高考物理 快速提分考前必看 专题06 第一部分 实验力学实验（教师版）.doc

2013年高考物理快速提分考前必看 专题06 第一部分 实验力学实验（学生版）【高考预测】本专题解决的是高中阶段必须掌握的电学实验。高考除了对教材中原有的学生实验进行考查之外，还增加对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计。设计型实验将逐步取代对教材中原有的单纯学生实验的考查。现在的实验题类型由原来的电学实验变为“一力一电”模式。高考对学生实验的考查，主要有以下十一个实验研究匀变速直线运动的规律；探究弹力和弹簧伸长量的关系；验证力的平行四边形定则；验证牛顿第二定律；探究做功和物体速度变化的关系；探究平抛运动的规律；验证机械能守恒定律；测定金属丝的电阻率（包括练习使用螺旋测微器）；描绘小灯泡的伏安特性曲线；测定电源的电动势和内阻；练习使用多用表。【应考策略】第一部分 力学实验【热点实验分析】一、 研究匀变速直线运动例1. 某同学用如图所示的装置研究小车在某种布料上的运动情况。他将长木板置于水平桌面上，将其左端适当垫高，并在长木板的右半部分平整地铺上一块布料，该同学将小车以适当的初速度释放后，用打点计时器记录小车的运动情况。通过反复调整木板左端的高度，他得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图所示的一条纸带（附有刻度尺）进行测量。取打点计时器的电源频率为50hz，重力加速度g10m/s2。（2）根据以上数据可以判断，小车在a、e两点间做_运动，在e、j两点间做_运动。j点对应的小车速度为_m/s。（3）该同学测出长木板左端与桌面间的高度差为4cm，木板长度为80cm，则小车在布料上运动时的阻力与在木板上运动时的阻力之比为_。【对点练习】1.某同学在用电火花计时器做探究匀变速直线运动规律的实验时，(1) 使用计时器时,下列说法正确的是。a应使用220v的交流电b使用时应当先放开小车,使其运动起来,再接通电源c也可以使用干电池为电火花计时器的电源d每打完一条纸带要及时切断计时器的电源(2) 实验中，取下一段如图所示的纸带研究其运动情况。假设o点为计数的起始点，在四个连续的计数点中，相邻两计数点间的时间间隔为0.1s。则打计数点a时物体的瞬时速度为m/s,打计数点b时物体的瞬时速度为m/s，物体的加速度为m/s2。(3) 该同学拉着穿过打点计时器的纸带的一端运动，纸带上打出的点如图所示，由此判断纸带运动情况是。a先匀速后减速b先加速后匀速c先减速后加速d先加速后减速二、 验证的平行四边形定则例2. “验证力的平行四边形定则”的实验情况如图所示， 本实验采用的科学方法_a. 理想实验法b. 等效替代法c. 控制变量法d. 放大法有关此实验，下列叙述正确的是_.a.两弹簧测力计的拉力方向的夹角越大误差越小b.橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力c.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置o.这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同d.若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可.如图所示是两位同学在做验证共点力合成时得到的结果，其中_图比较合符试验事实。在研究共点力合成的实验中,得到如图所示的合力f与两分力间夹角的关系图线,由此可得两分力的大小分别是_n、 _n. 【对点练习】2.在“探究求合力的方法”实验中，（1）某次记录分力f1时，弹簧秤的指针位置如下左图所示，其读数为n。（2）同时记录另一分力f2大小为3.5n，角度关系如下图，请在答题纸上画出这两个共点力的合力f合；（用1cm表示1n）（3）由图得到f合=n。（4）某次实验操作如上右图，橡皮条的o端固定，用a、b两个弹簧秤拉橡皮条的另一端d，使之伸长到e点，a、b两弹簧的弹力fa、fb的大小和方向如图所示，且，保持a的读数不变，当角的大小由图示位置逐渐减小时，欲使d端仍在e点保持不动。应采取的方法是（）a使b的读数变大，同时使角减小 b使b的读数变大，同时使角变大c使b的读数变小，同时使角变小 d使b的读数变小，同时使角变大（2）（3）3.0（4）如图所示，三、 验证机械能守恒定律例3. 为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用实验装置如图甲所示（1）其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为 ；测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为 ；比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒（已知当地重力加速度大小为g）（2）具体操作步骤如下：a用天平测定小铁块的质量m；b用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；c用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h（hd）；d电磁铁先通电（电源未画出），让小铁块吸在开始端；e断开电源，让小铁块自由下落；f计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；g改变光电门的位置，重复c、d、e、f等步骤，得到七组（hi，vi2）数据；h将七组数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图乙所示直线上述操作中有一步骤可以省略，你认为是 （填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门的速度表达式v= （3）若v2-h图线满足条件 ，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒【对点练习】3. （1）在“验证机械能守恒定律”的实验中下列器材中不必要的是 （只需填字母代号）a重物b纸带c天平d刻度尺由于打点计时器两限位孔不在同一竖直线上，使纸带通过时受到较大阻力，这样会导致实验结果mgh mv2（选填“”，或“”）（2）某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片相邻两次曝光的时间间隔为2.0s，已知小轿车的车长为4.5m他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示，请估算这辆小轿车的加速度大小a= m/s2和小轿车在照片中第二个像所对应时刻的瞬时速度大小v= m/s四、 探究弹力与弹簧伸长量的关系例4.