高三力學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)專題 2016年高考專用,原創(chuàng)講義

1、高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)1、 考情分析年份實(shí)驗(yàn)名稱分值2015電磁阻尼速度隨時間的變化規(guī)律102014力的平行四邊形定則102013自由落體運(yùn)動測定重力加速度速度隨時間的變化規(guī)律102012探究影響摩擦力大小的因素102011力的平行四邊形定則82010加速度與物體質(zhì)量以及受力的關(guān)系102009加速度與物體質(zhì)量以及受力的關(guān)系102008驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律10二、題型分析（一）物理實(shí)驗(yàn)包括哪幾部分？實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)評估（2） 知識儲備實(shí)驗(yàn)一：速度隨時間的變化規(guī)律1. 勻變速直線運(yùn)動的判斷方法：2.實(shí)驗(yàn)原理打點(diǎn)計時器打出的紙帶能記錄運(yùn)動物體在不同時刻的位置求紙帶上某點(diǎn)的瞬時

2、速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替用描點(diǎn)法畫出小車的vt圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果vt圖象是一條傾斜的直線，說明物體的速度是均勻變化的3.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計時器，一端附有滑輪的長木板，小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源4.實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示，把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路把一條細(xì)繩拴在小車上，使細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點(diǎn)計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面把小車停在靠近打點(diǎn)計時器的位置，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，

3、打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)更換紙帶，重復(fù)操作兩次增減鉤碼個數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn)5.數(shù)據(jù)處理（1）用“逐差法”求加速度，如果有6個間隔，公式是a=.（2）用“圖象法”求加速度，需用直線擬合各點(diǎn)，圖線與v軸交點(diǎn)應(yīng)為第一個計數(shù)點(diǎn)的速度，且應(yīng)為正值.為了減小誤差，應(yīng)選相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求斜率而得出a.6.誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差根據(jù)紙帶測量的位移有誤差，從而使根據(jù)位移計算的瞬時速度有誤差測量各計數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離而不是直接測量相鄰計數(shù)點(diǎn)間距離系統(tǒng)誤差木板的粗糙程度不完全相同盡量選用各處粗糙程度均勻的木板7.注意事項(xiàng)（1）為計算簡便，通常每5個時間間隔取一個計數(shù)點(diǎn)，t=0.1 s；（2）紙帶長度

4、用刻度尺一次測量，不分段測量；（3）細(xì)繩應(yīng)盡可能與木板平行，以確保細(xì)繩對小車的拉力不變；（4）關(guān)于操作:開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器;要先接通電源，再釋放小車;小車停止運(yùn)動時要及時斷開電源;為防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，要及時用手按住小車。（5）在坐標(biāo)紙上畫vt圖象時，注意坐標(biāo)軸單位長度的選取要適當(dāng)，應(yīng)使圖線盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)實(shí)驗(yàn)二：力的平行四邊形定則1. 實(shí)驗(yàn)原理等效法：使一個力F的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到某點(diǎn)，所以這一個力F就是兩個力F1和F2的合力，作出F的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F和F

5、的大小和方向是否都相同2.實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、細(xì)芯鉛筆3.實(shí)驗(yàn)步驟用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上，并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉像皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時兩細(xì)繩套的方向只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F

6、1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只用一只彈簧測力計的拉力F的圖示比較一下，力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向是否相同交流與思考：每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)的位置保持不變，這體現(xiàn)了怎樣的物理思想方法？若兩次橡皮條的伸長長度相同，能否驗(yàn)證平行四邊形定則？提示：每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變，是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果相同，這是物理學(xué)中等效替換的思想方法由于力不僅有大小，還有方向，若兩次橡皮條的伸長長度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同，說明兩次效果不同，不滿足合力與分力的關(guān)系，不能驗(yàn)證平行四

7、邊形定則4.誤差分析用兩個測力計拉橡皮條時，橡皮條、細(xì)繩和測力計不在同一個平面內(nèi)，這樣兩個測力計的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個測力計的方向畫得不準(zhǔn)，造成作圖的誤差兩個分力的起始夾角太大，如大于120，再重做兩次實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變（即保證合力不變)，則變化范圍不大，因而測力計示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差大作圖比例不恰當(dāng)造成作圖誤差交流與思考：實(shí)驗(yàn)時由作圖法得到的合力F和單個測力計測量的實(shí)際合力F忘記標(biāo)注而造成錯亂，你如何加以區(qū)分?提示：由彈簧測力計測量合力時必須使橡皮筋伸直，所以與AO共線的合力表示由單個測力計測量得到的實(shí)際合力F，不共線的合力表示由作圖法得到的

