s.(重力加速度大小取 9.80 m/s2，计算结果保留 2 位 有效数字) 【解题关键】 关键语句 信息解读 20 小车静置于凹形桥时 物体处在平衡状态 小车通过凹形桥速度的大小 根据牛顿第二定律由最低点的向心力求出 【解析】 (2)题图(b)中托盘秤的示数为 1.40 kg. (4)小车经过最低点时托盘秤的示数为 m kg1.81 1.80 1.75 1.85 1.75 1.905 kg 小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 F( m1.00) g(1.811.00)9.80 N7.9 N 由题意可知小车的质量为 m(1.401.00) kg0.40 kg 对小车，在最低点时由牛顿第二定律得 F m g m v2R 解得 v1.4 m/s. 【答案】 (2)1.40 (4)7.9 1.4 (2012江苏高考 T11)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图 24 所示的装置进行实验实验中，当木块 A 位于水平桌面上的 O 点时，重物 B 刚好接触地 面将 A 拉到 P 点，待 B 稳定后静止释放， A 最终滑到 Q 点分别测量 OP、 OQ 的长度 h 和 s.改变 h，重复上述实验，分别记录几组实验数据 【导学号：25702053】 图 24 (1)实验开始时，发现 A 释放后会撞到滑轮请提出两个解决方法 (2)请根据下表的实验数据作出 s h 关系的图象. h/cm 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 s/cm 19.5 28.5 39.0 48.0 56.5 21 (3)实验测得 A、 B 的质量分别为 m0.40 kg、 M0.50 kg.根据 s h 图象可计算出 A 木块与桌面间的动摩擦因数 _.(结果保留一位有效数字) (4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致 的测量结果_(选填“偏大”或 “偏小”) 【解题关键】 解此题的关键有两点： (1)当木块 A 位于水平桌面上的 O 点时，重物 B 刚好接触地面，则 A 由 P 到 O 做匀加速 直线运动， A 由 O 到 Q 做匀减速直线运动 (2)利用运动学公式和牛顿第二定律推导动摩擦因数与 s、 h 的关系 【解析】 (1) A 释放后撞到滑轮是因为 B 对 A 做的功过多或 A 克服摩擦力做功少，若 要不撞滑轮则可减少 B 对 A 做的功或增大摩擦力做的功，方法有减小 B 的质量或减小 h(B 下落的高度)；增大 A 的质量或增大 O 到滑轮的距离；亦可增加细线长度，任选两法即可 (2)如图所示 (3)设 A 到 O 点时速度为 v，则 PO 段有： v202 a1h， OQ 段有：0 v22 a2s，故 s h 图象的斜率 k ，由牛顿运动定律知：在 PO 段： Mg mg ( M m)a1，得 a1 sh a1a2 ， OQ 段： mg ma2， a2 g ，将 a1、 a2代入 k 可得： ， Mg mgM m a1a2 Mk M m m 由图象得出 k ，代入上式可得 0.4. 3940 (4)因滑轮轴摩擦产生的效果相当于 A 与桌面间摩擦力，使得 A 与桌面间摩擦力比实际 的大，即导致 测量结果偏大 【答案】 (1)减小 B 的质量；增加细线的长度(或增大 A 的质量；降低 B 的起始高度) (2)见解析图 (3)0.4 (4)偏大 (2015江苏高考 T11)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运 动规律实验装置如图 25 所示，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电 22 图 25 (1)下列实验操作中，不正确的有_ A将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B纸带穿过限位孔，压在复写纸下面 C用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 D在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 (2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验”)，将磁铁从管口处释放，打出一条 纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为 O 点，每隔一个计时点取一个计数点，标为 1,2，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到 O 点的距离，记录在纸带上，如图 26 所示 图 26 计算相邻计时点间的平均速度 ，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表请将表中v 的数据补充完整. 