高考物理?？贾R點預(yù)測專項訓(xùn)練和增分策略：力學(xué)實驗1.驗證性實驗

1、第二部分力學(xué)實驗題四年高考分析及專練13年卷卷題號、分值22(7分)22(8分)考查角度利用光電門測速度并求出加速度，利用牛頓第二定律求動摩擦因數(shù)根據(jù)平拋運動、能量的轉(zhuǎn)化與守恒探究彈簧的彈性勢能情景圖14年卷卷題號、分值22(6分)23(9分)考查角度利用小車的運動探究加速度與質(zhì)量和作用力的關(guān)系考查了胡克定律的應(yīng)用情景圖15年卷卷題號、分值22(6分)22(6分)考查角度利用托盤秤分析玩具車過凹形橋最低點的速度.考查了牛頓第二定律在豎直平面內(nèi)的圓周運動的應(yīng)用利用打點計時器分析紙帶，考查了速度、加速度的求解方法及牛頓第二定律的應(yīng)用情景圖16年甲卷乙卷丙卷題號、分值22(6分)22(5分)23(1

2、0分)考查角度探究輕彈簧的彈性勢能驗證機械能守恒定律，推算交流電的頻率探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系情景圖命題特點以教材6個力學(xué)實驗為題意情景，側(cè)重考查實驗原理、實驗器材、實驗步驟、讀取數(shù)據(jù)、表格圖象、實驗結(jié)論、誤差分析，也可能在原型實驗的基礎(chǔ)上通過器材或原理的改進(jìn)、創(chuàng)新形成新的力學(xué)實驗.力學(xué)實驗每年必考，一般難度不大，實驗原理是解決力學(xué)創(chuàng)新實驗問題的關(guān)鍵.1.某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則.實驗步驟：將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向.如圖1所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的

3、位置標(biāo)記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l).每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：圖1F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為O、O，橡皮筋的拉力記為FO O.圖2在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖2所示.用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達(dá)到O點，將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB.完成下列作圖和填空：(1)利用

4、表中數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)紙上畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0_cm.圖3(2)測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，則FOA的大小為_N.(3)根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖4中作出FOA和FOB的合力F的圖示.圖4(4)通過比較F與_的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論.答案(1)見解析圖甲10.0(9.8、9.9、10.1均正確)(2)1.80(1.701.90均正確)(3)見解析圖乙(4)FOO解析(1)作出Fl圖象，如圖甲所示，求得直線的橫截距即為l0，可得l010.0 cm(2)可計算橡皮筋的勁度系數(shù)keq f(F,x)eq f(2.5,0.05) N/m50 N/m若OA6.00 cm，OB7.60

5、 cm，則橡皮筋的彈力為F1kx150(6.007.6010.00)102 N1.80 N則此時FOAF11.80 N(3)FOBFOA1.80 N，兩力的合力F如圖乙所示.(4)FOO的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果相同，F(xiàn)是FOA、FOB兩個力的合力，所以通過比較F和FOO的大小和方向，可得出實驗結(jié)論.2.為驗證“動能定理”，某同學(xué)設(shè)計實驗裝置如圖5a所示，木板傾斜構(gòu)成固定斜面，斜面B處裝有圖b所示的光電門.圖5(1)如圖c所示，用10分度的游標(biāo)卡尺測得擋光條的寬度d_ cm；(2)裝有擋光條的物塊由A處靜止釋放后沿斜面加速下滑，讀出擋光條通過光電門的擋光時間t，則物塊通過B處時

6、的速度為_(用字母d、t表示)；(3)測得A、B兩處的高度差為H、水平距離L.已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，為了完成實驗，需要驗證的表達(dá)式為_.(用題中所給物理量符號表示)答案(1)0.52(2)eq f(d,t)(3)gHgLeq f(d2,2t2)3.某同學(xué)利用如圖6所示的裝置驗證動能定理.將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白紙、復(fù)寫紙.將小球從不同的標(biāo)記點由靜止釋放，記錄小球到達(dá)斜槽底端時下落的高度H，并根據(jù)落點位置測量出小球離開斜槽后的豎直位移y.改變小球在斜槽上的釋放位置，進(jìn)行多次測量，記錄數(shù)據(jù)如下：圖6高度H(h為單位長度)h2h

7、3h4h5h6h7h8h9h豎直位移y/cm30.015.010.07.56.04.33.83.3(1)表格中空缺的數(shù)據(jù)應(yīng)為_.(2)已知木板與斜槽末端的水平距離為x，小球在離開斜槽后的豎直位移為y，不計小球與槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過程中，若動能定理成立，則應(yīng)滿足的關(guān)系式是_.(3)若僅僅換一形狀完全相同，但摩擦不能忽略的斜槽(其余裝置、位置均不變)，表格中豎直位移y的數(shù)值與上表相比會_(填“變大”“變小”或“不變”).答案(1)5.0(2)Heq f(x2,4y)(3)變大解析(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，Hy30h，是個定值，則當(dāng)H6h時，y5.0 cm.(2)設(shè)小球離開斜

