力学实验专题复习.doc

高考物理力学实验专题复习一、考纲及近三年广东高考力学实验分值和分布情况考纲要求：考点考点解读及应考策略实验一、研究匀变速直线运动命题重点：基本仪器的使用、基本物理量的测定，物理规律的验证，实验操作能力和物理现象的研究、实验数据的处理，实验结论的总结及误差分析，实验方案的改进创新等。应考策略：（1）强调基本技能，熟知各种器材的特性。读数类：刻度尺、弹簧秤、游标卡尺、螺旋测微器等；选材类：例如选择纸带（2）重视实验原理，巧妙变换拓展。例如探究匀变速直线运动的变形。源于课本不拘泥于课本一直是高考命题理念所倡导的，所以熟悉课本实验、抓实验的灵魂-原理，是我们复习中的重中之重（3）提倡分析讨论，讲究实验的品质，像近年高考中的数据处理，误差分析、改良方案，甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。实验二、探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系实验三、验证力的平行四边形定则实验四、验证牛顿第二定律实验五、探究动能定理实验六、验证机械能守恒定律实验七、验证动量守恒定律力学实验是广东高考必考内容，为第34题，约占6-10分。广东三年高考分布情况为：年份高考内容分值2010研究匀变速直线运动62011研究匀变速直线运动62012探究弹力与弹簧伸长量的关系102013研究匀变速直线运动6二、2010-2013年广东高考真题再现：1、(2010广东理综34题) （1）图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_。ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图13中读出A、B两点间距s=_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字)。1 2、（2011广东理综34题）（1）图是“研究匀变数直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示OD间的距离为 cm图15是根据实验数据绘出的st2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 m/s2(保留三位有效数字)。3、（2012广东理综34题）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在_方向（填“水平”或“竖直”）弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为_。由表可知所用刻度尺的最小长度为_。代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值（填“L0或Lx”）。由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。4（2013广东理综34题）（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16（a）所示，其中斜面倾角可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图16（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。图16（b）图16（a）部分实验步骤如下： A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带。 B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。 C. 将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。 D. 把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。 上述实验步骤的正确顺序是：_（用字母填写）。图16（b）中标出的相信两计数点的时间间隔T=_s。计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=_。为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=_.真题答案1：（1） 0.02s 0.680.72cm 0.100m/s 2：3： 竖直 静止；1mm；L0；4.9N/m；10g4、CDBA0.1s三、力学实验基本知识及高考题型分析和考向预测（一）研究匀变速直线运动1、（2012山东卷理综卷）：（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为 m/s，计数点6对应的速度大小 为 m/s。（保留三位有效数字）。物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 _ （填“偏大”或“偏小”）。2、(1) 在用“图象法”处理实验数据时，为了减少误差（ ） A应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些B应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些C为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线D应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线附近，对于个别离线较远的点可以舍去(2) 某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上 (填编号)： 打点计时器 天平 低压交流电源 低压直流电源 细绳和纸带 钩码和小车 秒表 一端有滑轮的长木板 刻度尺(3)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50HZ，则打A点时小车运动的速度vA=_m/s，小车运动的加速度a=_m/s2。（结果要求保留三位有效数字）OABCD3.186.7410.6915.05(单位：cm)3、：在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、 B、 C、 D、 E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02 s的交流电源他经过测量并计算得到打点计时器在打B、 C、 D、 E、F各点时物体的瞬时速度如下表：(1)计算的公式为= ；(2)根据（1）中得到的数据，以A点对应的时刻为t=0，作出vt图象，并求物体的加速度a= m/s2 ;(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填：偏大、偏小或不变）4、.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图所示的纸带。图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（ ）A实验时应先放开纸带再接通电源 B（S6一S1）等于（S2一S1）的6倍C从纸带可求出计数点B对应的速率 D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s 2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，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所示。根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字)。(2)回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。（填所选物理量前的字母） A.木板的长度l B.木板的质量m1 C.滑块的质量m2 D.托盘和砝码的总质量m3 E.滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是 。（3）滑块与木板间的动摩擦因数 （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）。写出支持你的看法的一个论据： （一）研究匀变速直线运动答案1：答案6；7【或7；6】。1.00 m/s 1.20 m/s。“偏大”。2、 (1) BD (2) (3) 0.337m/s，0.393m/s23：(1) (2) ，图略 (3)偏小4、C 2（1）0.4950.497 （1）CD 天平 （3） 偏大 纸带与打点计时器之间存在摩擦力（二）弹簧的弹力与伸长量的关系1、（2011安徽）：为了测量某一弹簧的劲度系数，降该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验册除了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，七对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2)（1）作出m-l的关系图线； （2）弹簧的劲度系数为 N/m. 2、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图1所示的实验装置所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)砝码质量（g）0306090120150弹簧总长（cm）6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小（N）试根据这些实验数据在下图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长X之间的函数关系图线图线跟坐标轴交点的物理意义是：_所得图线的物理意义是：_该弹簧的劲度k=_（保留三位有效数字）6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 X/cm1.4700.8820.294F/N 3：为了探索弹力和弹簧伸长的关系，李卫同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如下所示图象从图象上看，该同学没能完全按实验要求做， 伸长/cm拉力 / N02244668AB甲乙 而使图象上端成曲线，图象上端成曲线是因为_这两根弹簧的劲度系数分别为_和_若要制作一个精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧_4：在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的Fx图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为 图线不过原点的原因是由于 。 