2019届高考物理二轮复习 第二部分 题型研究二 实验题如何创满分学案.doc

题型研究二 第一讲力学实验基础命题点点点突破根基牢一、5年高考统计分析明考情命题角度考题考查内容分值力学实验基本要求、研究匀变速直线运动及其“发展型实验”2017卷T22滴水计时器代替打点计时器、根据水滴位置确定运动状态、求瞬时速度和加速度5分2017卷T22利用光电门分析滑块的运动、平均速度、速度公式、vt图像6分探究弹力和弹簧伸长的关系及其“发展型实验”2014卷T23探究弹簧劲度系数与长度(圈数)的关系、数据处理、图像分析9分弹簧测力计的使用、验证力的平行四边形定则及其“发展型实验”2018卷T22测量弹簧的劲度系数、游标卡尺读数5分2017卷T22测力计读数、作图、平行四边形定则6分验证牛顿运动定律及其“发展型实验”2016卷T23作图、an图像分析、数据计算、平衡摩擦力、牛顿第二定律、整体隔离法10分2014卷T22作图、误差分析、提出改进措施、整体隔离法、牛顿第二定律6分探究动能定理及其“发展型实验”验证机械能守恒定律及其“发展型实验”2016卷T22通过自由落体运动分析纸带点迹求解速度、加速度，根据牛顿第二定律求交流电频率5分验证动量守恒定律及其“发展型实验”2014卷T35(2)光电计时器、打点计时器、动量守恒定律、误差计算10分力学“创新型实验”2018卷T23测动摩擦因数、弹簧秤的读数、作图、图像分析、平衡条件9分2018卷T22测反应时间、自由落体规律、减小误差的措施6分2016卷T22探究弹簧的弹性势能、实验步骤、通过纸带求速度6分2015卷T22测玩具小车过凹形桥最低点的速度、托盘秤读数、牛顿第二定律6分2015卷T22通过纸带求加速度、速度，根据牛顿第二定律求动摩擦因数6分二、实验关键问题归纳抓共性物理考试大纲规定的七个力学实验，包括研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律等，这些实验都离不开力、长度、速度或加速度的测量，离不开让物体运动起来。其中长度的测量可用刻度尺、游标卡尺或螺旋测微器，现对力、速度、加速度的测量方法及使物体由静止开始运动的方法加以分析。(一)把力测出来方法仪器器材应用举例基本法测力计力传感器验证力的平行四边形定则等平衡法测力计、天平探究弹力和弹簧伸长的关系等替代法天平验证牛顿运动定律，探究动能定理等(二)让物体动起来方法操作应用举例牵引法重物拉线跨过定滑轮牵引小车或滑块在轨道上运动研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，探究动能定理等弹射法小车或滑块在伸长的橡皮筋作用下由静止射出探究动能定理等物体在压缩的弹簧作用下由静止射出探究弹性势能等落体法重物自由落体验证机械能守恒定律，测量重力加速度等自滑法物体由静止无初速释放后沿斜面下滑验证牛顿运动定律，探究动能定理，验证动量守恒定律等(三)把速度测出来方法主要仪器器材操作应用举例纸带法交流电源、打点计时器、刻度尺测出计数点间距，由打出某点前后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，探究动能定理，验证机械能守恒定律，验证动量守恒定律等光电门法光电门、螺旋测微器或游标卡尺测出遮光条的宽度及遮光时间，由遮光时间内的平均速度代替物体经过光电门时的速度续表方法主要仪器器材操作应用举例平抛法竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度验证动量守恒定律等弹簧、刻度尺、天平探究弹性势能等圆周法竖直平面内的圆弧轨道、力传感器、天平等力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度探究动能定理，验证机械能守恒定律等反过来由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度探究向心力等(四)把加速度测出来方法原理与操作应用举例公式法利用纸带或频闪照片，以最常见的6段位移为例，逐差法计算加速度的公式为a研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，测重力加速度等由物体运动轨道上的两光电门分别测出两个时刻的速度及对应位移，根据v2v022ax计算加速度图像法算出选定计数点的速度，建立vt图像，由图像斜率计算加速度根据v0at建立t图像，由图像斜率计算加速度，但要注意，加速度等于图像斜率的2倍，此外纵轴截距表示初速度三、常考实验练中自检查缺漏实验一探究弹力和弹簧伸长的关系测出弹簧在弹性限度内的伸长量或伸长后的长度及对应弹力，作出弹力与伸长关系图像，或作出弹力与弹簧长度关系图像。若图像为直线，说明弹簧的弹力与伸长量成正比，图像斜率表示弹簧的劲度系数。对点训练1(2018银川一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻弹簧连接起来进行探究(如图)。(1)某次测量如图所示，指针示数为_ cm。(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB，用下表中数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m (重力加速度g取10 m/s2)；由表中数据_(选填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数。 钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36解析：(1)刻度尺读数需估读到最小刻度的下一位，指针示数为16.00 cm。