2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)教案：力學(xué)實驗與電學(xué)實驗

專題11力學(xué)實驗與電學(xué)實驗

【要點提煉】

L常用實驗儀器的讀數(shù)

(1)毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米，估讀一位。

(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)

(3)螺旋測微器的讀數(shù)：測量值=固定刻度整毫米數(shù)+0.5mm(判斷半毫米刻度線是否露出)

+可動刻度讀數(shù)(含估讀)X0.01mmo

(4)電流表、電壓表和歐姆表的讀數(shù)

儀器量程選擇讀數(shù)

電流表若分度值為1、01、0.01,需

使指針指在超過滿偏刻度抽

要估讀到分度值的下一位；如

電壓表位置果分度值是2或5,分別按3

分度值或1分度值估讀

使指針指在表盤的中間位置附

歐姆表表盤讀數(shù)乘以相應(yīng)擋位的倍率

近

注：游標(biāo)卡尺、秒表、歐姆表不需要估讀。

2.速度、加速度的求解方法

XnXn+1

“平均速度即辦=2T，如圖所示：

法”求速度\n-lnn+1)

)瑞占瑞+1

X4-XIX5-XIX6-X3、

“逐差法”即Cl\—3PjQ2=3P，。3=3p5然后取平均值，

求加速度ai+ai+〃3

即。=3,這樣可使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，以

提高準(zhǔn)確度。若為奇數(shù)段，則去掉第一段轉(zhuǎn)化為偶數(shù)段

采用上述方法處理。

“圖象法”求即由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出01圖

加速度象，直線的斜率即表示加速度。

3.電學(xué)實驗器材的選擇

(1)電流表和電壓表的選擇

①根據(jù)電源的參數(shù)來選擇。

②根據(jù)電路中的最大電流(或者最大電壓)來選擇。

③根據(jù)用電器的額定電流(或者額定電壓)來選擇。

(2)滑動變阻器的選擇

①用分壓式接法時，應(yīng)該選用最大阻值較小、額定電流較大的滑動變阻器。

②用限流式接法時，應(yīng)該選用阻值和被測電阻接近的滑動變阻器。

4.電學(xué)實驗電路的選擇

(1)電流表內(nèi)、外接法的選擇

①若尺>濕瓦，則采用電流表內(nèi)接法，此時R測=9=RX+RA>&。

/測

②若&<疝底，則采用電流表外接法，此時R測=乎=普

/測Kx+KV

(2)滑動變阻器限流式接法和分壓式接法的選擇

通常滑動變阻器應(yīng)選用限流式接法。但在下列三種情況中必須選用分壓式接法：

①若采用限流式接法，電路中的最小電流超過用電器的額定電流，則必須選用分壓式接

法。

②當(dāng)用電器阻值遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大或要求

測量多組實驗數(shù)據(jù)時，必須選用分壓式接法。

③要求回路中某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時必須選用分壓式接法。

5.實驗創(chuàng)新

涉及實驗儀器和原理的創(chuàng)新、實驗方案和方法的創(chuàng)新等。

6.用好定值電阻

【高考考向1基礎(chǔ)實驗】

命題角度1測量型實驗

例1.（2022.北京.高考真題）物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操

作、數(shù)據(jù)分析等。

（1）用電壓表（內(nèi)阻約為3kQ）和電流表（內(nèi)阻約為0.1。）測量一個電阻的阻值（約為5。）。要求盡量

減小實驗誤差，應(yīng)該選擇的測量電路是圖1中的（選填甲”或“乙”）。

（2）一多用電表表盤上的電阻刻度線正中間標(biāo)有"15"字樣。用它測量約20kQ電阻的阻值，下列實驗

步驟正確的操作順序為（填各實驗步驟前的字母）。

A.將選擇開關(guān)置于“xlk”位置

B.將選擇開關(guān)置于“OFF”位置

C.將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開

D.將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”

（3）圖2是“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”實驗的電路圖。某同學(xué)在實驗中，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎

么移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)且不變，電流表始終沒有示數(shù)。為查找故障，在其他連接不變

的情況下，他將電壓表連接a位置的導(dǎo)線端分別試觸從以1三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸b、c時，電壓表有示

數(shù)；試觸d時，電壓表沒有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則（選填選項前的字母）。

A.導(dǎo)線向斷路

B.滑動變阻器斷路

C.導(dǎo)線加斷路

D.滑動變阻器短路

【答案】甲ADCBC

【詳解】（1）[1]因為待測電阻約為5。，而

故為了減小誤差應(yīng)該采用電流表的外接法，即選用甲圖；

（2）[2]測量過程中應(yīng)該先選擇合適檔位，根據(jù)題意選擇“xlk”檔位，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再進(jìn)行測

量，測量完成后要將開關(guān)置于“OFF”檔，故順序為ADCB。

（3）[3]閉合電鍵后，卻發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電流表示數(shù)始終為零，可能是電路中出現(xiàn)

斷路，電壓表的示數(shù)不變化，說明電壓表串聯(lián)在電路中；當(dāng)試觸。、。時依然是這個情況說明從c段是正

常的，試觸d時，電壓表沒有示數(shù)說明在cd之間某處發(fā)生了斷路，故選C。

反思?xì)w納）

解決測量型實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗儀器的使用方法，明確實驗原理、實驗方法，掌

握實驗的注意事項及處理實驗數(shù)據(jù)的方法，會分析誤差來源。

測量某個物理量可以用儀器直接讀出，比如長度可由游標(biāo)卡尺或螺旋測微器直接讀取，

電流或電壓可以由多用電表直接測量讀取。讀數(shù)時要盡量精確，為此要遵循各類儀器的讀數(shù)

規(guī)則，特別注意有效數(shù)字的位數(shù)要按規(guī)則保留。

測量某個物理量也可以設(shè)計實驗方案間接測量計算得出，例如用打點計時器測勻變速直

線運動的加速度、用伏安法測電阻、測電源的電動勢和內(nèi)阻等。設(shè)計實驗方案要遵循所符合

的物理規(guī)律，原則是安全、可行、精確、方便，例如伏安法測電阻所涉及的電流表內(nèi)外接的

選擇、滑動變阻器接法的選擇等都要遵循該原則。

1-1.（2022.山西.一模）回力車，施壓拖動后輪卷緊彈簧，放手后彈簧恢復(fù)，通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動小車前

