高考物理复习备课资料专题八物理实验第1讲力学实验与创新

专题八物理试验1/46定位

五年考情分析Ⅰ卷T22测定匀变速直线运动加速度用验证机械能守恒定律装置求瞬时速度、加速度、频率向心力研究验证牛顿第二定律测量物块与水平桌面之间动摩擦因数T23描绘小灯泡伏安特征曲线热敏电阻控制电路设计、器材选择及过程分析把电流表改装为电压表测定电源电动势和内阻测量多用电表内电池电动势和内部电路总电阻2/46Ⅱ卷T22测定匀变速直线运动加速度、平均速度探究弹簧弹性势能测定匀变速运动速度、加速度,物块与斜面间动摩擦因数伏安法测电阻探究弹簧弹性势能T23测微安表内阻电压表内阻测量半偏法测电压表内阻探究弹簧劲度系数k与其长度关系多用电表原理和使用Ⅲ卷T22验证力平行四边形定则探究影响安培力大小原因T23用多用电表测电阻探究加速度与合外力关系3/46专题定位本专题是物理试验,试验包含力学试验和电学试验两部分,每年必考;试验以填空题形式出现,一力一电,一小一大组合形式基本固定.经过对近五年高考命题分析能够看出,力学主要考查纸带类问题、弹簧类问题和以牛顿第二定律为基础力学创新型试验,开始动量守恒定律试验成为力学必考试验之一;电学主要考查以测电阻(电表内阻)为关键试验、以多用电表使用为关键试验、以测电源电动势和内阻为关键试验.应考提议复习备考过程中,仍从两方面引发重视:(1)高考试验题命题仍是“源于教材,不拘泥于教材”理念,所以熟悉教材试验、抓住试验灵魂——原理,是复习重中之重;(2)重视创新型试验,比如设计型、开放型、探讨型试验等都有不一样程度创新,比如由单纯求加速度转化为求动摩擦因数,设计各种求重力加速度方法,各种方法求电阻,都要引发高度重视.4/46第1讲力学试验与创新5/46突破实战6/46热点考向一纸带类问题【关键提炼】1.打点计时器系列五个试验力学试验中用到打点计时器试验有5个,分别是用打点计时器测速度,探究小车速度随时间改变规律,探究加速度与力、质量关系,探究做功与速度改变关系及验证机械能守恒定律.突破热点考向聚焦7/462.纸带数据处理方法8/463.平衡摩擦力两个试验及方法探究加速度与力、质量关系及探究做功与速度改变关系两个试验均需平衡摩擦力,平衡摩擦力方法是垫高有打点计时器一端,给小车一个初速度,小车能匀速下滑.4.三个关键点(1)区分计时点和计数点:计时点是指打点计时器在纸带上打下点.计数点是指测量和计算时在纸带上所选取点.要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”取点方法是一样.(2)包括打点计时器试验均是先接通电源.打点稳定后,再释放纸带.(3)试验数据处理可借助图像,充分利用图像斜率、截距等物理意义.9/46【典例1】(·广东珠海模拟)某同学利用图(甲)所表示试验装置,探究小车在均匀长木板上运动规律.10/46(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频率为50Hz,图(乙)中所表示是每打5个点所取计数点,x1=3.62cm,x4=5.12cm,由图中数据可求得:小车加速度为

m/s2,第3个计数点与第2个计数点距离(即x2)约为

cm.

答案:(1)0.50

4.1211/46(2)若用该试验装置“探究ɑ与F,M之间关系”,要用钩码(质量用m表示)重力表示小车所受细线拉力,需满足

,满足此条件做试验时,得到一系列加速度a与合外力F对应数据,画出a-F关系图像,如图(丙)所表示,若不计滑轮摩擦及纸带阻力影响,由图像可知,试验操作中不妥之处为

;小车质量M=

kg;假如试验时,在小车和钩码之间接一个不计质量微型力传感器用来测量拉力F,如图(丙)所表示,从理论上分析,该试验图线斜率将

(填“变大”“变小”或“不变”).