(2)由表格中的数据可知，当弹力的变化量F0.5 N时，弹簧形变量的变化量为x4.02 cm，根据胡克定律知：k1 N/m12.4 N/m；结合LA和LB示数的变化，可以得出弹簧形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧的劲度系数。答案：(1)16.00(15.9516.05均可)(2)12.4(12.212.6均可)能实验二验证力的平行四边形定则先用两个弹簧测力计互成角度的拉橡皮条，再用一个弹簧测力计将橡皮条拉到同一结点位置，分别记下测力计的示数F1、F2和F及细绳套的方向，并用同一标度分别作出力的图示，并用平行四边形定则作出F1、F2的合力F，然后比较合力F与F的大小和方向。对点训练2(2018聊城二模)在验证力的平行四边形定则的实验中，某同学进行的实验步骤是：a如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端栓上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计；b沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小，用笔在两绳的拉力方向上分别标记B、C两点，并分别将其与O点连接，表示两力的方向；c再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向。(1)步骤b、c中，都将橡皮筋的活动端拉至O点，这样做的目的是_。(2)图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示，其中_是F1和F2合力的实际测量值。(3)某次测量如图丙所示，两个弹簧测力计M、N的拉力方向互相垂直，即90。若保持弹簧测力计M的示数不变，当角由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在O点，可采用的办法是_。A增大N的示数，减小角B减小N的示数，减小角C减小N的示数，增大角D增大N的示数，增大角解析：(1)用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是与F1、F2共同作用的效果相同。(2)F1和F2合力的实际测量值是用一根弹簧测力计拉的，不是根据平行四边形定则作出的，故F是F1和F2合力的实际测量值。(3)由题意可知：保持O点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计M的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形，画出受力分析图如图所示。所以由图可知角逐渐变小时，N的示数减小，同时角减小。答案：(1)使F与F1、F2共同作用的效果相同(2)F(3)B实验三研究匀变速直线运动选择匀变速直线运动规律或推论，测出与加速度有关的物理量，再由实验原理计算加速度，或利用测得量作出有关的线性图像，再由图像斜率计算加速度，注意并不一定斜率就等于加速度，比如t图像中加速度等于斜率的2倍。对点训练3(2018梅州二模)如图甲所示，是研究小车做匀变速直线运动规律的实验装置，打点计时器所接的交流电源的频率为f50 Hz，试问：(1)实验中，必要的措施是_。A细线必须与长木板平行B小车必须具有一定的初速度C小车质量远大于钩码质量D必须平衡小车与长木板间的摩擦力(2)如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是刚打好的纸带上7个连续的点。从图乙中可读得s6_ cm，计算F点对应的瞬时速度的表达式为vF_。(3)如图丙所示，是根据实验数据画出的v22s图线(v为各点的速度大小)，由图线可知小车运动的加速度为_ m/s2。(保留两位有效数字)解析：(1)实验中，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，选项A正确；实验中让小车由静止释放，不需要初速度，选项B错误；此实验不需要使得小车质量远大于钩码质量，选项C错误；此实验没必要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项D错误。(2)从题图乙中可读得s66.00 cm，计算F点对应的瞬时速度的表达式为vF。(3)由图线可知小车运动的加速度为a m/s20.50 m/s2。答案：(1)A(2)6.00(3)0.50(0.02)实验四验证牛顿运动定律控制物体质量不变，改变合力测出对应加速度，作出加速度与合力图像，若图像为过原点的倾斜直线，说明在质量一定时加速度与合力成正比；控制物体所受合力不变，改变物体质量测出对应加速度，作出加速度与质量倒数图像，若图像为过原点的倾斜直线，说明在合力一定时加速度与质量成反比。对点训练4如图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。图中A为小车，B为砝码及砝码盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50 Hz交流电。小车A的质量为M，砝码及砝码盘B的质量为m。(1)下列说法正确的是_。A实验时应先平衡摩擦力，以后改变小车质量时，不必重新平衡摩擦力B实验时应先接通电源后释放小车C细线的拉力等于砝码及砝码盘B的重力D小车A的质量不变，不断增加砝码及砝码盘B的质量，小车的加速度不会超过重力加速度g(2)实验后，测得的aF图像为如图2中的图线丙，图线不经过坐标原点的原因是_。