8、合力F5.注意事項(xiàng)不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置使用彈簧秤前，應(yīng)先調(diào)節(jié)零刻度，使用時不超量程，拉彈簧秤時，應(yīng)使彈簧秤與木板平行在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條伸長時的結(jié)點(diǎn)位置要相同被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦橡皮筋應(yīng)在彈性限度內(nèi)，彈簧測力計不超量程，夾角不能太大或太小，要用同一標(biāo)度作圖，作圖應(yīng)盡可能大些.兩拉力F1和F2夾角不宜過小，作力的圖示，標(biāo)度要一致 交流與思考：如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究兩力合力隨角度的變化規(guī)律？如何觀察合力的變化規(guī)律？提示：保持兩力的大小不變，改變兩力之間的夾角，使兩

9、力的合力發(fā)生變化，可以通過觀察結(jié)點(diǎn)的位置變化，判斷合力大小的變化情況，結(jié)點(diǎn)離固定點(diǎn)越遠(yuǎn)，說明兩力的合力越大實(shí)驗(yàn)三：加速度與物體質(zhì)量、受力的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)原理控制變量法：保持m一定時，改變物體受力測出加速度，用圖像法研究與關(guān)系保持一定時，改變物體質(zhì)量m測出加速度，用圖像法研究與m關(guān)系物理量的測量：（1）小車質(zhì)量的測量：天平（2）合外力的測量：小車受四個力，重力、支持力、摩擦力、繩子的拉力。重力和支持力相互抵消，物體的合外力就等于繩子的拉力減去摩擦力。小車所受的合外力不是鉤碼的重力。為使合外力等于鉤碼的重力，必須：平衡摩擦力：平衡摩擦力時不要掛小桶，應(yīng)連著紙帶且通過打點(diǎn)記時器的限位孔，將長木板傾斜一

10、定角度，此時物體在斜面上受到的合外力為0。做實(shí)驗(yàn)時肯定無法這么準(zhǔn)確，我們只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點(diǎn)來判斷），這就說明此時物體合外力為0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）給抵消了。由于小車的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小車實(shí)驗(yàn)中受到的合外力就是繩子的拉力了。 點(diǎn)撥：整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變托盤和砝碼的質(zhì)量，還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力.繩子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量時，可近似認(rèn)為繩子的拉力等于沙和小桶的重力。推導(dǎo)：實(shí)際上m/g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g

11、/(m+ m/);理論上F= m/g，只有當(dāng)m/m時，才能認(rèn)為繩子的拉力不等于沙和小桶的重力。點(diǎn)撥：平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)必須在滿足小車和所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和托盤的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行.只有如此，砝碼和托盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等.在畫圖像時，隨著勾碼重量的增加或者小車質(zhì)量的倒數(shù)增加時，實(shí)際描繪的圖線與理論圖線不重合，會向下彎折。（3）加速度的測量：若v0 = 0 ，由 x = v0 t + a t2 /2 得：a = 2 x / t2 , 刻度尺測量x，秒表測量t 根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度，由逐差法求加速度。可以只測量加速度的比值 a1/a2 = x1/x2 ，探究a

12、1/a2 = F1/F2，a1/a2 = m2/m1.2.實(shí)驗(yàn)器材一端附有滑輪的長木板、小車、細(xì)線和小桶、天平、砝碼、鉤碼（或槽碼）、打點(diǎn)計時器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺3.實(shí)驗(yàn)步驟用天平測出小車和小桶的質(zhì)量m 和m/把數(shù)值記錄下來。按下圖實(shí)驗(yàn)裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，使長木板有滑輪的一端伸出桌面在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一小木塊，通過前后移動，來平衡小車的摩擦力把細(xì)線系在小車上并跨過定滑輪，此時要調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行。將小車放于靠近打點(diǎn)記時器處，在小桶內(nèi)放上砝碼(5g)，接通電源，放開小車得到一打好點(diǎn)的紙帶（注意不要讓小車撞到定滑輪，打好的紙帶要標(biāo)明條件m=? m/=?）點(diǎn)撥：要使