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 (cm/sv ) 24.5 33.8 37.8 _ 39.5 39.8 39.8 39.8 (3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是 _；磁铁受到阻尼作用的变化情况是_ (4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作(记为“实验 ”)，结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同请问实验是为了说 明什么？对比实验和的结果可得到什么结论？ 【解题关键】 解此题应注意以下三点： (1)为减小纸带与限位孔之间的阻力，实验时应保持纸带竖直 (2)实验时应先接通打点计时器的电源，再释放纸带 (3)每隔一个计时点取一个计数点，则两计数点之间的计时间隔为 0.04 s. 23 【解析】 (1)为了探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，应让铜管 竖直地固定在限位孔正下方，避免小磁铁下落时与铜管发生碰撞，选项 A 正确；纸带穿过 限位孔，要压在复写纸下面，使打点计时器工作时纸带上点迹清晰，选项 B 正确；用手只 捏住磁铁，不能使纸带保持竖直，磁铁下落时纸带与打点计时器间有较大阻力，故应捏住 纸带的上端，让磁铁从静止释放，选项 C 不正确；应先接通打点计时器的电源再松开纸带， 选项 D 不正确 (2)计数点“4”的速度用它两侧计时点之间的平均速度来表示，故 v4 5.60 4.040.04 cm/s39.0 cm/s. (3)由各计数点速度表可以看出，磁铁运动的速度逐渐增大到 39.8 cm/s，表明磁铁受 到的阻尼作用也是逐渐增大的，最后和重力平衡 (4)实验中磁铁在塑料管中下落的运动规律与自由落体规律几乎相同，说明磁铁在塑 料管中下落几乎不受阻尼作用对比实验和，可以看出磁铁在铜管中受到的阻尼作用 主要是电磁阻尼作用 【答案】 (1)CD (2)39.0 (3)逐渐增大到 39.8 cm/s 逐渐增大到等于重力 (4) 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻 尼作用 1高考考查特点 (1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验 (2)将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图象法、逐差法，融 入实验的综合分析之中 2解题的常见误区及提醒 (1)不分析试题的情景，生搬硬套教材实验，错误的应用实验结论 (2)进行实验时要注重实验的细节，不能结合实验的器材和数据以及物体的受力情况进 行分析 考向 1 实验原理的设计与创新 9(2016郑州二模)为了研究发生形变后的弹簧对其他物体做功的本领，小华同学选 用不同弹簧 A、 B 和重物 G 进行实验，弹簧 A、 B 原来的长度相等，一端固定，另一端与水 平放置的重物 G 相连，如图 27 所示他们先后压缩弹簧 A、 B 并将其释放，弹簧释放过程 中将重物 G 推动的距离为 s(s1s2s3)，如图(b)、(c)和(d)所示，图(c)、(d)中的弹簧 A、 B 压缩的程度相同请仔细观察实验现象，归纳得出初步结论 24 图 27 (1)分析比较图(a)、(b)和(c)中弹簧的压缩程度、重物 G 的移动距离以及相关条件， 可得：_. (2)分析比较图(a)、(c)和(d)中弹簧的压缩程度、重物 G 的移动距离以及相关条件， 可得：_. 【解析】 (1)图(a)、(b)和(c)中，选取相同的弹簧 A(或 B)，图(b)中弹簧压缩程度 小于图(c)中弹簧压缩程度，弹簧对重物 G 做功，重物 G 移动的距离 s1s2，说明(c)图中弹 簧做功本领比(b)图中弹簧做功本领强；据此可以得出结论：同一弹簧形变程度越大，做功 本领越强 (2)图(c)和(d)中，不同弹簧 A 和 B 原来的长度相等，压缩程度相同，弹簧对重物 G 做 功，重物 G 移动的距离 s2s3，说明(d)图中 B 弹簧做功本领比(c)图中 A 弹簧做功本领强； 据此可以得出结论：原来长度相同的不同弹簧，形变程度相同时，做功本领不同 【答案】 (1)同一弹簧形变程度越大，做功本领越强 (2)原来长度相同的不同弹簧， 形变程度相同时，做功本领不同 考向 2 实验器材的等效与替换 10如图 28 甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上安装 了一个光电门 B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感 器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块及遮光条都从位置 A 处由静止释放 【导学号：25702054】 甲 乙 丙 图 28 25 (1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度 d，如图乙所示，则 d_mm. (2)实验时，将滑块从 A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门 B 的时 间 t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_ (3)改