2020屆高考物理藝考生大二輪總復(fù)習(xí)上篇專題六物理實(shí)驗(yàn)第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案

1、第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)三年考情分析局考命題規(guī)律三年考題考查內(nèi)容核心素養(yǎng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查形式為多知 識點(diǎn)覆蓋和組合，考查定性分 析和定量計(jì)算相結(jié)合，對學(xué)生 探究能力提出了較圖要求.考 查點(diǎn)：基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用： 如彈簧測力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 游標(biāo)卡尺；以紙帶或者光電 門為測量工具的實(shí)驗(yàn)，如研究 勻變速直線運(yùn)動、驗(yàn)證牛頓第 二定律、探究動能定理、驗(yàn)證 機(jī)械能守恒定律；以彈簧為 測量工具的實(shí)驗(yàn)，如探究彈簧 彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證 力的平行四邊形定則；等.2019I 卷 22T測加速度科學(xué)態(tài)度n 卷 22T測動摩擦因數(shù)科學(xué)態(tài)度出卷22T測加速度證據(jù)2018I 卷 22T測彈簧的勁度系數(shù)科學(xué)態(tài)度n 卷 23T測動

2、摩擦因數(shù)科學(xué)態(tài)度出卷22T測人的反應(yīng)時(shí)間證據(jù)、交流2017I 卷 22T研究小車的直線運(yùn)動證據(jù)n 卷 22T探究平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系證據(jù)、科學(xué)態(tài)度出卷22T驗(yàn)證力的平行四邊形定則證據(jù)考情分析,備考導(dǎo)航明前高學(xué)考情透現(xiàn)命題初用I考向聚焦,高考必備深耕熱點(diǎn)考向突破掠法指導(dǎo)考向一以游標(biāo)卡尺或螺旋測微器為測量工具的力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識必備提核心 通技法1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)游標(biāo)尺精確度(mm)測量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n 條刻度線與主尺上的 某刻度線對齊時(shí))(mm)刻度格數(shù)刻度總長度(mm)每小格與1 mm差(mm)1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)十0.1 n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)十

3、0.05 n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)十0.02 n2.螺旋測微器的讀數(shù)測量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)典題例析析典題(含估讀值)X 0.01 mm.學(xué)通法- 18 -例1（2018 全國卷I , 22T）如圖（a）, 一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤;一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn) 確對齊的裝置，簡化為圖中的指針.現(xiàn)要測量圖（a）中彈簧的勁度系數(shù).當(dāng)托盤內(nèi)沒有祛碼時(shí)，移動游標(biāo)，使其零刻度線對準(zhǔn) 指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為 0.100 kg的祛碼時(shí)，移動游標(biāo)，再次使其零刻度線對

4、準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖（b）所示，其讀數(shù)為 cm.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s 2,此彈簧的勁度系數(shù)為 N/m（保留3位有效數(shù)字）.解析主尺讀數(shù)3.7 cm ,即37 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為15,所以讀數(shù)為:137 mm+ 15X 而 mm= 37.75 mm = 3.775 cm.,f F mg由 F-： kF=。N/m = 53.7 N/m.0.100 x 9.80一23.775 - 1.950 X 10答案3.775 53.7跟進(jìn)題組練考題提能力1 . （2020 合肥質(zhì)檢）（1）圖甲是用游標(biāo)卡尺測量某金屬圓筒外徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該圓筒外徑為 cm.（2）圖乙是用螺旋測微器測量某金屬

5、棒直徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該金屬棒直徑為mm.解析：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為24 mm,50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm,游標(biāo)尺第48條刻度線與主尺刻度線對齊， 故游標(biāo)尺讀數(shù)為0.96 mm所以該圓筒外彳測量值為 24.96 mm = 2.496 cm.（2）螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為 2.5 mm可動刻度部分最小分度值為 0.01 mm 可動刻度部分讀數(shù)為 32.7 X 0.01 mm =0.327 mm,因此金屬棒的直徑測量值為 2.827 mm.答案：（1）2.496（2）2.827（2.8262.828 均對）2 .在一次實(shí)驗(yàn)中，張華同學(xué)用螺旋測微器測某長方體工件的厚度如圖所示，