13、砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量（m/m）；起始小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器處，且先接通電源后再放開小車，注意不要讓小車撞到定滑輪。保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砝碼的質(zhì)量(10g、15g、20g、25g)，再做幾次實(shí)驗(yàn)在每條紙帶上都要選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶的加速度把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表一內(nèi)，作用力的大小認(rèn)為等于小桶和砝碼的重力 m/g=( m0/ + mX/)g，做出與的圖像保持小桶內(nèi)砝碼質(zhì)量不變，在小車上放鉤碼改變小車的質(zhì)量（分別加50g、100g、150g、200g），重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表二內(nèi)，做出與1/m圖像 4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理若測得某一物體m一定時，

14、a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表.（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出aF圖象.（2）從圖象可以判定：當(dāng)m一定時，a與F的關(guān)系為_成正比_.a/（ms2）1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00若測得某一物體受力F一定時，a與M的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示：（1）根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，畫出a1/m圖象.（2）由a1/m關(guān)系可知，當(dāng)F一定時，a與M成_反比_關(guān)系.a/（ms2）2.042.663.233.98M/kg2.001.501.251.00點(diǎn)撥：1.在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，為什么描繪a圖象，而不是描繪am圖象？ 在相同力的作用下，質(zhì)量m越大，加速度越小.這可能是“a與m成反比”

15、，但也可能是“a與m2成反比”，甚至可能是更復(fù)雜的關(guān)系.我們從最簡單的情況入手，檢驗(yàn)是否“a與m成反比”.實(shí)際上“a與m成反比”就是“a與成正比”，如果以為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a圖象是不是過原點(diǎn)的直線，就能判斷加速度a是不是與質(zhì)量m成反比.當(dāng)然，檢查am圖象是不是雙曲線，也能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線并不容易；而采用a圖象，檢查圖線是不是過原點(diǎn)的傾斜直線，就容易多了.這種“化曲為直”的方法是實(shí)驗(yàn)研究中經(jīng)常采用的一種有效方法，在以后的學(xué)習(xí)中也會用到.2.利用所測得的數(shù)據(jù)在aF坐標(biāo)上描點(diǎn)并連線，所連的直線應(yīng)通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布

16、在直線兩則，這樣所描的直線可能不過原點(diǎn)，如圖421所示.圖421圖（a）是由于平衡摩擦力時斜面傾角太小，未完全平衡摩擦力所致；圖（b）是由于平衡摩擦力時斜面傾角太大，平衡摩擦力過度所致.3. 實(shí)驗(yàn)中的F應(yīng)是研究對象所受的合外力，用沙袋重力作為研究對象小車的合外力會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，如果將研究對象選為沙袋和小車這個整體，則會消除由此帶來的系統(tǒng)誤差.實(shí)驗(yàn)四： 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(實(shí)驗(yàn)、探究)1. 實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)，分別求做自由落體運(yùn)動物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動能的增加量。若二者相等，說明機(jī)械能守恒，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律： 2、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、把打點(diǎn)計時器固定在置于桌邊的鐵架臺上，將打點(diǎn)計時器

17、與電源連接好。 2、將紙帶穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重錘上，使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計時器附近。 3、先接通電源，后松手讓重錘帶著紙帶自由下落。 4、重復(fù)幾次，得到35條紙帶。 5、在打好點(diǎn)的紙帶中挑選“點(diǎn)跡清楚且第一、二兩點(diǎn)間距離約為2mm”的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上O，在選5個連續(xù)的點(diǎn)一次標(biāo)上1、2、3，用刻度尺依次測出下落高度h1、h2、h3。 6、應(yīng)用公式 ，計算出個點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度v1、v2、v3。 7、計算各點(diǎn)對應(yīng)的是能減少量mgh，以及增加的動能mv2/2，并進(jìn)行比較。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論在重力作用下，物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。即當(dāng) ，或 一定稍小于勢能

