2020版高考物理二輪復(fù)習第二篇實驗題熱點14力學(xué)創(chuàng)新實驗精練(含解析)

1、熱點14力學(xué)創(chuàng)新實驗熱考題型考試大綱中的實驗?zāi)芰μ岬剑骸澳苓\用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗”。所以從儀器的使用、裝置的改造、數(shù)據(jù)的靈活處理等方面進行變通和拓展是復(fù)習中必須經(jīng)歷的一個過程，要對各個實驗的原理、方法進行合理遷移，類似的實驗要多比較分析。題型一儀器創(chuàng)新實驗1 .某同學(xué)利用圖示裝置來研究A和C組成的系統(tǒng)機械能是否守恒。A、B是質(zhì)量均為m的小物塊，C是質(zhì)量為M的重物，A、B間由輕彈簧相連、A、C間由輕繩相連。在物塊B下放置一壓力傳感器,重物C下放置一速度傳感器，壓力傳感器與速度傳感器相連。當壓力傳感器示數(shù)為零時，就觸發(fā)速度傳感器測定此時重物C的速度

2、。整個實驗中彈簧均處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。實驗操作如下：開始時，系統(tǒng)在外力作用下保持靜止，輕繩拉直但張力為零?，F(xiàn)釋放C,使其向下運動，當壓力傳感器示數(shù)為零時，觸發(fā)速度傳感器測出C的速度為v；在實驗中保持AB質(zhì)量不變，改變C的質(zhì)量M,多次重復(fù)第步?；卮鹣铝袉栴}：(1)該實3中川和m大小關(guān)系必須滿足Mm(填“<”"=”或“>”)。(2)為便于研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系，每次測重物的速度時，其已下降的高度應(yīng)(填“相同”或“不同”)。(3)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，為得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)作出(填“？?2-MT"？?2-?”或“？?2-標第”)圖線。(4)若第問中所作出的圖線在

3、縱軸上的截距為b,則彈簧的勁度系數(shù)為(用題給的已知量表木)。答案(1)>(2)相同(3)v2-焉(4)胃2解析(1)由題意可知，當壓力傳感器的示數(shù)為零時，C仍然有向下的速度v,所以必須滿足M>m(2)必須保證重物每次下降高度相同才能研究速度v與質(zhì)量M的關(guān)系。(3)因剛開始時彈簧被壓縮，彈力為mg;而壓力傳感器示數(shù)為0時，彈簧被拉伸，彈力大小仍為mg,即彈簧彈性勢能在始、末狀態(tài)相同，為此需要驗證1(m+M)v2=(M-m)c|-2x,x為彈簧彈力大小為mg時彈簧的形變量，化簡得v2=-8mg-x熹+4gx,所以要想得到線性關(guān)系圖線，應(yīng)彳v2-熹圖線。(4)由題意知，當？?5=。時有b

4、=4gx,而mg=kx,聯(lián)立得k?；。題型二方法創(chuàng)新實驗2 .某同學(xué)根據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。(1)如圖(a),將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加祛碼，測得相應(yīng)的彈簧長度，部分數(shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k=N/m。(g取9.8m/s2)祛碼質(zhì)量(g)50100150彈簧長度(cm)8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖(b)所示；調(diào)整導(dǎo)軌，當滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小。(3)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的速度v,釋放滑塊過程中彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為。(4)重

5、復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖(c)。由圖可知,v與x成關(guān)系，由上述實驗可得結(jié)論：對同一本!彈簧，彈性勢能與彈簧的成正比。答案(1)49.550.5(2)相等(3)滑塊的動能(4)壓縮量的二次方解析(1)由f=kx得Af=kAx,代入表中數(shù)據(jù)可得出k值。(2)滑塊滑行過程中無摩擦阻力,自由滑動時導(dǎo)軌已調(diào)整到水平狀態(tài)，故滑塊此時勻速運動。(3)當不考慮空氣阻力、摩擦等因素且導(dǎo)軌又調(diào)到水平狀態(tài)時，釋放滑塊的過程中只涉及彈性勢能與滑塊的動能，即能量只在這兩種形式的能量之間轉(zhuǎn)化。12222(4)v-x圖線是過原點的直線，故vax。因Ep=E<imv8V0cx，故Epx。跟蹤集訓(xùn)1.用如圖

6、所示實驗裝置測量滑塊A與木板間的動摩擦因數(shù)。長木板水平固定，細線跨過定滑輪與滑塊A、重錘B相連。將細線拉直，測出B離地面的高度h,將重錘從h高處靜止釋放，B落地后，測出A在木板上滑動的距離x;改變B釋放高度重復(fù)實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。實驗次數(shù)123456h/cm10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0x/cm14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4(1)若測得A的質(zhì)量m=3kg,B的質(zhì)量m=1kg,A和B間細線的長度 L=112.0cm,木板的長度l=98.0cm,要達到實驗?zāi)康?，以上四個量中沒有必要測量的是(用物理量的符號表示)。(2)作出x隨h變化的圖

7、像。(3)由圖像并結(jié)合(1)中所測數(shù)值求得滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為答案(1)L、l(2)見解析圖(3)0.2解析(1)由題意可知，B距地面的高度h,A在木板上滑彳T的距離x,A、B的質(zhì)量mA、mB,從靜止釋放讓它們運動到B著地，根據(jù)動能定理得：12Gmgh-pmAgh=2(mA+m)v從B著地到A停在木板上，根據(jù)動能定理得2mAv2=Ag(x-h)由解得=?h(?+ ?)x- ?h可知沒有必要測量L和l。(2)作出x隨h變化的圖像如圖所示。(3)由得:x=(i+?)? h ?(?+?)h根據(jù)數(shù)學(xué)知識得到圖像中直線的斜率(1+?)?k二?(?+?)由圖得:k=1.5代入數(shù)據(jù)得：(?凸1=1.5

8、：(3+I)解得:1=0.22.如圖甲所示的裝置叫阿特伍德機，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德(GAtwood,1746-1807)創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律。某同學(xué)對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律，如圖乙所示。魂電門占a（i）實驗時，該同學(xué)進行了如下操作將質(zhì)量均為M的重物（A含擋光片、B含掛鉤）用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止狀態(tài)。測量出（填“的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”）到光電門中心的豎直距離ho在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)（重物AB以及物塊C）中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為At。測出擋光片的寬度d,計算

9、有關(guān)物理量，驗證機械能守恒定律。（2）如果系統(tǒng)（重物AB以及物塊C）的機械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為（已知重力加速度為g）。（3）引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有（寫一條即可）。（4）驗證實驗結(jié)束后，該同學(xué)突發(fā)奇想：如果系統(tǒng)（重物A、B以及物塊C）的機械能守恒，不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系？a隨m增大會趨于一個什么值？請你幫該同學(xué)解決：寫出a與m之間的關(guān)系式：（還要用到M和g）。a的值會趨于答案（1）擋光片中心（2）mgh=1（2M+m）（馬）2（3）重物運動受到空氣阻力？(4)a=2?g解析(1)、(2)需要測量系統(tǒng)重力勢能的變化量，應(yīng)該測量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離h,則系統(tǒng)重力勢能的減少量AEp=mgh,系統(tǒng)的末速度為：v=，?,則系統(tǒng)動能的增加量為：AEk=2(2M+m)v2=1(2M+m)(，?)2,若系統(tǒng)機械能守恒,則有:mgh=2(2M+m)(:?)2。(3)系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，引起實驗系統(tǒng)誤差的原因可能有：繩子和滑輪有一定的質(zhì)量、滑輪與軸之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等。?(4