解析：(1)平衡摩擦力后假设木板倾角为，则有：fmgsin mgcos ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故A正确；实验时应先接通电源后释放小车，故B正确；实际上细线的拉力FMamg，故Fmg，故C错误；加速度a，随m的增大小车的加速度逐渐增大且无限趋近于g，不会超过g，故D正确。(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，小车不动的情况。故图线丙说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。答案：(1)ABD(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足实验五探究动能定理测出物体运动过程中合力的功，测出做功始末物体的速度、物体的质量，计算出做功始末物体动能增量，比较动能增量与合力的功，看两者是否相等。或作出动能增量与合力的功关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。对点训练5(2019届高三青岛模拟)某同学用如图甲所示的装置，研究细绳对小车的拉力做功与小车动能变化的关系。通过改变动滑轮下所挂钩码的个数可以改变细绳对小车的拉力，实验所用钩码质量均为m。(1)关于本实验，下列说法正确的是_。A实验时，小车应靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数B本实验不需要平衡摩擦力C实验过程中，动滑轮和所挂钩码所受的重力等于弹簧测力计示数的2倍D实验中不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量(2)某次实验时，所挂钩码的个数为2个，记录的弹簧测力计示数为F，小车质量为M，所得到的纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为T，两相邻计数点间的距离分别为s1、s2、s3、s4，该同学分析小车运动过程中的BD段，在操作正确的情况下应该有等式_成立。解析：(1)实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故A错误；探究外力做功与速度变化关系的实验，要求合力为拉力，所以要平衡摩擦力，故B错误；实验过程中，设所挂钩码和动滑轮的质量为m，根据牛顿第二定律可知a，动滑轮和所挂钩码所受的重力大于弹簧测力计示数的2倍，故C错误；拉力可以由弹簧测力计测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量，故D正确。(2)小车运动过程中的BD段合力做功为WF(s2s3)，动能的变化量EkMvD2MvB2M2M2，所以操作正确的情况下应该有等式F(s2s3)M2M2。答案：(1)D (2)F(s2s3)M2M2实验六验证机械能守恒定律物体只在重力做功的情况下运动，测出运动过程中两个状态的速度，算出减少的重力势能与增加的动能，比较两者是否相等。或作出重力势能减少量与动能增加量关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。运动物体质量是否需测出，视具体实验而定。对点训练6(2018西安联考)用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒，m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知m150 g、m2150 g，则(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5_ m/s。(2)在打点05过程中系统动能的增加量Ek_ J，系统重力势能的减少量Ep_ J(取当地的重力加速度g10 m/s2)。(3)若同学作出的v2h图像如图丙所示，则当地的实际重力加速度g_ m/s2。解析：(1)根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以知道打下计数点5时的速度为：v5 m/s2.4 m/s。(2)在打点05过程中系统动能的增量Ek(m1m2)v20.576 J；系统重力势能的减小量等于物体重力做的功，故：Ep(m2m1)gh0.60 J。(3)根据机械能守恒知：(m1m2)v2(m2m1)gh解得：v2ghghgh所以图像的斜率大小表示kg4.85，所以g9.7 m/s2。答案：(1)2.4(2)0.5760.60(3)9.7实验七验证动量守恒定律本实验可利用不同的方案验证，具体如下：实验方案实验装置利用气垫导轨完成一维碰撞实验滑块速度的测量v用两摆球碰撞验证动量守恒定律摆球速度的测量v在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律小车速度的测量v利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律速度与平抛运动的水平位移成正比对点训练7(2018湖南衡阳三次联考)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门。水平平台上A点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为水平面，当地重力加速度大小为g。