2018年高考物理力学实验复习专题答案

1 20182018 届高考实验专题复习届高考实验专题复习 力学力学实验实验 实验一实验一 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 本实验是力学实验的重点实验 是力学实验的基础 通过熟练掌握打点计时器的使用 为验本实验是力学实验的重点实验 是力学实验的基础 通过熟练掌握打点计时器的使用 为验 证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备 证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备 一 考查重点 考查重点 一 打点计时器的使用 二 毫米刻度尺的使用 三 速度和加速度的求解方法 二 注意事项二 注意事项 1 交流电源的电压及频率要符合要求 2 实验前要检查打点的稳定性和清晰程度 必要时要调节振针的高度和更换复写纸 3 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 4 先接通电源 打点计时器工作后 再放开小车 当小车停止运动时及时断开电源 5 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔四个点取一个计数 点 即时间间隔为 T 0 02 5 s 0 1 s 6 小车另一端挂的钩码个数要适当 避免速度过大而使纸带上打的点太少 或者速度太小 使纸带上的点过于密集 7 选择一条理想的纸带 是指纸带上的点迹清晰 适当舍弃开头密集部分 适当选取计数 点 弄清楚所选的时间间隔 T 8 测 x 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 实验二实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 一 考查重点一 考查重点 一 毫米刻度尺的使用 见实验一 二 掌握利用图象法处理实验数据 研究两个物理量之间关系的方法 在物理学中经常用图象在物理学中经常用图象 处理物理问题 要特别注意 处理物理问题 要特别注意 图线斜率的意义图线斜率的意义 或曲线切线斜率的意义或曲线切线斜率的意义 图线与纵轴 横轴图线与纵轴 横轴 交点的物理意义 交点的物理意义 二 注意事项 二 注意事项 1 每次增减砝码测有关长度时 均需保证弹簧及砝码不上下振动而处于静止状态 否则 弹簧弹力将可能与砝码重力不相等 2 测量有关长度时 应区别弹簧原长 l0 实际总长 l 及伸长量 x 三者之间的不同 明确三 者之间的关系 3 建立平面直角坐标系时 两轴上单位长度所代表的量值要适当 不可过大 也不可过小 4 描线的原则是 尽量使各点落在描画出的线上 少数点分布于线两侧 描出的线不应是 折线 而应是平滑的曲线 5 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 尽可能使伸长量在弹性范围内 同时有足够大的伸长量 以减小长度测量误差 实验三实验三 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 一 考查重点考查重点 1 弹簧秤的使用 使用弹簧秤应注意 使用前要先调到零点 再用标准砝码检查示值是否准确 如不准 可以旋转卡在弹簧圈的三角 形钢片来改变弹簧的工作圈数 对于示值偏大的 应把三角片向上拧几圈 减少弹簧的工作圈数 增大劲度系数 对于示值偏小的则采取相反措施 使用时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致 弹簧 指针 拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生磨擦 2 测量数据的有效数字 J2104 型测力计 其刻度是 0 5 牛 分度值 0 1 牛 在任意点的示值误差都不大于 0 05 牛 因此测量数据的有效数字末位就在精度的同一位 只准确到 0 1 牛即可 若无估读 则在百分位 上补 0 表示测量的准确度 在实际应用中 还存在分度值为 0 2 牛的测力计 使用估读时可以将每 1 分度分为 2 等分 若指 针超过 1 等分即超过半格就算 1 个分度值 0 2 牛 小于 1 等分即未超过半格就舍去 这样的示值 误差也不大于 0 05 牛 测量数据的有效数字末位就在精度的同一位 若无估读不需在百分位补 0 量角器的测量角度值准确到 1 即可 由实验经验得知 在两个分力都不小于 2 牛 分力夹角 不大于 90 的条件下 用作图得到的合力 F 跟实测结果 F 比较 在方向上相差一般不超过 5 无 2 估读时在有效数字末位补 0 3 实验中的物理思想 等效替代 4 力的图示 弹簧秤测两个分力的大小和等效合力的大小 量角器测量由平行四边形定则作图得 到的合力 F 与用一个弹簧秤直接拉出的合力 F 的夹角 刻度尺 或者绘图三角板 则是作力的 