進(jìn)。為探究彈簧卷緊后具有的彈性勢能，某同學(xué)用圖（。）所示的方式進(jìn)行了實驗。在長木板的左端墊上

小木塊，微調(diào)木板的傾斜程度以補(bǔ)償阻力。拖動后輪卷緊彈簧，接通電源后釋放小車，讓小車沿木板開

始運動，得到的紙帶如圖（6）所示。0~9是從某點開始選取的計數(shù)點，相鄰兩點間還有四個點未標(biāo)出，

其間距如圖所示。已知打點計時器使用交流電的頻率為50Hz,測得小車的質(zhì)量為40.0g,完成下列填

空：

（1）從圖示時刻開始，在彈簧逐漸釋放的過程中，小車做加速度（填“不變”“逐漸增大”“逐

漸減小”“先增大后減小”或“先減小后增大”）的加速直線運動；

（2）在打下兩個相鄰計數(shù)點的過程中，彈簧恢復(fù)到初始狀態(tài)；

（3）不考慮傳動系統(tǒng)的阻力，可估算出彈簧卷緊時具有的彈性勢能為J。（保留2位有效數(shù)字）

【答案）逐漸減小5、61.7x10-2

【詳解】（1）⑴根據(jù)Ax=，可知道，相鄰點的距離增大，但相鄰段的差值越來越小，故加速度越來

越小，做加速度逐漸減小的加速直線運動

（2）[2]點6之后的相鄰兩點之間的距離一直是9.2cm,可知6點之后就已經(jīng)是勻速運動，可知，在6點

之前，即5、6點之間彈簧就已經(jīng)恢復(fù)了，物體就在做勻速運動。

（3）[3]最終的速度

故動能

在該過程中彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，故彈性勢能為1.7X10-2J=

L2.（2022?重慶一中模擬預(yù)測）日常工作中，有時需要人們反應(yīng)靈敏。對于戰(zhàn)士、駕駛員、運動員等更

是如此。從發(fā)現(xiàn)情況到采取行動所用的時間，叫人的反應(yīng)時間。小吳和小李兩個同學(xué)利用一個直尺設(shè)計

了一個測量反應(yīng)時間的簡單方法，步驟如下：

（1）如圖甲所示，小吳用兩個手指輕輕捏住直尺的上端，讓直尺自然下垂。小李用一只手在直尺下方做

捏住直尺的準(zhǔn)備，但手不能碰到直尺，記下這時手指的上邊緣在直尺上的位置B在直尺上的刻度為

L=20.00cm。

（2）小吳在不通知小李的情況下，突然松手，直尺下落。當(dāng)小李看到直尺下落時，立即用手指捏住直

尺，記下這時手指的上邊緣在直尺上的位置尸2,在直尺上的刻度記為如圖乙所示，

L2-cmo

（3）利用以上數(shù)據(jù)，可計算出小李的反應(yīng)時間為s（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2）。

（4）寫出一條能提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：o

【答案】0.400.2多測幾次求平均值（或初始時小李的手指盡可能接近直尺）

【詳解）（2）四如圖可知，直尺的最小刻度為mm,讀數(shù)時，應(yīng)估讀一位，因此

1,2=4,0mm=0.40cm

（3）[2]直尺下落的高度

根據(jù)

可得反應(yīng)時間為

（4）[3]多測幾次求平均值（或初始時小李的手指盡可能接近直尺）

1-3.（2022?湖南?長沙市明德中學(xué)二模）如圖1所示是可用輕桿、小球和硬紙板等制作一個簡易加速度

計，粗略測量運動物體的加速度。在輕桿上端裝上轉(zhuǎn)軸，固定于豎直紙板上的。點，輕桿下端固定一小

球，桿可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。將此裝置固定于運動物體上，當(dāng)物體向右加速（減速）運動時，桿便

向左（向右）擺動。為了制作加速度計的刻度盤，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作：

（1）為了測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，該同學(xué)讓重錘做自由落體運動，利用打點計時器打出的紙帶如圖2所

示，相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s,根據(jù)該測得的重力加速度g=m/s2（保留三位有

效數(shù)字）o

（2）測量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣群螅€應(yīng)測量的物理量是（填入所選物理量前的字母）；

A.小球的質(zhì)量機(jī)B.輕桿的長度L

c.小球的直徑ID.輕桿與豎直方向的夾角e

(3)寫出加速度與被測物理量之間的關(guān)系式(用被測物理量的字母表示)。

【答案】9.75Do=gtan。

【詳解】(1)［1］根據(jù)逐差法可得加速度為

代入數(shù)據(jù)解得

(2)(3)⑵網(wǎng)假設(shè)小球由于加減速發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，由牛頓的定律得