采用的实验步骤如下：A在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；B用天平分别测出小滑块a(含挡光片)和小球b的质量ma、mb；C在a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；D细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；E记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；F小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离s；G改变弹簧压缩量，进行多次测量。(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_ mm。(2)该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证a、b两物体弹开后的动量大小相等，即 _ (用上述实验所涉及物理量的字母表示)。解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm，可动刻度读数为0.015.0 mm0.050 mm，所以最终读数为：3.5 mm0.050 mm3.550 mm。(2)烧断细线后，a向左运动，经过光电门，根据速度公式可知，a经过光电门的速度为：va；故a的动量为：pamab离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：hgt2svbt解得：vbs动量大小：pbmbs若动量守恒，设向右为正，则有：0mbvbmava即mambs。答案：(1)3.550(2)mambs8(2018河南名校二模)如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d_ mm。(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门的右侧，质量为m1的滑块1从光电门的右侧向左运动，穿过光电门与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门的时间t、滑块2和滑块1依次通过光电门的时间t2和t1。本实验中两个滑块的质量大小关系应为_。若等式_成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒(用题中的所给的字母表示)。解析：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d1.3 cm0.05 mm1613.80 mm。(2)滑块1穿过光电门1的速度：v；滑块1穿过光电门2的速度：v1；滑块2穿过光电门2的速度：v2；若动量守恒，则m1m1m2，即；为防止碰后m1反弹，则两滑块的质量关系是m1m2。答案：(1)13.80(2)m1m2力学实验基础保分练 1(2018全国卷)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为_ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_ N/m(保留三位有效数字)。解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm150.05 mm37.75 mm3.775 cm。弹簧形变量x(3.7751.950)cm1.825 cm，砝码平衡时，mgkx，所以劲度系数k N/m53.7 N/m。答案：3.77553.72(2018天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误。同一次实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点O的位置应相同，不同次实验结点O的位置可以不同，故B正确。为减小弹簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故C正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D错误。(2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选B。答案：(1)BC(2)B3(2019届高三烟台模拟)A、B两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。(1)实验装置如图甲所示，打出了一条纸带如图乙所示，计时器所用交流电源的频率为50 Hz，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为_ m/s2(结果保留两位有效数字)。(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图丙中A、B两条直线，图线斜率为_，则A、B两同学用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为A_B(选填“大于”“小于”或“等于”)。解析：(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带，用公式xat2求解加速度，关键弄清公式中各个量的物理意义，x为连续相等时间内的位移差，t为连续相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t0.1 s，x(6.496.34)102 m1.5103 m，得加速度a0.15 m/s2。(2)当没有平衡摩擦力时有：Ffma，故ag，即图线斜率为，纵轴截距的大小为g，观察图线可知AB。答案：(1)0.15(2)小车质量的倒数大于4(2018河南南阳一中模拟)下面几个实验都用到了打点计时器。