方向时画线和用一定比例长度表示力的大小 作图要用尖铅笔 图的比例要尽量大些 要用严格 的几何方法作出平行四边形 图旁要画出表示力的比例线段 且注明每个力的大小和方向 二 注意事项二 注意事项 1 测力计可以 只用一个 分别测出两个分力 虽然操作较麻烦 但可避免两个测力计的不一致 性带来的误差 2 经验得知两个分力 F1 F2间夹角 越大 用平行四边形作图得出的合力 F 的误差也越大 所 以实验中不要把 角取得太大 一般不大于 90 为最佳 3 橡皮条 细绳 测力计应在同一平面内 测力计的挂钩应避免与纸面摩擦 4 实验误差 用两个测力计拉橡皮条时 橡皮条 细绳和测力计不在同一个平面内 这样两个测力计的水平 分力的实际合力比由作图法得到的合力小 结点 O 的位置和两个测力计的方向画得不准 造成作图的误差 两个分力的起始夹角 太大 如大于 120 再重做两次实验 为保证结点 O 位置不变 即保 证合力不变 则 变化范围不大 因而测力计示数变化不显著 读数误差大 作图比例不恰当造成作图误差 5 实验中易混淆的是 量角器测量的 F 与 F 的偏角 与不需测量的 F1与 F2的夹角 易错的是 由作图法得到的合力 F 和单个测力计测量的实际合力 F 错乱 易忘的是 忘记检查测力计的零 点 忘了记下用一个弹簧秤测量的实际合力 F 的大小和方向 实验四实验四 验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律 一 考查重点一 考查重点 1 学会用控制变量法研究物理规律 2 掌握利用图象处理数据的方法 二 注意事项二 注意事项 1 应用图像法分析处理数据 2 为了消除摩擦力对小车运动的影响 必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些 用重力的分力为了消除摩擦力对小车运动的影响 必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些 用重力的分力 来抵消摩擦力 直到小车不不挂重物时能匀速运动为止 来抵消摩擦力 直到小车不不挂重物时能匀速运动为止 当挂上重物时 只要重物的质量远小于 小车的质量 那么可近似的认为重物所受的重力大小等于小车所受的合外力的大小 实验五实验五 探究动能定理探究动能定理 一 考查重点一 考查重点 1 了解探究功和速度变化的思路 2 学习利用图像处理数据 并会巧妙转化坐标 二 注意事项二 注意事项 1 如何平衡摩擦力 平衡到什么程度 如何验证 让木板有一个微小的倾角 使重力沿斜面向下的分力等于阻力 轻推小车使之匀速运动 2 如何做到每根橡皮条的功都相等 使橡皮条完全相同 且伸长量也一样 3 思考纸带上打点的分布情况 如何计算末速度 打点之间的距离先增大后不变 通过不变的点间距求末速度 4 如何通过图像处理数据 将图像做成直线 有利于判断物理量间的关系 实验六实验六 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律 一 考查重点一 考查重点 1 基本测量工具 米尺 打点计时器 2 实验原理 二 注意事项二 注意事项 打点计时器安装时 必须使纸带两限位孔在同一竖直线上 以减小摩擦阻力 实验时 需保持提纸带的手不动 待接通电源 让打点计时器工作正常后才松开纸带让重 锤下落 以保证第一个点是一个清晰的点 选用纸带时应尽量挑选第一 二点间接近 2mm 的纸带 分情况适用 测量下落高度时 者必须从起始点算起 不能搞错 为了减小测量 h 值的相对误差 选取 的各个计数点要离起台点远一些 纸带也不易过长 有效长度可在 60cm 800cm 之内 3 因不需要知道动能和势能的具体数值 所以不需要测量重物的质量 物理实验题汇编 力学 物理实验题汇编 力学 1 2017 新课标 卷 5 分 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动 用自制 滴 水计时器 计量时间 实验前 将该计时器固定在小车 旁 如图 a 所示 实验时 保持桌面水平 用手轻 推一下小车 在小车运动过程中 滴水计时器等时间间 隔地滴下小水滴 图 b 记录了桌面上连续的 6 个水 滴的位置 已知滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小 水滴 1 由图 b 可知 小车在桌面上是 填 从右向左 或 从左向右 运动的 2 该小组同学根据图 b 的数据判断出小车做匀变速运动 小车运动到图 b 中 A 点位置 时的速度大小为 m s 加速度大小为 m s2 结果均保留 2 位有效数字 答案 1 从右向左 2 0 19 0 037 解析 1 小车在阻力的作用下 做减速运动 由图 b 知 从右向左相邻水滴间的距离逐 渐减小 所以小车在桌面上是从右向左运动 2 已知滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水 滴 所以相邻两水滴间的时间间隔为 