解得

可知，為了在表盤上標(biāo)上對應(yīng)的加速度，還需要測量輕桿與豎直方向的夾角凡故選D。

命題角度2驗證型實驗

例2.(2022?廣東?模擬預(yù)測)某同學(xué)想驗證豎直面內(nèi)物塊做圓周運動向心力變化的規(guī)律，使用某一豎直面

內(nèi)的圓周軌道，軌道圓心為。，半徑R=3m,分別在距離最低點A高度為0、h、2h、3〃、4/?、5h、6/z

處固定有壓力傳感器，其裝置如圖甲所示。

(1)選擇比較光滑的豎直軌道，以保證小球在運動過程中機(jī)械能變化可以忽略；

(2)使一質(zhì)量為m的小球從A點以速度％開始沿內(nèi)軌道向右運動，記錄小球在各位置對軌道的壓力廠與

高度H的對應(yīng)數(shù)值，并在尸-”坐標(biāo)系中描點連線得到如圖乙所示的圖象；

(3)若物塊在初始位置對軌道壓力大小為乙，則尸與H的函數(shù)關(guān)系可表示為(用機(jī)、g、R、H、

4、F表示)，若已知重力加速度g=10m/s2,則結(jié)合圖乙可知小球質(zhì)量，”=kg,小球經(jīng)過最低點A

時的初速度%=m/s(可以用根式表示)。

【答案】F=F0-^-H0.5屈5

【詳解】(3)口］設(shè)在任意高度〃處小球的速度為匕，由動能定理有

可得

在右側(cè)軌道上，設(shè)小球在H處和圓心的連線與04的夾角為6,當(dāng)時，由牛頓運動定律有

在最低點有

可得

當(dāng)R<HW2R時該式仍成立；

［2］根據(jù)圖像可得，在A點，a=60N,在"=6m處，尸=30N,圖像斜率

可得

網(wǎng)在最低點由

可得

1.驗證型實驗包括驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓第二定律、驗證機(jī)械能守恒定律、

驗證動量守恒定律等，考查內(nèi)容可涉及實驗原理、驗證方案的設(shè)計或改進(jìn)、數(shù)據(jù)處理、誤差

分析等。驗證力的平行四邊形定則的數(shù)據(jù)處理是畫圖驗證，其余實驗大多通過測量驗證表達(dá)

式是否成立，只要在誤差允許的范圍內(nèi)與所驗證規(guī)律吻合即驗證成功。

2.驗證型實驗攻克策略

(1)明確實驗要驗證什么定律，正確理解該定律的內(nèi)容。

(2)根據(jù)已有的知識靈活運用實驗方法

例如，在驗證牛頓第二定律的實驗中，加速度的大小既可以用打點計時器測，也可以用

光電門傳感器測；拉力可以用鉤碼的重力代替，也可以用力傳感器測。應(yīng)根據(jù)題目情景正確

選擇方法。

(3)要重視實驗的驗證條件

物理規(guī)律的成立必須滿足一定條件，驗證實驗中必須滿足這些條件才能使實驗順利進(jìn)行。

如在驗證力的平行四邊形定則的實驗中，實驗的條件是“力的作用效果相同”，因此，在兩

個分力和一個力分別作用下，同一彈性繩的同一端點必須到達(dá)同一位置才能滿足實驗的驗證

條件。在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，“只有重力做功”是實驗的驗證條件，而實驗中阻力

的存在是不可避免的，阻力做功過大時，實驗誤差大，實驗將失去意義，為此，實驗中要求

鐵架臺豎直、架穩(wěn)，且選用質(zhì)量大、體積小的重錘，使重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實驗中的阻力，阻力做

的功可以忽略不計，從而滿足了實驗的驗證條件。

2.口(2022.湖北嗯施市第一中學(xué)模擬預(yù)測)某同學(xué)利用如圖1所示的裝置“驗證動量定理”，具體實驗

步驟如下：

A.按照圖1所示安裝好實驗裝置，連接小車的細(xì)繩與長木板平行，掛上砂桶(含少量砂子)；

B.調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等；

C.取下細(xì)繩和砂桶，測量砂子和桶的總質(zhì)量犯并記下；

D.保持長木板的傾角不變，不掛砂桶，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通

過光電門甲和乙時顯示的時間；

E.重新掛上細(xì)繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質(zhì)量，重復(fù)B、C、D步驟。