6、根據(jù)圖示可判斷其厚度為 mm；該學(xué)生用下列某種儀器測得該工件的寬度為1.275 cm.則該同學(xué)所用的儀器可能是 .（將正確答案的序號填在橫線上）螺旋測微器10分度游標(biāo)卡尺20分度游標(biāo)卡尺50分度游標(biāo)卡尺解析：螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為1.5 mm,可動刻度部分最小分度值為0.01 mm,可動刻度部分讀數(shù)為20.0 X 0.01 =0.200 ,因此工件厚度為 1.700 mm.若用某種儀器測出的工件的寬度為1.275 cm =12.75 mm,由于以毫米為單位，小數(shù)點(diǎn)后有兩位有效數(shù)字，測量儀器不可能是螺旋測微器和 10分度游標(biāo)卡尺，又由于最后一位是5,只有20分度的游標(biāo)卡尺最后一位才是0或5

7、,所以應(yīng)是.答案：1.700易錯(cuò)警示辨易錯(cuò)防未然游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以 mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有 1位，20分度和50分度的游標(biāo)卡 尺以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后有 2位.(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先確定主尺的分度(一般是1 cm,即10 mm),把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的，先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加.游標(biāo)卡尺讀數(shù)不估讀.(3)不要把游標(biāo)尺的邊緣當(dāng)成零刻度，而把主尺的示數(shù)讀錯(cuò).(4)螺旋測微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出，由可動刻度的0刻度線位置判定；要準(zhǔn)確到0.01 mm估t到0.001 mm即結(jié)果若用 mm做單位，則

8、小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位數(shù)字.考向二 以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電門為計(jì)時(shí)工具的力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識必備提核心通技法1 .計(jì)時(shí)儀器的測量方法計(jì)時(shí)儀器測量方法秒表秒表的讀數(shù)方法：測量值(t)=短針讀數(shù)(t 1) +長針讀數(shù) (t 2),無估讀打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1) t=nT(n表示打點(diǎn)的時(shí)間間隔的個(gè)數(shù)，T表示打點(diǎn)周期)；(2)打點(diǎn)頻率(周期)與所接交流電的頻率(周期)相同光電計(jì)時(shí)器光電計(jì)時(shí)器能自動記錄擋光時(shí)間，顯示在讀數(shù)窗口2.紙帶的處理方法(1)由紙帶確定時(shí)間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(打點(diǎn)周期為0.02 s)打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系, 若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 At =0.02X5 s =

9、0.10 s.(2)求解瞬時(shí)速度利用做勻變速運(yùn)動的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度.如圖甲所示，第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度Vn=Xnjn+1.(3)用“逐差法”求加速度X6 X3a3 = -3T2-, 所以 a =ad a2+a3, 一 一X4 XiX5 X2如圖乙所示，因?yàn)閍 =飛一,a2 = 13TL ,X4+ X5 + X6 X1 X2X39T.典題例析析典題學(xué)通法例2（2019 課標(biāo)H , 22）如圖（a）,某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn).所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等.回答下列問題：（1

10、）鐵塊與木板間動摩擦因數(shù) 科=（用木板與水平面的夾角e、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度 a表示）.（2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使e =30。.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下. 多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶， 如圖（b）所示.圖 中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 4個(gè)點(diǎn)未畫出）.重力加速度為 9.80 m/s 2.可以 計(jì)算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 （結(jié)果保留2位小數(shù)）.審題指導(dǎo)（1）利用牛頓第二定律列方程得出的表達(dá)式.（2）認(rèn)真讀題，注意g用9.80m/s2來計(jì)算，而不能習(xí)慣性用10 m/s 2來計(jì)算.（3）利用逐差法，精準(zhǔn)計(jì)算加速度值