运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验(1)运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验是否需要平衡摩擦阻力？_(选填“是”或“否”)。(2)如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用交流电的频率为50 Hz，图中刻度尺的最小分度为1 mm，请问该条纸带是以四个实验哪一个实验时得到的？_(填实验的代码)。(3)由如图丁的测量，打C点时纸带对应的速度为_ m/s(保留三位有效数字)。解析：(1)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，小车存在阻力，对其规律的研究没有影响，因此不需要平衡摩擦力。(2)根据推论公式xaT2可以判断物体做匀变速直线运动，并求出加速度a9.80 m/s2，由加速度大小可知，纸带属于验证机械能守恒定律的实验得到的。(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，vC m/s1.50 m/s。答案：(1)否(2)(3)1.50(1.491.52均可)5(2018齐鲁名校协作体联考)某同学利用倾斜气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示。其主要实验步骤如下：a用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图乙所示；b读出导轨标尺的总长L0，并用直尺测出导轨标尺在竖直方向的高度H0；c读出滑块释放处挡光条与光电门中心之间的距离s；d由静止释放滑块，从数字计时器(图甲中未画出)上读出挡光条通过光电门所用的时间t。回答下列问题：(1)由图乙读出l_ mm。(2)_(选填“有”或“没有”)必要用天平称出滑块和挡光条的总质量M。(3)多次改变光电门位置，即改变距离s，重复上述实验，作出随s的变化图像，如图丙所示，当已知量t0、s0、l、H0、L0和当地重力加速度g满足表达式_时，可判断滑块下滑过程中机械能守恒。解析：(1)游标尺上共有20小格，精确度为0.05 mm，用游标卡尺测量挡光条的宽度l8 mm0.054 mm8.20 mm。(2)欲验证机械能守恒定律，即Mgssin M2，为气垫导轨与水平面间的夹角，只需验证gssin 2，可见没有必要测量滑块和挡光条的总质量M。(3)由几何知识得sin ，当ss0，tt0时有。答案：(1)8.20(2)没有(3) 6(2018东北三省四市二模)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用两个光电门以及滑块A和B来探究动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mBb调整气垫导轨，使导轨处于水平c给B一个水平向左的初速度，记录B通过光电门2的挡光时间为tBdB与静止在导轨上的A发生碰撞后，A向左运动通过光电门1的挡光时间为tA，B向右运动通过光电门2的挡光时间为tB(1)实验中测得滑块B上遮光条的宽度为dB，还应测量的物理量是_。(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式_成立，即可验证动量守恒定律。解析：(1)由于滑块上遮光条的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度，所以还应测量的物理量是滑块A上遮光条的宽度dA。(2)由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，在碰撞前系统的动量为mB，取向左为正方向，故在碰撞后系统的动量为mAmB，则根据动量守恒有：mBmAmB，即可验证动量守恒定律。答案：(1)滑块A上遮光条的宽度dA(2)mBmAmB 7(2018保定一模)几个同学在旱冰场闲聊时说起了滑旱冰的物理学知识，于是大家想要粗略验证动量守恒定律，设计好方案后按下列步骤进行：a在宽阔水平的场地上选取两个基准点为原点，分别沿相反方向画射线，选取一定长度为标度画上刻度；b两个同学穿好旱冰鞋分别站立在一个原点上，对推，旁边同学用智能手机跟拍；c改变对推人数，比如一方两个同学相互抱住，另一方一个同学，旁边同学拍下运动场景；d选取同学的运动轨迹基本沿着射线的视频，从视频中得到一些相关数据。请回答：(1)要完成实验目的，选出下列你认为需要用到的数据_。A本地重力加速度gB对推双方的质量m1、m2C对推双方滑行的标度数目n1、n2D互推过程的时间E旱冰鞋与地面之间的摩擦因数(2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式_。(3)写出可能影响验证的某一个因素_。解析：(1)要验证的关系是：m1v1m2v2；而v1，v2，即m1m2，即m1m2。则需要用到的数据是：对推双方的质量m1、m2以及对推双方滑行的标度数目n1、n2，故选B、C。(2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式为m1m2。(3)可能影响验证的某一个因素：双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等。答案：(1)BC(2)m1m2(3)双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等8(2018开封模拟)某同学验证动能定理的实验装置如图甲所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度。