12/46答案:(2)M≫m没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1变大13/46(3)为了验证动能定理,在用钩码重力表示小车所受合外力条件下,在图(乙)中1,3两点间对小车用试验验证动能定理表示式为

.(用题中所包括数据字母表示,两个计数点间时间间隔用T表示)

14/46【预测练习1】(·河北保定模拟)在用打点计时器验证机械能守恒定律试验中,使质量为m=1.00kg重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列点,选取一条符合试验要求纸带如图所表示.O为第一个点,A,B,C为从适当位置开始选取连续点中三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地重力加速度g取9.80m/s2.则:15/46(1)依据图上所得数据,应取图中O点到

点来验证机械能守恒定律.

(2)从O点到(1)问中所取点,重物重力势能降低许ΔEp=

J,动能增加量ΔEk=

J(结果保留3位有效数字).

答案:(1)B

(2)1.8816/46(3)若测出纸带上全部各点到O点之间距离,依据纸带算出各点速度v及物体下落高度h.则以为纵轴,以h为横轴画出图像是下列图中

.

答案:(3)A17/46热点考向二橡皮条、弹簧类问题【关键提炼】1.探究弹力和弹簧伸长量关系操作关键(1)试验中不能挂过多钩码,预防弹簧超出弹性程度.(2)画图像时,不要连成“折线”,而应尽可能让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧.2.验证力平行四边形定则操作关键(1)每次拉伸结点位置O必须保持不变.(2)记下每次各力大小和方向.(3)画力图示时应选择适当标度.18/46【典例2】(·全国Ⅲ卷,22)某探究小组做“验证力平行四边形定则”试验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)纸贴在水平桌面上,如图(a)所表示.将橡皮筋一端Q固定在y轴上B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上A点时,橡皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F大小可由测力计读出.测力计示数如图(b)所表示,F大小为

N.

解析:(1)由图可知,F大小为4.0N.答案:(1)4.019/46(2)撤去(1)中拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所表示方向,由测力计示数读出两个拉力大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N.①用5mm长度线段表示1N力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1,F2图示,然后按平行四边形定则画出它们协力F合;②F合大小为

N,F合与拉力F夹角正切值为

.若F合与拉力F大小及方向偏差均在试验所允许误差范围之内,则该试验验证了力平行四边形定则.

20/46答案:(2)①看法析②4.0

0.0521/46【预测练习2】(·河北石家庄质检)在“探究弹力和弹簧伸长量关系”试验中(1)以下说法正确是

.

A.弹簧被拉伸时,不能超出它弹性程度B.用悬挂砝码方法给弹簧施加拉力,应确保弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测得弹簧长度即为弹簧伸长量D.用几个不一样弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等解析:(1)弹簧被拉伸时,不能超出它弹性程度,不然弹簧会损坏,故A正确.用悬挂钩码方法给弹簧施加拉力,要确保弹簧位于竖直位置,使钩码重力等于弹簧弹力,要待钩码平衡时再读数,故B正确.弹簧长度不等于弹簧伸长量,故C错误.拉力与伸长量之比是劲度系数,由弹簧决定,同一弹簧劲度系数是不变,不一样弹簧劲度系数不一样,故D错误.22/46(2)若某同学采取试验装置如图(甲)所表示,所用每个钩码重力相当于对弹簧提供了向右恒定拉力.试验时先测出不挂钩码时弹簧自然长度,再将5个钩码逐一挂在绳子下端,每次测出对应弹簧总长度.①有一个同学经过以上试验测量后把6组数据描点在图(乙)中,请作出F-L图线.②由此图线可得出该弹簧原长L0=

cm,劲度系数k=

N/m.(结果均保留2位有效数字)

23/46解析:(2)①作出F-L图线,如图所表示;答案:(2)①看法析图②5.0③2024/46(3)若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后长度L,把L-L0作为弹簧伸长量x,这么操作,因为弹簧本身重力影响,最终画出图线可能是

.