11、.gsin0 -au =" .gcos 0解析本題考查牛頓第二定律及考生的實(shí)驗(yàn)探究能力，體現(xiàn)了科學(xué)探究與科學(xué)推理的 核心素養(yǎng).（1）對鐵塊，根據(jù)牛屯第二定律得mgsin 0 m（cos 0 = ma解得（2）利用逐差法可得76.39 -31.83a=31.83 5.00 X109X0.12m/s 2= 1.97 m/s 2,由于0 =30° , g=9.80m/s2,則0.35.答案(1)gsin0 agcos 0(2)0.35跟進(jìn)題組練考題提能力1 . （2019 課標(biāo)出，22）甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí) 驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，

12、乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照.已知相機(jī) 每間隔0.1 s拍1幅照片.(填（1）若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是 正確答案標(biāo)號)A.米尺B.秒表C.光電門D.天平(2)簡述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法.答：(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù) 3幅照片上小球的位置 a、b和c得到ab= 24.5 cmv ac= 58.7 cm, 則該地的重力加速度大小為g=m/s 2 (2)彈簧的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化成滑塊的動能，即日彈= 2mV，故除了測量速度外，還要測量 滑塊(含遮光片)的質(zhì)量. (3)增大x,彈簧彈性勢能增大，滑塊離開彈簧后的速度增大，故從 B到C所用的時(shí)間減.(保

13、留2位有效數(shù)字)解析：本題考查了勻變速直線運(yùn)動中數(shù)據(jù)的處理與加速度的計(jì)算，考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)?力，體現(xiàn)了科學(xué)思維中模型建構(gòu)、科學(xué)推理等素養(yǎng)要素，滲透了科技進(jìn)步的價(jià)值觀念.(1)運(yùn)動時(shí)間可由相機(jī)拍照的時(shí)間間隔來確定，不需要秒表與光電門.本實(shí)驗(yàn)中不需要測 量小球的質(zhì)量，故不需要天平.但需測量小球下落的距離，故需要米尺.(2)由于不知照相機(jī)的放大倍數(shù)，故不能通過測量小球在照片上下落的距離來獲得小球的 實(shí)際下落距離，所以只能將米尺與小球的運(yùn)動拍攝在同一張照片中.因小球做自由落體運(yùn)動， 故米尺只能豎直放置.(3)由 A x= g/得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊拇笮間 = Tx= 0.587 -0浦5 - 0.2

14、45 m/s 2=9.7 m/s 2.答案：(1)A(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.72.用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能.將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定， 右端在O點(diǎn)；在O點(diǎn)右側(cè)的B C位置各安裝一個(gè)光電門，計(jì)時(shí)器 (圖中未畫出)與兩個(gè)光電門 相連.先用米尺測得 R C兩點(diǎn)間距離s,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放，計(jì)時(shí)器顯示遮光片從 B到C所用的時(shí)間t,用米尺測量 A O之間的距離x.(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是 .(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量 .A.彈簧原長B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴.滑塊C(含遮光片)的質(zhì)量(3)增大A

15、O之間的距離x,計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將.A.增大 B.減小C.不變.，一 、一 s解析：(1)滑塊離開彈黃后做勻速運(yùn)動，則速度的大小為-.小.A-S答案：(1) F (2)C(3)B規(guī)律方法知規(guī)律握方法利用光電門求瞬時(shí)速度和加速度的方法有些實(shí)驗(yàn)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來完成瞬時(shí)速度和加速度的測量，具體做法如下：(1)求瞬時(shí)速度：把遮光條(寬度為d)通過光電門的時(shí)間 At內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過 光電門的瞬時(shí)速度，即 v=£A t(2)求加速度：若兩個(gè)光電門之間的距離為L,則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，即v2 V考向三“橡皮條、彈簧”類實(shí)驗(yàn) 知識必備提核心通技法1 .探究彈力和彈簧伸長量