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作l0；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l2；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作l7（1）下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 （2）实验中，l3和l7还没有测定，请你根据下图将这两个测量值填入上表中（3）为了充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1=l4-l0=6.90cm，d2=l5-l1=6.90cm，d3=l6-l2=7.00cm请你给出第四个差值：d4= = cm（4）根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量ll用d1、d2、d3、d4表示的式子为：l= ，代入数据解得l= cm（5）计算弹簧的劲度系数k= n/m（g取9.8m/s2）【思路分析】用毫米刻度尺测量长度是要估读到分度值的下一位，即要有估读的按照d1、d2、d3的表达式的规律表示出d4充分利用测量数据，根据公式f=kx可以计算出弹簧的劲度系数k其中x为弹簧的形变量【对点练习】4.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中（1）以下是一位同学准备完成的实验步骤请你帮这位同学按操作的先后顺序用字母排列出来： （填选项前的字母）a以弹簧伸长量为横坐标以弹力为纵坐标描出各组数据（xf）对应的点并用平滑的曲线连接起来b记下弹簧不挂钩码时其下端与刻度尺上的刻度“对齐c将铁架台固定于桌子上并将弹簧的一端系于横梁上在弹簧附近竖直固定一刻度尺d依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、钩码并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内然后取下钩码e以弹簧伸长量为自变量写出弹力与弹簧伸长量的关系式并解释函数表达式中常数的物理意义（2）下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：请根据表中数据在图示的坐标上作出f-x图线；并写出曲线的函数表达式（f用n做单位）： ，其中常数的物理意义表示： 。（3）另一位同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试根据测得的数据绘出如图所示的图象从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为 若要制作一个精确度较高的弹簧秤应选弹簧 （填“甲”或“乙”）五、 探究加速度与外力、质量的关系例5. 如图所示为某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的b点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置a由静止释放（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量m间应满足的关系为 （2）测得遮光条的宽度d、多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图象，研究小车加速度与力的关系处理数据时应作用 （选填“v-m”或“v2-m”）图象（3）某同学在（2）中作出的线性图象不通过坐标原点，其原因是 【对点练习】5. 某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力f及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图。（交流电的频率为50hz）（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2。（保留二位有效数字）（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表：请在方格坐标纸中画出图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是。（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力f的变化图线如图（c）所示。该图线不通过原点，其主要原因是。六、 探究功与速度变化的关系例6.某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系，他们在实验室组装了一套如图（1）所示的装置他们找到的实验器材还有：打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、小桶和沙子若干将小车连接上纸带，用细线通过滑轮挂上小沙桶 （1）某同学的实验步骤如下：用天平称量小车的质量m和沙与桶的总质量m让沙桶带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距，分别算出这两点的速度 本实验要使系统受到的摩擦力的影响降到最小，需要平衡摩擦力，该同学应如何操作？ 答： 。本实验认为小车所受的合外力等于沙与桶的重力，则该控制的实验条件是什么？ 答： 。 （2）在实验操作正确的前提下，若挑选的一条点迹清晰的纸带如图（2）所示，已知相邻两个点间的时间间隔为t，从a点到b、c、d、e、f点距离依次为s1、s2、s3、s4、s5（图中未标出s3、s4、s5）则由此可求得纸带上由b点到e点所对应的过程中，合外力对小车做的功w= ；该小车动能改变量的表达式ek= （结果用题中已知物理量的符号表示）；若满足 ，则动能定理得证 【对点练习】6. 如图甲所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系（1）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，下面操作正确的是（ ）。a放开小车，小车能够自由下滑即可b放开小车，小车能够匀速下滑即可c放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可d放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可（2）关于橡皮筋做功，下列说法正确的是（ ）a橡皮筋