5 .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。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 测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。为充分利用测量数据，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：请你给出第四个差值：d4 = cm。根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用d1、d2、d3、d4表示的式子为： ，代入数据解得 cm。计算弹簧的劲度系数k N/m。（g取9.8m/s2）（二）弹簧的弹力与伸长量的关系答案1、（2011安徽）：解析：（1）如图所示 （2）0.2480.262 2：0， 0.294， 0.588 ，0.882 ，1.176， 1.47线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长，弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比，25.93：超过弹簧的弹性限度66.7， 200， A， 4：200 N/m 弹簧有自重5、；6.846.86 14.0414.06 7.20 1.75 28N/m（三）、验证力的平行四边形定则1、（2010天津卷）：在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。实验 对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的 （填字母代号）A. 将橡皮条拉伸相同长度即可 B. 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置ABO同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 （填字母代号）（ ）A. 两细绳必须等长B. 弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C. 用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D. 拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些2：在“验证力的平行四边形定则”实验中，情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)如图，当用两个弹簧秤同时拉橡皮筋时，必须记录下两弹簧秤读数，及_(2)图乙中的F与F中，_ (填“F”或“F”)一定与AO共线 3：关于验证力的平行四边形定则的实验，下列说法中正确的是 A两次拉橡皮条伸长的长度相等就能实现“等效”B两次拉橡皮条时必须使节点都到达同一位置O点C实验中，测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对测 力计刻度D实验中，把橡皮条与绳套的节点拉到O点时，两个测力计之间的夹角最好取900，以便算出合力的大小（2）如图所示，是A、B、C、D四位同学在实验中作出的图示，其中F表示两个分力F1和F2的理论合力，F表示只用一只弹簧秤拉时的等效拉力，则图中的哪一个结果符合实验事实（3）得到如图所示图形，若此时恰好（+）=90，改变F2的拉力方向使角减小，保持F1方向不变，若保持O点位置不变，则F2的大小变化情况是_ _ （4）本实验采用的科学方法是 A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法4.在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。实验 对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的 A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B. 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 A、两细绳必须等长B、弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C、用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D、拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些5在“探究力的平行四边形定则”的实验中，用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳另一端系着绳套B、C（用来连接弹簧测力计）。其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。（1）在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其它步骤没有改变，那么实验结果是否会发生变化？ 。（选填“变”或“不变”）（2）图乙中的F与F/两力中，方向一定沿AO方向的是_。（3）本实验采用的科学方法是 A理想实验法B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法6在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：A两根细绳必须等长B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行D在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等E在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置 其中正确的是 。(填入相应的字母)（2）某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N ，两力的合力用F 表示，F 1、F 2与F 的夹角分别为1和2，关于F 1、F 2与F、1和2关系正确的有：_A . F1=4 N B . F = 12 N C1=45 D12（三）、验证力的平行四边形定则答案1、（2010天津卷）：（1），；（2）BD；BD2： (1)两细线的方向(或两力的方向), O点的位置 (2)F3：（1）BC （2）A （3）增大 （4）B4BD BD 5、（1）不变（2分） （2）F/ （3）B（2分）6.（1）CE （3分） （2）BC（3分）（四）探究加速度a与物体质量m、物体受力F的关系1、1(2012全国理综)：图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用t表示。在小车质量未知的情况下，某同学设 计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。（1）完成下列实验步骤中的填空：平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列_的点。按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤。在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，。求出与不同m相对应的加速度a。以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_关系（填“线性”或“非线性”）。（2）完成下列填空：（）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_。（）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和t表示为a=_。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=_mm，s3=_。由此求得加速度的大小a=_m/s2。 （）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_。（四）探究加速度a与物体质量m、物体受力F的关系2（2012安徽卷）：图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1)试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（ ）A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。砂、砂桶图1小车、砝码、打点计时器接交流电源B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。(2)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是（ ）A. =200, =10、15、20、25、30、40B. =200, =20、40、60、80、100、120C. =400, =10、15、20、25、30、40D. =400, =20 40、60、80、100、120（3）图2 是试验中得到的一条纸带，、为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm 。已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= _ m/s2 （结果保留2位有效数字）。A图2BCDEFG3：为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。 （1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的v-t图像。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。 4、在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是（ ） A没有平衡摩擦力，且小车质量较大B平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大C平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的