所以 A 点位置的速度为 302 ss 453 t 根据逐差法可求加速度 0 1170 133 m s0 19 m s 2 A v t 解得 a 0 037 m s2 2 4512 6 xxxxat 考点定位 匀变速直线运动的研究 名师点睛 注意相邻水滴间的时间间隔的计算 46 滴水有 45 个间隔 速度加速度的计算 注 意单位 有效数字的要求 2 2017 新课标 卷 6 分 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度 瞬时速度和加 速度之间的关系 使用的器材有 斜面 滑块 长度不同的矩形挡光片 光电计时器 实验步骤如下 如图 a 将光电门固定在斜面下端附近 将一挡光片安装在滑块上 记下挡光片前端相对于 斜面的位置 令滑块从斜面上方由静止开始下滑 当滑块上的挡光片经过光电门时 用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t 用 s 表示挡光片沿运动方向的长度 如图 b 所示 表示滑块v 在挡光片遮住光线的 t 时间内的平均速度大小 求出 v 将另一挡光片换到滑块上 使滑块上的挡光片前端与 中的位置相 同 令滑块由静止开始下滑 重复步骤 多次重复步骤 利用实验中得到的数据作出 t图 如图 c 所示 v 完成下列填空 1 用a表示滑块下滑的加速度大小 用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 则与vA a和 t的关系式为 vv 2 由图 c 可求得 vA cm s a cm s2 结果保留 3 位有效数字 答案 1 2 52 1 16 3 15 8 16 8 1 2 A vva t 4 考点定位 匀变速直线运动的规律 名师点睛 此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力 解题时要搞清实验的 原理 能通过运动公式找到图象的函数关系 结合图象的截距和斜率求解未知量 3 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 实验装置如图所示 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 中放入适当的砝码 滑块开始做匀加速运动 在纸带上打出一系列小点 1 下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 填入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 解析 1 逐差法 求解 s4 s1 s5 s2 s6 s3 3aT2 3 对整体列牛顿第二定律 m3g m2g m2 m3 a 答案 1 0 495 m s2 0 497 m s2 2 CD 天平 3 偏大 m3g m2 m3 a m2g 4 2017 天津卷 如图所示 打点计时器固定在铁架台上 使重物带动纸带从静止开始自由下 落 利用此装置验证机械能守恒定律 对于该实验 下列操作中对减小实验误差有利的是 A 重物选用质量和密度较大的金属锤 B 两限位孔在同一竖直面内上下对正 C 精确测量出重物的质量 D 用手托稳重物 接通电源后 撒手释放重物 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上 按正确操作得到了一条完整 的纸带 由于纸带较长 图中有部分未画出 如图所示 纸带上各点是打点计时器打出的计时点 其中 O 点为纸带上打出的第一个点 重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出 利用 下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 A OA AD 和 EG 的长度 B OC BC 和 CD 的长度 C BD CF 和 EG 的长度 D AC BD 和 EG 的长度 答案 AB BC 5 考点定位 实验 验证机械能守恒定律 名师点睛 本题的难点是对实验原理的理解 5 2017 北京卷 如图 1 所示 用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车 使它在长木板上运 动 打点计时器在纸带上记录小车的运动情况 利用该装置 可以完成 探究动能定理 的实验 1 打点计时器使用的电源是 选填选项前的字 母 A 直流电源 B 交流电源 2 实验中 需要平衡摩擦力和其他阻力 正确操作方法是 选填选项前的字母 A 把长木板右端垫高 B 改变小车的质量 在不挂重物且 选填选项前的字母 的情况下 轻推一下小车 若小车拖着纸带做匀速 运动 表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响 A 计时器不打点 B 计时器打点 3 接通电源 