16、的關(guān)系 (1)實(shí)驗(yàn)原理要測出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長的長度 x,建立G x坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖探究.(2)操作關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)中不能掛過多的鉤碼，使彈簧超過彈性限度.作圖像時(shí)，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線的兩 側(cè).2 .驗(yàn)證力的平行四邊形定則(1)實(shí)驗(yàn)原理使一個(gè)力的作用效果跟兩個(gè)力的共同作用效果相同.(2)操作關(guān)鍵每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置 O必須保持不變；記下每次各力的大小和方向；畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度.典題例析析典題學(xué)通法例3(2018 新課標(biāo)出，22)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)， 將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm的紙貼在水

17、平桌面上， 如圖(a)所示.將 橡皮筋白勺一端 Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)， 橡皮筋處于原長.(1)用一只測力計(jì)將橡皮筋的 P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn) O,此時(shí)拉力F的大小可由 測力計(jì)讀出.測力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為 N.(2) 撤去 (1) 中的拉力，橡皮筋P 端回到 A 點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn).此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為Fi=4.2 N和E=5.6 N.(i)用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖(a)中畫出力Fi、F2的圖

18、示， 然后按平行四邊形定則畫出它們的合力 F 合 ；(ii)F合的大小為 N, F合與拉力F的夾角的正切值為 .若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力 的平行四邊形定則. 審題指導(dǎo) (1) 彈簧秤的讀數(shù)要注意有效數(shù)值的位數(shù)(3) 作力的平行四邊形時(shí)要注意標(biāo)度 解析 (1) 由圖可知， F 的大小為 4.0 N(2)( i)如圖所示(ii)用刻度尺量出F合的線段長為20 mm所以F合大小為4.0 N F合與拉力F的夾角的正切值為 0.05答案(1)4.0(2)( i)見解析 (ii)4.00.05 跟進(jìn)題組 練考題 提能力1 某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量

19、的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)(1) 圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為 7.73 cm ；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長量 Al為 cm；(2) 本實(shí)驗(yàn)通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是； ( 填選項(xiàng)前的字母)A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Al與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA造成這種現(xiàn)象白主要原因是 .解析：(1)圖乙的示數(shù)為14.66 cm,所以彈簧白伸長

20、量為 (14.66 7.73) cm= 6.93 cm.(2) 為了得到較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，應(yīng)逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼彈簧的長度和鉤碼的總重力，即 A 正確(3) 不遵循胡克定律，說明超出了彈簧的彈性限度答案：(1)6.93(2)A(3) 超過彈簧的彈性限度2 某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖 (a) 所示：輕彈簧放置在光 滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊 連接.向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被 壓縮后的彈性勢能.(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電

21、源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是 (填入代表步驟的序號).(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果.打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為 m/s.比較兩紙帶可知， (填"M'或"L")紙帶對應(yīng)的實(shí) 驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大.解析：(1)實(shí)驗(yàn)步驟中，一定要注意接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源之后再松手釋放物塊.若次序搞 反，可能造成物塊已離開桌面但打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還沒有開始工作.(2)從紙帶上看，最后兩個(gè)數(shù)據(jù)2.58 cm、2.57 c

22、m 相差不大，表示物塊已經(jīng)脫離彈簧，所以速度v=2.58 ：2。57 X 10 2 m/s-1.29 m/s ,同理可計(jì)算出打下L紙帶時(shí)物塊脫離彈簧的2 X 0.02速度要小一些.答案：(1)(2)1.29 M3. (2020 長春質(zhì)監(jiān))某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實(shí) 驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊 墊起，使木板傾斜合適的角度，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推小車，得到的紙帶應(yīng)該是 (填 “甲”或“乙”).(2)使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板滑行，這時(shí)橡皮筋對小車做的功為W(3)再