(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度d_ cm。(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用细绳通过滑轮连接在滑块上。让滑块恰好在A点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为_(用题目中所给的物理量符号表示)。(3)为验证从A B过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为_(用题目中所给的物理量符号表示)。解析：(1)宽度d(110.4)mm11.4 mm1.14 cm。(2)由于滑块在A点静止，因此滑块的下滑分力等于易拉罐及细沙的总重力mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，其受到的合外力等于mg。(3)本实验应该验证mgLMv2，而到达B点时的速度v，代入可得mgLM2。答案：(1)1.14(2)mg(3)mgLM第二讲力学实验创新命题点系统归纳思维活近几年高考实验追求创新变化的命题态势持续不变，而且这些创新型问题都能在教材中找到原型，下面以3个常考的创新点为例，选摘经典问题结合教材内容感悟高考命题的变化及对策。创新点一测定重力加速度重力加速度的测定是力学实验的创新热点，可有以下几种常见方案。利用落体测重力加速度(忽略阻力)运动组合物体系统打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图像法求g光电门计时，原理为v2v022gx(也可以利用频闪照片)滴水法计时，原理为h，可以利用图像求g匀速圆周运动计时，xgT2(也可以测量转速)(m1m2)v2(m2m1)gh再创新：可以验证牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律创新演练1(2019届高三贵阳模拟)某同学用如图甲所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50 Hz，在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所测量数据及其标记符号如图乙所示。该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：方法A：由g1，g2，g5取平均值g8.667 m/s2；方法B：由g1，g2，g3取平均值g8.673 m/s2。从数据处理方法看，选择方法_(选填“A”或“B”)更合理，方法A中对实验结果起作用的数据有_(选填x1、x2、x3、x4、x5、x6)；本实验误差的主要来源有_(写出两条)。解析：在方法A中，根据数学知识可知，只有x1、x6起作用；方法B：，因此六组数据都起作用，故方法B数据应用充分，更合理一些。这样可以减少实验的偶然误差。本实验误差的主要来源有：空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等。答案：Bx1、x6空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等2(2018淄博二模)某同学用如图甲所示实验装置来测量重力加速度。在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有8个钩码，每个钩码的质量为m。(1)用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度如图乙所示，则宽度d_ cm。(2)某同学打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为_(用题中所给字母表示)。(3)每次实验时将所挂钩码中的1个移放到滑块上的方盒中且从同一位置释放滑块，测得挡光片距光电门的距离为L。若所挂钩码的个数为n，挡光片通过光电门的时间为t，通过多次实验测得的数据绘出如图丙所示的n图线，已知图线斜率为k，则当地的重力加速度g_(用题中所给字母表示)。解析：(1)游标卡尺的主尺读数为5 mm40.05 mm5.20 mm0.520 cm，所以宽度d0.520 cm。(2)极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，则滑块通过光电门的速度v。(3)滑块通过光电门的速度v根据v202aL得2aL，因为a，代入计算得出n，图线的斜率k，计算得出g。答案：(1)0.520(2)(3)3(2018济宁模拟)一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量与对应时间t的比值定义为角加速度(即)。我们用电磁打点计时器、刻度尺、游标卡尺、纸带(厚度不计)、复写纸来完成下述实验。(打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，A、B、C、D、为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出)实验步骤如下：如图甲所示，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；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(即角加速度恒定)；经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。