释放小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 将打下的第一个点标为 O 在 纸带上依次取 A B C 若干个计数点 已知相邻计数点间的时间间隔为 T 测得 A B C 各点到 O 点的距离为 x1 x2 x3 如图 2 所示 实验中 重物质量远小于小车质量 可认为小车所受的拉力大小为 mg 从打 O 点到打 B 点的过 程中 拉力对小车做的功 W 打 B 点时小车的速度 v 4 以 v2为纵坐标 W 为横坐标 利用实验数据 作出如图 3 所示的 v2 W 图象 由此图象可得 v2随 W 变化的表达式为 根据功与 能的关系 动能的表达式中可能包含 v2这个因子 分析实验结果的单位关系 与图线斜率有关的物理 量应是 5 假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影 响 若重物质量不满足远小于小车质量的条件 则 从理论上分析 图 4 中正确反映 v2 W 关系的是 6 在 验证牛顿运动定律 的实验中 采用如图所示的实验 装置 小车及车中砝码的质量用 M 表示 盘及盘中砝码的质量 用 m 表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算 出 1 当 M 与 m 的大小关系满足 时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 2 一组同学在做加速度与质量的关系实验时 保持盘及盘中砝码的质量一定 改变小车 及车中砝码的质量 测出相应的加速度 采用图象法处理数据 为了比较容易地检查出加速度 a 与质量 M 的关系 应该作 a 与 的图象 6 3 如图所示 a 为甲同学根据测量数据作出的 a F 图线 说明实验存在的问题是 4 乙 丙同学用同一装置做实验 画出了各自得到的 a F 图线如图 3 4 3 b 所示 两 个同学做实验时的哪一个物理量取值不同 解析 解析 从实验原理入手 对照本实验的操作要求 弄清各图象的物理意义 讨论实验中处理 数据的方法 1 当 M m 时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力 2 因由实验画的 a M 图象是一条曲线 难以判定它所对应的函数式 从而难以确定 a 与 M 的定量关系 所以在实验中应作图象而不是 a M 图象来分析实验结果 M a 1 3 图 a 甲同学根据测量数据作出的 a F 图线没有过原点 图象交于 F 轴上一点 说明 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 4 乙 丙同学用同一装置做实验 画出了各自得到的 a F 图线 两图象的斜率不同 说 明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同 答案 答案 1 M m 2 3 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 4 两小车及 M 1 车上的砝码的总质量不同 7 如图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置 曲面 AB 与水平面相切于 B 点且固定 带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在 C 点 P 为光 电计时器的光电门 已知当地重力加速度为 g 1 利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示 则遮光条的宽度 d cm 2 实验中除了测定遮光条的宽度外 还需要测量的物理量有 A 小物块质量 m B 遮光条通过光电门的时间 t C 光电门到 C 点的距离 s D 小物块释放点的高度 h 3 为了减小实验误差 同学们采用图象法来处理实验数据 他们根据 2 测量的物理量 建 立图丙所示的坐标系来寻找关系 其中合理的是 考点 探究影响摩擦力的大小的因素 分析 1 游标卡尺的读数时先读出主尺的刻度 然后看游标尺上的哪一个刻度与主尺的刻度 对齐 最后读出总读数 2 根据题目的叙述 确定实验的原理 然后确定待测量与摩擦力的公式 3 根据实验的原理确定处理实验数据的 方法 解答 解 1 主尺的刻度 1cm 游 标尺上的第 12 个刻度与主尺的刻度对齐 读数是 0 05 12 0 60mm 总读数 10mm 0 60mm 10 60mm 1 060cm 2 实验的原理 根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度 v B 到 C 的过程中 摩擦力做功 根据动能定理得 mgs 0 mv2 联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式 还需要测量的物理量是 光电门 P 与 C 之间的距离 s 与遮光条通过光电门的时间 