23、用完全相同的2條、3條橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時(shí)橡皮筋的(填寫相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件)，使橡皮筋對小車做的功分別為2W 3W(4)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度V1、V2、V3(5)作出W v圖像，則下列符合實(shí)際的圖像是 .解析：(1)平衡摩擦力后，小車應(yīng)做勻速直線運(yùn)動，所以紙帶應(yīng)該是乙.(3)為了使橡皮筋對小車做功成倍數(shù)增加，每次橡皮筋形變量相同.(5)由動能定理可知 W 2m/,應(yīng)選D.答案：乙(3)伸長量(形變量、長度)都相同(5)D考向四力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)知識必備提核心通技法1.以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動學(xué)規(guī)律和力學(xué)規(guī)律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).2,將實(shí)驗(yàn)的基本方法一一控制

24、變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法一一圖像法、逐差法，融入 實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中.典題例析析典題學(xué)通法例4 (2017 全國卷I, 22)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間.實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖甲所示.實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車.在小車運(yùn)動過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖乙記錄了桌面上連續(xù)的 6個(gè)水滴的位置.(已知滴水計(jì)時(shí)器每 30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)(1)由圖乙可知，小車在桌面上是 (選填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動的.(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動.小車運(yùn)動到圖乙中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為 m/

25、s ,加速度大小為 m/s 2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)審題指導(dǎo)(1)處理“紙帶”時(shí)，對于勻變速直線運(yùn)動， 求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度需利用 v2 =v.(2)求加速度時(shí)應(yīng)利用 Ax=aT2.當(dāng)需要考慮減小偶然誤差時(shí)，應(yīng)采用逐差法求加速度.解析(1)輕推小車后，小車在桌面上做減速運(yùn)動，桌面上“水滴”的間距應(yīng)逐漸減小,小車的運(yùn)動方向是從右向左.(2)相鄰兩水滴的時(shí)間間隔為t = * s =f s ,小車運(yùn)動到A位置時(shí)速度大小為Va= '3：'2=4532t3117+ 133 X 1022X 一3m/s =0.187 5 m/s =0.19 m/s小車運(yùn)動的加速度大小為| X5+ X4 X

26、2+ X1 |2a=6p0.038 m/s答案(1)從右向左(2)0.190.038跟進(jìn)題組練考題 提能力1 .(2019 醴陵市一模)某同學(xué)“探究加速度與物體合力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中A為小車，質(zhì)量為 m,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的固定長木板上，P的質(zhì)量為m, C為彈簧測力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變P的質(zhì)量，讀出測力計(jì)的示數(shù) F,不計(jì)輕繩與滑輪、滑輪與輪軸的摩擦、滑輪的質(zhì)量.(1)下列說法正確的是.A.實(shí)3中m應(yīng)遠(yuǎn)小于m8 .長木板必須保持水平C.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車d.小車運(yùn)動過程中測力計(jì)的讀數(shù)為mg(2)圖2是實(shí)驗(yàn)過程中得到的一條紙

27、帶，Q A、R C D為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為：8.00 cm、17.99 cm 30.00 cm44.01 cm ,若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz ,則由該紙帶可知小車的加速度大小為m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a F圖像可能是圖3中的圖線.圖3解析：(1)小車所受的拉力可以通過彈簧秤測出，不需要滿足m遠(yuǎn)小于m,故A錯(cuò)誤.實(shí)驗(yàn)應(yīng)該平衡摩擦力，所以木板不能水平，故 B錯(cuò)誤.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故 C正確.根據(jù)牛頓第二定律知，mg>2T,則Tv mg

28、，故D錯(cuò)誤.故選C.一 2(2)根據(jù)Ax= aT2,運(yùn)用逐差法得,XBD XOB 44.01 - 17.99 - 17.99 X 10, 2 a=FT=400m/s =2.01m/s2.(3)某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，則F不等于零時(shí),a為零，故選B.答案：(1)C(2)2.01(3)B2.某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.一根細(xì)線系住鋼球,懸掛在鐵架臺上,鋼球靜止于A點(diǎn).光電門固定在 A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條.將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測出，取 v=d作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度.記錄鋼球每次下落的高度