8、槽時的速度為v，根據(jù)平拋運動的規(guī)律得：xvt，yeq f(1,2)gt2聯(lián)立得：vxeq r(f(g,2y)小球在斜槽上滑下過程中，不計小球與槽之間的摩擦，只有重力做功，則有：mgHeq f(1,2)mv2，解得：Heq f(x2,4y)(3)若摩擦不能忽略，則有：WmgHmgcos eq f(H,sin )mgH(1eq f(,tan )若動能定理成立，則有：mgH(1eq f(,tan )eq f(1,2)mv2，解得：Heq f(x2,41f(1,tan )y)由于1eq f(1,tan )1，H、x均不變，所以表格中豎直位移y的數(shù)值與上表相比會變大.4.某興趣小組利用如圖7所示彈射裝置

9、將小球豎直向上拋出來驗證機械能守恒定律.一部分同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量出小球的直徑為d，并在A點以速度vA豎直向上拋出；另一部分同學(xué)團結(jié)協(xié)作，精確記錄了小球通過光電門B時的時間為t，用刻度尺測出光電門A、B間的距離為h.已知小球的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，完成下列問題：圖7(1)小球在B點時的速度大小為_；(2)小球從A點到B點的過程中，動能減少量為_；(3)在誤差允許范圍內(nèi)，若等式_成立，就可以驗證機械能守恒(用題目中給出的物理量符號表示).答案(1)eq f(d,t)(2)eq f(1,2)mveq oal( 2,A)eq f(1,2)meq f(d2,t2)(3)gheq f(1,2)v

10、eq oal( 2,A)eq f(d2,t2)解析(1)小球在B點的瞬時速度大小vBeq f(d,t).(2)小球從A點到B點，動能的減小量Ekeq f(1,2)mveq oal( 2,A)eq f(1,2)mveq oal( 2,B)eq f(1,2)mveq oal( 2,A)eq f(1,2)meq f(d2,t2).(3)重力勢能的增加量為mgh，若mgheq f(1,2)mveq oal( 2,A)eq f(1,2)meq f(d2,t2).即gheq f(1,2)veq oal( 2,A)eq f(d2,t2)，機械能守恒.5.為驗證在自由落體過程中物體的機械能是守恒的，某同學(xué)利用

11、DIS設(shè)計了一個實驗，裝置如圖8甲所示，圖中A為電磁鐵，B為光電門，有一直徑為d、質(zhì)量為m的金屬小球通過電磁鐵從A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H，光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，單位是毫秒.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間取9.8 m/s2，且小球直徑d遠(yuǎn)小于A、B間的距離H.圖8(1)用螺旋測微器測得小球的直徑如圖乙所示，則d_ m.(2)多次改變高度H，重復(fù)上述實驗，作出eq f(1,t2)H的變化圖象如圖丙所示，該圖線斜率的理論值k_ (ms)2m1.(保留2位有效數(shù)字)(3)實驗中發(fā)現(xiàn)動能增加量Ek總是稍小于重力勢能減少量Ep，可能的

12、原因是_(任意答出一條原因即可).答案(1)4.700103(2)0.89(3)受到空氣阻力或者H測量值偏大(任意答出一條原因即可)6.某同學(xué)利用圖9所示裝置，驗證以下兩個規(guī)律：圖9兩物塊通過不可伸長的細(xì)繩相連接，沿繩分速度相等；系統(tǒng)機械能守恒.P、Q、R是三個完全相同的物塊，P、Q用細(xì)繩連接，放在水平氣墊桌上.物塊R與輕質(zhì)滑輪連接，放在正中間，a、b、c是三個光電門，調(diào)整三個光電門的位置，能實現(xiàn)同時遮光，整個裝置無初速度釋放.(1)為了能完成實驗?zāi)康?，除了記錄P、Q、R三個遮光片的遮光時間t1、t2、t3外，還必需測量的物理量有_；A.P、Q、R的質(zhì)量MB.兩個定滑輪的距離dC.R的遮光片到

13、c的距離HD.遮光片的寬度x(2)根據(jù)裝置可以分析出P、Q的速度大小相等，驗證表達(dá)式為_；(3)若要驗證物塊R與物塊P的沿繩分速度相等，則驗證表達(dá)式為_；(4)若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭，則驗證系統(tǒng)機械能守恒的表達(dá)式為_.答案(1)BCD(2)t1t2(3)eq f(t3,t1)eq f(2H,r(4H2d2)(4)gHeq f(x2,2toal( 2,3)eq f(x2,2toal( 2,2)eq f(x2,2toal( 2,1)解析(1)為了能完成實驗?zāi)康?，除了記錄P、Q、R三個遮光片的遮光時間t1、t2、t3外，還必需測量的物理量有：兩個定滑輪的距離d；R的遮光片到c的距離H；遮光片的寬度x