18、的減少量4. 誤差分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計時器時的摩擦阻力，使得重物獲得的動能小于它所減少的重力勢能。為減小誤差，重物的質(zhì)量應(yīng)選大一些的。5.注意事項(xiàng)1.選擇紙帶的條件：打點(diǎn)清淅；第1、2兩點(diǎn)距離約為2毫米。2.打點(diǎn)計時器應(yīng)豎直固定，紙帶應(yīng)豎直。3.實(shí)驗(yàn)操作關(guān)鍵：先合上電源，再松開紙帶。4.本實(shí)驗(yàn)不需要測重物質(zhì)量，但應(yīng)選用重且小的重物做實(shí)驗(yàn)，以減小誤差;應(yīng)使用公式vn=而不是公式vn=gt計算瞬時速度;應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嬎阒亓菽艿淖兓?，不可以用同一根紙帶求出a作為g，又以此計算值計算重力勢能的變化，這樣會犯循環(huán)論證的錯誤.5.如果用mv2=

19、mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰且第1、2兩個點(diǎn)間的距離接近2 mm的紙帶.6.實(shí)驗(yàn)中因有阻力存在，重物動能的增加量稍小于重力勢能的減少量，即Ekm （2分） （2分） 導(dǎo)軌不平，右端高 （2分）10.某同學(xué)通過圖甲實(shí)驗(yàn)裝置描繪平拋運(yùn)動的軌跡（1）實(shí)驗(yàn)時將斜槽軌道固定在水平桌面上（如圖甲），調(diào)整斜槽軌道末端水平，確保鋼球飛出后做平拋運(yùn)動，判斷斜槽末端是否水平的方法為將一光滑小球靜置于斜槽末端，若球靜止，則斜槽末端水平（2）該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)裝置來比較準(zhǔn)確地描繪出一條平拋運(yùn)動的軌跡，如圖乙所示，則能（選填“能”或“不能”）通過此軌跡探究平拋運(yùn)動規(guī)律（即水平方向上作勻速直線運(yùn)動、豎直方向上作自

20、由落體運(yùn)動）（3）若已知平拋運(yùn)動豎直方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動，加速度取g=10m/s2，請寫出圖乙拋物線的函數(shù)式y(tǒng)=x2m，該平拋運(yùn)動的初速度大小為1.5m/s（上述空格中的數(shù)字均保留兩位有效數(shù)字）考點(diǎn)：研究平拋物體的運(yùn)動.專題：實(shí)驗(yàn)題分析：正確解答本題需要掌握：保證小球做平拋運(yùn)動必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平；根據(jù)平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，熟練應(yīng)用運(yùn)動學(xué)中的基本規(guī)律來解決平拋運(yùn)動問題根據(jù)平拋運(yùn)動在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律求出平拋運(yùn)動的初速度以及豎直位移與水平位移的關(guān)系解答：解：（1）能否使小球做平拋運(yùn)動，關(guān)鍵是使斜槽末端切線水平，判斷是否水平可以采用：將一光滑小球靜置于斜

21、槽末端，若球靜止，則斜槽末端水平（2）根據(jù)水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做自由落體運(yùn)動，在相同時間內(nèi)，水平方向的位移相等，即分別為0、15cm、30cm、45cm，而豎直方向的位移分別為0、5cm、20cm、45cm，因相鄰的位移之差相等，則能取此軌跡來研究平拋運(yùn)動規(guī)律；（3）根據(jù)h=gt2得，t=0.1s； 水平方向x=v0t；解得：v0=1.5m/s根據(jù)x=v0t，y=gt2=g（）2=x2m；故答案為：（1）將小球放在槽的末端看小球能否靜止；（2）能；（3）x2；1.57、 課后作業(yè)1.“探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC均為細(xì)繩.(1) 該圖中兩彈簧測力計的讀數(shù)恰好相等，由圖可讀出每根細(xì)繩的拉力大小為N(只需讀到 0.1 N).(2) 圖乙中的四個“”表示A、B、C、O在紙上的位置，請根據(jù)正確讀出的拉力大小，在該紙上作出它們合力的圖示.(要求:在表示分力的線段上，從起點(diǎn)開始每0.5 N標(biāo)度長注上標(biāo)度線)(3) 某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時認(rèn)為:A. 在重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以提高結(jié)論的可靠性時，O點(diǎn)位置是不允許變動的B. 彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計的刻度C. 彈簧測力計應(yīng)在使用前校零D. 兩根細(xì)繩必須等長其中正確的是(填入相應(yīng)的字母).