29、h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t,計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢能變化大小 Ab與動能變化大小 A&,就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒.(1)用A b=mgh計(jì)算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時(shí)的鋼球球心到 之間的豎直距離.A.鋼千在A點(diǎn)時(shí)的頂端B.鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心C.鋼千在A點(diǎn)時(shí)的底端1 2(2) A & = 2mV計(jì)算鋼球動能變化的大小.用刻度尺測量遮光條寬度，木數(shù)如圖所不，其讀數(shù)為 cm.某次測量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s .則鋼球的速度為 v=m/s.(3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:AE/(X10 2 J)4.8929.78614.6919.5929.38A

30、 E/(_ -2X10 J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的 Ab與AR之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的.你是否同意他 的觀點(diǎn)？請說明理由.(4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議.解析：(1)高度變化要比較鋼球球心的高度變化.化)毫米刻度尺讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米下一位，由v=d代入數(shù)據(jù)可計(jì)算出相應(yīng)速度.(3)從表中數(shù)據(jù)可知 A E>A日，若有空氣阻力，則應(yīng)為 AEVA曰，所以不同意他的觀 與 八、 -，一、一，12、，(4)實(shí)驗(yàn)中遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度大于鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度，因此由AR=wmV計(jì)算得到的A E偏大，要減小 A曰與A E的差異可考慮將遮光條的速

31、度折算為鋼球的速度.答案：(1)B (2)1.50(1.49 1.51都算對)1.50(1.491.51都算對)(3)不同意，因 為空氣阻力會造成 A5小于A E,但表中A E大于A E (4)分別測出光電門和球心到懸點(diǎn)的 長度L和l ,計(jì)算AR時(shí)，將v折算成鋼球的速度 v' =L v.|課時(shí)作業(yè)，限時(shí)提能練鍍監(jiān)境規(guī)范 填透用切技萬1 . (2019 課標(biāo)I ,22)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動進(jìn)行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的 頻率為50 Hz,紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出.在 A R C

32、 H E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是 點(diǎn).在打出 C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為 m/s2(保留2位有效數(shù)字).解析：本題考查利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究勻變速直線運(yùn)動的速度和加速度的關(guān)系，以及考生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，體現(xiàn)了以科學(xué)態(tài)度進(jìn)行科學(xué)探究的核心素養(yǎng).物塊沿傾斜的木板加速下滑時(shí)，紙帶上打出的點(diǎn)逐漸變疏，故A點(diǎn)為先打出的點(diǎn).XBDVC=亓一 25.86 1.20 X 102X0.1m/s = 0.233 m/sXCE XAC a = -2T=-29.30 -3.16 -3.16 X 1022X 0.1m/s 2=0.75 m/s答案：A 0.2330.7

33、52. (2020 山西質(zhì)監(jiān))為探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(a)的實(shí)驗(yàn)裝置.圖(a)實(shí)驗(yàn)步驟如下：用游標(biāo)卡尺測量滑塊上遮光片的寬度d,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖(b);將水平彈簧的一端固定于水平氣墊導(dǎo)軌的左側(cè)；用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量X；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后通過光電門的時(shí)間At,算出滑塊的速度 v；重復(fù)步驟，作出v與x的關(guān)系圖像如圖(c) .回答下列問題：(1)遮光片的寬度為 cm.(2)若At =3.0 X10 2 s ,則滑塊的速度為 m/s.(3)由圖(c)可知，v與x成 關(guān)系.(4)實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧壓縮量的關(guān)系是 .解析：(1)