请回答下列问题：(1)由图乙可知，圆盘的直径为_ cm。(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度大小为_ rad/s。(结果保留三位有效数字)(3)圆盘转动的角加速度大小为_ rad/s2。(结果保留三位有效数字)解析：(1)由题图乙可知游标尺的分度为0.05 mm，主尺上为6.0 cm，游标尺上的第0个刻度线和主尺对齐，所以读数为6.0 cm0.050 mm6.000 cm，即可得该圆盘的直径d6.000 cm。(2)由题意知，纸带上每两点的时间间隔T0.10 s，打下计数点D时，纸带运动速度大小为：vD m/s0.45 m/s此时圆盘转动的角速度为D rad/s15.0 rad/s。(3)纸带运动的加速度大小为a，设角加速度为，则，代入数据解得：28.0 rad/s2。答案：(1)6.000(2)15.0(3)28.0创新点二测定动摩擦因数测定动摩擦因数实验一般结合在“研究匀变速直线运动”“验证牛顿运动定律”或“探究动能定理”等实验中考查。实验的原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或能量守恒定律等计算动摩擦因数。实验方法创新思维实验原理将研究运动物体转化为研究静止物体利用F弹FfFN求让物块先做加速运动，当重物掉到地面上之后物块做匀减速直线运动减速运动中，利用逐差法求加速度，利用Fmgma进一步求将动摩擦因数的测量转化为角度的测量利用agsin gcos 求(a通过逐差法求解)将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量利用vB2vA22as和动力学知识得到将动摩擦因数转化为速度测量，并营造多过程切入水平滑动情景AB过程中，机械能守恒；CD过程中，物块Q做平抛运动；BC过程中，对物块Q只有摩擦力做功，利用WfEkCEkB，进一步求创新演练1(2018石家庄二模)为测定小滑块与水平木板间的动摩擦因数，选用的实验器材为：带挡光片的小滑块、光电门、数字毫秒计、弧形斜面、游标卡尺、刻度尺，器材安装如图甲所示。(1)用游标卡尺测量挡光片宽度d如图乙所示，则d_ mm。(2)小滑块从弧形斜面上某位置由静止释放，读出小滑块上挡光片通过光电门时数字毫秒计的示数t；用刻度尺量出小滑块停止运动时，滑块上的挡光片中心与光电门间的水平距离L；小滑块与水平木板间的动摩擦因数_ (用物理量d、L、t、g表示)。(3)实验中将挡光片通过光电门的平均速度当作小车通过光电门的瞬时速度，这样处理测得的小滑块与水平木板间的动摩擦因数与真实值相比_(选填“偏大”“偏小”或“无偏差”)。解析：(1)游标卡尺的读数为d5 mm16 mm5.80 mm。(2)小滑块通过光电门的速度为v，根据动能定理可得mgL0m2，解得。(3)小滑块做匀减速直线运动，因为小滑块通过光电门的速度为其平均速度，即中间时刻时的速度，此时挡光片中心已经通过光电门，相比中心通过光电门的速度偏小，根据mgL0mv2可得，故测量值偏小。答案：(1)5.80(2)(3)偏小2(2018武汉模拟)某同学用如图甲所示的实验装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。将木块从倾角为的木板上由静止释放，与位移传感器连接的计算机描绘出了木块相对传感器的位置随时间变化的规律，如图乙中的曲线所示。图中木块的位置从x1到x2、从x2到x3的运动时间均为T。(1)根据图乙可得，木块经过位置x2时的速度v2_，木块运动的加速度a_。(2)现测得T0.1 s，x14 cm，x29 cm，x316 cm，37，可求得木块与木板之间的动摩擦因数_ (sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2，结果保留一位有效数字)。(3)若只增大木板的倾角，则木块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图乙中的曲线 _。(选填图线序号、或)解析：(1)由题意可知，木块沿木板向下做匀加速直线运动，由于从x1到x2、从x2到x3的运动时间均为T，所以v2，由匀变速直线运动的规律可知，(x3x2)(x2x1)aT2，解得：a。(2)将数据代入a，解得a2 m/s2由牛顿第二定律可知，agsin 37gcos 37，解得：0.5。(3)由牛顿第二定律可知，agsin gcos ，当增大时，加速度增大，由公式xat2可知，曲线正确。答案：(1)(2)0.5(3)3(2018全国卷)某同学用如图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列问题：(1)f4_N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线；(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为f_，fm图线(直线)的斜率的表达式为k_；(4)取g9.80 m/s2，由绘出的fm图线求得_。(保留两位有效数字)解析：(1)由题图(b)可读出弹簧秤的示数f42.75 N。(2)fm图线如图所示。(3)摩擦力表达式f(Mm)g，其斜率kg。(4)图线的斜率k N/kg3.9 N/kg解得0.40。答案：(1)2.75(2)见解析图(3)(Mm)gg(4)0.40创新点三教材隐性实验的变相考查所谓教材隐性实验是指这些实验素材来自课本中的内容，如物理学史、思想方法、物理实验(做一做)，科技成果等，近几年，由这些内容改编的实验题逐渐进入命题者的视野。究其原因，如果仍然围绕着常考实验进行命题很难再考出新意。为避免