14、；故選B、C、D.(2)根據(jù)裝置可以分析出P、Q的速度大小相等，根據(jù)veq f(x,t)可知，驗證表達(dá)式為t1t2.(3)P經(jīng)過遮光片時的速度vPeq f(x,t1)；R經(jīng)過遮光片時的速度vReq f(x,t3)，若要驗證物塊R與物塊P的沿繩分速度相等，則需驗證vRcos vReq f(H,r(H2f(d,2)2)vP，整理可得eq f(t3,t1)eq f(2H,r(4H2d2).(4)驗證系統(tǒng)機械能守恒的表達(dá)式為mgHeq f(1,2)mveq oal( 2,P)eq f(1,2)mveq oal( 2,Q)eq f(1,2)mveq oal( 2,R)，其中vPeq f(x,t1)，vQ

15、eq f(x,t2)，vReq f(x,t3)，聯(lián)立解得gHeq f(x2,2toal( 2,3)eq f(x2,2toal( 2,2)eq f(x2,2toal( 2,1).7.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計實驗：如圖10甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺紅外線計時器，能自動記錄小球擋住紅外線的時間t，改變小球下落高度h，進(jìn)行多次重復(fù)實驗.此方案驗證機械能守恒定律方便快捷.圖10(1)用螺旋測微器測小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d_mm；(2)為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應(yīng)作下列哪一個圖象_；A.ht圖象

16、 B.heq f(1,t)圖象C.ht2圖象 D.heq f(1,t2)圖象(3)經(jīng)正確的實驗操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動能增加量eq f(1,2)mv2總是稍小于重力勢能減少量mgh，你認(rèn)為增加釋放高度h后，兩者的差值會_(填“增大”“縮小”或“不變”).答案(1)17.806(17.80417.808均可)(2)D(3)增大解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為d17.5 mm30.60.01 mm17.806 mm(2)減小的重力勢能若全部轉(zhuǎn)化為動能，則有mgheq f(1,2)mv2，小球通過計時器時的平均速度可近似看做瞬時速度，故veq f(d,t)，聯(lián)立可得heq f(1,2g)(eq f(d,t)

17、2，故作heq f(1,t2)圖象，D正確.(3)由于實驗中存在空氣阻力，所以發(fā)現(xiàn)小球動能增加量eq f(1,2)mv2總是稍小于重力勢能減少量mgh，若增加釋放高度h，則阻力做功增大，系統(tǒng)損失的機械能增加，所以兩者的差值會增大.8.在用“落體法”做“驗證機械能守恒定律”的實驗時，小明選擇一條較為滿意的紙帶，如圖11甲所示.他舍棄前面密集的點，以O(shè)為起點，從A點開始選取紙帶上連續(xù)點A、B、C，測出O到A、B、C的距離分別為h1、h2、h3.電源的頻率為f.圖11(1)為減少阻力對實驗的影響，下列操作可行的是_.A.選用鐵質(zhì)重錘B.安裝打點計時器使兩限位孔在同一豎直線上C.釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶

18、上端并使紙帶豎直D.重錘下落中手始終提住紙帶上端，保持紙帶豎直(2)打B點時，重錘的速度vB為_.(3)小明用實驗測得數(shù)據(jù)畫出的v2h圖象如圖乙所示.圖線不過坐標(biāo)原點的原因是_.(4)另有四位同學(xué)在圖乙的基礎(chǔ)上，畫出沒有阻力時的v2h圖線，并與其比較，其中正確的是_.答案(1)ABC(2)eq f(h3h1f,2)(3)打下O點時重錘速度不為零(4)B解析(1)為了減小阻力的影響，實驗時重錘選擇質(zhì)量大一些的，體積小一些的，故A正確；安裝打點計時器使兩限位孔在同一豎直線上，從而減小阻力的影響，故B正確；釋放紙帶前，手應(yīng)提紙帶上端并使紙帶豎直，可以減小阻力，故C正確；重錘下落過程中，手不能拉著紙帶，故D錯誤.(2)根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度知，B點的瞬時速度vBeq f(h3h1,2T)eq f(h3h1f,2).(3)圖線不過原點，h0時，速度不為零，可知打下O點時重錘速度不為零.(4)不論有無阻力，釋放點的位置相同，即初速度為零時，兩圖線交于同一點，故B正確，A、C、D錯誤.9.用如圖12甲所示的實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，打點計時器頻率為50 Hz，m1上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機械能守恒定律.如圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點.每相