34、游標(biāo)卡尺為20分度游標(biāo)卡尺，精確度為0.05 mm,主尺讀數(shù)為 9 mm,游標(biāo)尺第6條刻度線與主尺刻度線對齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為 0.30 mm所以遮光片寬度為 9.30 mm= 0.930d 0.930 X 10 2cm; (2)根據(jù)平均速度定義可知，滑塊的速度v = jy= 30x10 2 m/s = 0.31 m/s ;(3) v x圖像為過原點(diǎn)直線，故 v與x成正比；(4)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，滑塊的動 能等于彈簧壓縮產(chǎn)生的彈性勢能，故彈性勢能與彈簧壓縮量的平方成正比.答案：(1)0.930(2)0.31(3)正比(正比例)(4)彈性勢能與彈簧壓縮量x的平方成正比3. (2018 天津卷

35、，9(2)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為 5 N的彈簧測力計(jì)兩個(gè)，橡皮條 （帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套），刻度尺， 圖釘（若干個(gè)）.（1）（多選）具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有 .A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同C.使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度D.用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)時(shí)的拉力（2）該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置Q力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表

36、示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示.其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最 有利的是.解析：（1）為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有普遍性，在實(shí)驗(yàn)過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，A錯(cuò)誤；只有每一次實(shí)驗(yàn)時(shí)用一個(gè)力和用兩個(gè)力拉的效果相同即可，即O點(diǎn)位置相同，不需要每次實(shí)驗(yàn)的O點(diǎn)位置都相同，B正確；使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)正對彈簧測力計(jì)的刻度，C正確；合力可以大于任一個(gè)分力，也可以等分分力，還可以小于任一分力，D錯(cuò)誤；（2）AD實(shí)驗(yàn)中選取的力的標(biāo)度過大，導(dǎo)致畫力時(shí)，線段太短，不利于提高實(shí)驗(yàn)精確度；B圖和C圖選用的標(biāo)度相同，但 C中力太小，不利于作平行四邊形，故B符合題意.答案：（1）BC（

37、2）B4.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖甲所示的裝置測量滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù).每次滑塊都從斜面上由靜止開始下滑，測出滑塊每次下滑時(shí)遮光板到光電門所在位置的距離L及相應(yīng)的遮光時(shí)間t.（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光板的寬度d,如圖乙所示，則 d =cm.（2）（多選）為測出滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)，本實(shí)驗(yàn)還需要測出或知道的物理量是 （填下列序號）.A.滑塊和遮光板的總質(zhì)量mB.斜面的傾角0C.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g（3）實(shí)驗(yàn)中測出了多組 L和t的值，若要通過線性圖像來處理數(shù)據(jù)求科 ,則應(yīng)作出的圖像為.A. t2L圖像B. t2 L圖像C. L2 t圖像D. L2 1圖像(4)在(3)作出的線性圖像中，若直線的

38、斜率為k,則w =.(用以上物理量的符號表示)解析：本題考查“測量滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)，意在考查考生對圖像法處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的掌握情況.(1)主尺示數(shù)為2 mm,游標(biāo)尺上第 5個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為5X0.05 mm= 0.25 mm,故讀數(shù)為 2 mm+ 0.25 mm = 0.225 cm.(2)由于遮光板經(jīng)過光電門的時(shí)d 人一，、，人一間比較短，所以可認(rèn)為遮光板經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為上運(yùn)動的過程由動能定理可知，(min 0v=t；斜面的傾角為 e ,滑塊在斜面,122一猿 mcpos 0) L = 2 mv ,解得 t2g sind20 (1 cos1X-,選項(xiàng)B、C正確, LA錯(cuò)誤.(3)由以上分析知t2一；圖像是一條過原點(diǎn)的直線，可作t2l圖像處理數(shù)據(jù)求選項(xiàng)B正確.2 1d2(4)t L圖像的斜率k = 2gsin e-cos 0，可得d2tan 0 -.2gkcos 0答案：(1)0.225(2)BC(3)Bd2(4)tan 0 -2gkcos 05. (2019