t 故 BC 正 7 确 AD 错误 3 由动摩擦因数的表达式可知 与 t2和 s 的乘积成反比 所以 s 与的图线是过原点的直 线 应该建立的坐标系为 纵坐标用物理量 横坐标用物理量 s 即 B 正确 ACD 错误 故答案为 1 1 060 2 BC 3 B 8 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 实验装置如图 1 所示 打点 计时器固定在斜面上 滑块拖 着穿过打点计时器的纸带从斜 面上加速滑下 如图 1 所 示 图 2 是打出纸带的一段 先利用纸带测出滑块的加速 度 a 已知打点计时器使用的 交流电频率为 50Hz 选 A B C 等 7 个点为计数点 各计数点间均有一个点没有画出 各计数点间距离如图 2 所示 滑块下滑的加速度 a m s2 保留三位有效数字 除了加速度 a 为测量动摩擦因数 下列物理量中还应测量的有 填入所选物理量前的 字母 A 木板的长度 L B 木板的末端被垫起的高度 h C 木板的质量 m1 D 滑块的质量 m2 E 滑块运动的时间 t 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 考点 探究影响摩擦力的大小的因素 分析 1 由 s aT2可求加速度 对物体受力分析 求合力由牛顿第二定律得摩擦力 由 f N 得 夹角由斜面的高 长求出 2 该实验采用了 等效替代 的原理 即合力与分力的关系是等效的 要求两次拉橡皮筋时的 形变量和方向是等效的 3 由牛顿第二定律可得摩擦因数 解答 解 x1 5 29cm 0 0529m x2 5 76cm 0 0576m x3 6 25cm 0 0625m x4 6 71cm 0 0671m x5 7 21 cm 0 0721m x6 7 70cm 0 0770m 由 x aT2得 a 3 00m s2 对物体受力分析求合力时 用到斜面的倾角 可由斜面的高 长表示斜面倾角正弦 故还应 测量的有木板的长度 L 和木板的末端被垫起的高度 h 故选 AB 由牛顿第二定律 mgsin mgcos ma 解得 故答案为 3 00 AB 9 某探究小组设计了 用一把尺子测定动摩擦因数 的实验方案 如图示 将一个小球和一个滑 块用细绳连接 跨在斜面上端 开始时小球和滑块均静止 剪短细绳后 小球自由下落 滑块沿 斜面下滑 可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 保持小球和滑块释放的位置不变 调整 挡板位置 重复以上操作 直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 用刻度尺测出小球 下落的高度 H 滑块释放点与挡板处的高度差 h 和沿斜面运动的位移 x 空气阻力对本实验的 8 影响可以忽略 滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 滑块与斜面间的动摩擦因数为 以下能引起实验误差的是 a 滑块的质量 b 当地重力加速度的大小 c 长度测量时的读数误差 d 小球落地和滑块撞击挡板不同时 答案及解析 答案及解析 16 c d 考点 探究影响摩擦力的大小的因素 分析 由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 说明小球和滑块的运动时间相同 由匀 加速运动的位移时间公式和自由落体的位移时间公式即可求得加速度的比值 由牛顿第二定律及 几何关系即可求得滑块与斜面间的动摩擦因数 由 的数学表达式就可以知道能引起实验误差的 因数 还要注意小球落地和滑块撞击挡板不同时也会造成误差 解答 解 由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 说明小球和滑块的运动时间相同 由 x at2和 H gt2得 所以 根据几何关系可知 sin cos 对滑块由牛顿第二定律得 mgsin mgcos ma 且 a 联立方程解得 由 得表达式可知 能引起实验误差的是长度 x h H 测量时的读数误差 同时要注意小球 落地和滑块撞击挡板不同时也会造成误差 故选 cd 故答案为 c d 10 如图为 用 DIS 位移传感器 数据采集器 计算机 研究加速度和力的关系 的实验装置 1 在该 实验 中必 须采用控制变量法 应保持 不变 用钩码所受的重力作为 用 DIS 测小车的加速度 2 改变所挂钩码的数量 多次重复测量 在某次实验中根据测得的多组数据可画出 a F 关系 图线 如图所示 分析此图线的 OA 段可得出的实验结论是 9 单选题 此图线的 AB 段明显偏离直线 造成此误差的主要原因是 A 小车与轨道之间存在摩擦 B 导轨保持了水平状态 C 所挂钩码的总质量太大 D 所用小车的质量太大 答案及解析 答案及解析 1 因为要探索 加速度和力的关系 所以应保持小车的总质量不变 钩码所受的重力作为小车 所受外力 2 由于 OA 段 a