解析:(3)当竖直悬挂时,因为本身重力影响弹簧会有一段伸长量L1,但此时所挂重物重力为0(F=0),结合弹簧弹力特点可得,F=k(L-L0-L1)=k(L-L0)-kL1=kx-kL1,其图像只可能是C图.答案:(3)C25/46热点考向三力学创新试验【关键提炼】1.力学创新试验几个特点(1)试验器材等效与替换,主要有3个方面创新:①用电子秤或已知质量钩码替换弹簧测力计;②气垫导轨替换长木板;③用光电门、闪光摄影机替换打点计时器.(2)试验结论拓展与延伸:主要经过一些试验装置得出物体加速度,再利用牛顿第二定律求出物体所受阻力或小车与木板间动摩擦因数.(3)情景设计与创新:近几年在试题情景设计上进行了较多创新,不过考查试验原理和试验处理方法依然不变,所以只要把最根本方法从新情景中分离出来,找出与常规试验相同之处就能够.26/462.创新试验易错点(1)试验原理不清楚,找不出解题突破口.(2)对试验结论拓展与延伸,不知从何处入手.(3)不能从新情景中把试验方法分离出来.3.创新试验题解法(1)以基本力学模型为载体,依靠运动学规律和力学定律设计试验;(2)将试验基本方法——控制变量法,处理数据基本方法——图像法,逐差法,融入试验综合分析之中;(3)依据题目情境,提取对应力学模型,明确试验理论依据和试验目标,设计试验方案;(4)进行试验,统计数据,应用原理公式或图像法处理试验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析.27/46【典例3】(·全国Ⅲ卷,23)某物理课外小组利用图(甲)中装置探究物体加速度与其所受合外力之间关系.图中,置于试验台上长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本试验中可用钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg.试验步骤以下:28/46(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小物块,使小车(和钩码)能够在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)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,同时用传感器统计小车在时刻t相对于其起始位置位移s,绘制s-t图像,经数据处理后可得到对应加速度a.29/46(3)对应于不一样na值见下表.n=2时s-t图像如图(乙)所表示,由图(乙)求出此时小车加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表.n12345a/(m·s-2)0.200.580.781.00答案:(3)0.3930/46(4)利用表中数据在图(丙)中补齐数据点,并作出a-n图像.从图像能够看出:当物体质量一定时,物体加速度与其所受合外力成正比.解析:(4)在题图(丙)中描出数据点(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)并过各数据点作出a-n图像,如图所表示.答案:(4)a-n图像看法析31/46答案:(5)0.44(5)利用a-n图像求得小车(空载)质量为

kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8m·s-2).

32/46答案:(6)BC(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),以下说法正确是

(填入正确选项前标号).

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,但该直线斜率变大33/46【预测练习3】(·福建宁德模拟)某物理小组对轻弹簧弹性势能进行探究,试验装置如图(甲)所表示,轻弹簧左端固定,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,经过测量和计算,可求得弹簧被压缩后弹性势能步骤以下:A.用天平测量出物块质量m,按图(甲)所表示安装好试验装置;B.向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量x;C.把纸带向左拉直,接通打点计时器电源;D.松手释放物块.34/46(1)图(乙)是物块脱离弹簧后打点计时器所打出纸带,每相邻两个计数点之间有4个点未画出.相邻计数点间距离如图(乙)所表示.打点计时器电源频率为50Hz,物块做匀减速直线运动加速度大小a=

m/s-2,若重力加速度为g,则物块与桌面间动摩擦因数表示式为μ=

,这么代入数据得到结果比动摩擦因数真实值

(选填“偏大”或“偏小”).

35/46(2)若物块脱离弹簧时速度为v,则弹簧被压缩时含有弹性势能大小是

.(用m,g,v,x和动摩擦因数μ表示)

36/46实战高考真题演练1.[测匀变速直线运动速度和加速度](·全国Ⅰ卷,22)某探究小组为了研究小车在桌面上直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.试验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所表示.试验时,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)统计了桌面上连续6个水滴位置.(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)37/46解析:(1)小车在水平桌面上做减速运动,相邻两个水滴之间距离越来越小,由图(b)可知,小车在桌面上是从右向左运动.答案:(1)从右向左(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.

38/46(2)该小组同学依据图(b)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:(2)0.19

0.03739/462.[用验证机械能守恒装置测速度、加速度和频率](·全国Ⅰ卷,22)某同学用图(a)所表示试验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器电源为交流电源,能够使用频率有20Hz、30Hz和40Hz.打出纸带一部分如图(b)所表示.该同学在试验中没有统计交流电频率f,需要用试验数据和其它题给条件进行推算.40/46(1)若从打出纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出物理量能够写出:在打点计时器打出