⑴若砂桶和砂子的總質(zhì)量為見小車的質(zhì)量為重力加速度為g,則步驟D中小車加速下滑時所受合

力大小為o（忽略空氣阻力）

⑵如圖2所示，用游標(biāo)卡尺測得小車上遮光片的寬度為mm。

⑶若遮光片的寬度為4光電門甲、乙之間的距離為/,通過光電門甲和乙時顯示的時間分別為。、芍，

則：

①小車通過光電門甲時的速度為上=；

②小車下滑時合外力沖量的大小/=；（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）

③驗證動量定理的表達(dá)式為O

2…d2mgite2mgitMd（t1-t2]

【答案】m86.75~--―-

f]+/2）+f2）單2

【詳解】（1）四根據(jù)題述實驗步驟B可知，取下細(xì)繩和砂桶后，小車加速下滑時所受合力大小等于砂桶和

砂子的總重力〃zgO

（2）[2]根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知，遮光片的寬度為6mm+15x0.05mm=6.75mmo

⑶①[3]遮光片通過兩個光電門的速度分別為

②[4]由

解得

小車下滑時合外力沖量的大小為

③⑸小車動量改變量的大小為

驗證動量定理的表達(dá)式為

命題角度3探究型實驗

例3.（2022.安徽.巢湖市第一中學(xué)模擬預(yù)測）某實驗小組用如圖所示裝置探究力的合成與分解。木板上固

定一張畫有角度刻度線的白紙，調(diào)節(jié)木板豎直且零刻度線水平，輕質(zhì)彈簧測力計a和b通過細(xì)線連接系

于。點，其下端用細(xì)線掛一重物Q,使結(jié)點。靜止在角度刻度線的圓心位置。分別讀出彈簧測力計a和

b的示數(shù)，并在白紙上記錄。點的位置和細(xì)線的方向。

（1）圖中彈簧測力計a的示數(shù)為N；

（2）初始連接彈簧測力計a的細(xì)線與60。重合，連接彈簧測力計b的細(xì)線處于水平，現(xiàn)讓彈簧測力計

a、b均繞。點順時針緩慢轉(zhuǎn)動，保持結(jié)點在圓心。處、兩彈簧測力計間的夾角不變，直到連接彈簧測力

計a的細(xì)線方向水平為止，此過程中彈簧測力計a的示數(shù)—、彈簧測力計b的示數(shù)。（均選填

“變大”“不變”、“變小"、"先變大后變小”或“先變小后變大”）

[答案]5.78##5.79##5.80##5.81##5.82變小變大

【詳解】（1）四彈簧測力計a的分度值為0.1N,需要估讀至U0.01N,所以示數(shù)為5.80N；

（2）[2][3]由題意，根據(jù)幾何關(guān)系可知，彈簧測力計a、b對。點的拉力產(chǎn)八居以及重物Q對。點的拉

力G組成的矢量三角形內(nèi)接于圓內(nèi)，如圖所示

可知在彈簧測力計a、b均繞。點順時針緩慢轉(zhuǎn)動直到彈簧測力計a方向水平的過程中，彈簧測力計a的

示數(shù)變小，彈簧測力計b的示數(shù)會變大。

1.探究型實驗在教材和高考中占比都較高。這類題目能較好地考查學(xué)生的實驗探究能力、

常用物理思想方法等。經(jīng)常涉及的實驗有探究物體的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系、探究彈力和

彈簧伸長的關(guān)系、探究動能定理、傳感器的簡單使用等。

2.探究型實驗攻克策略

根據(jù)實驗?zāi)康模\用物理知識、實驗方法和技能，完成實驗的各個環(huán)節(jié)（實驗?zāi)康?、對象?/p>

原理、儀器選擇、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等），擬定實驗方案，分析實驗現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上作

出適當(dāng)評價。

3.（2022.四川,鹽亭中學(xué)模擬預(yù)測）在“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗中，將橡皮條的一端固

定在豎直放置的木板上，另一端系上兩根細(xì)繩。4、OB,。為兩細(xì)繩與橡皮條的結(jié)點，細(xì)繩跨過C

點處釘在木板上的光滑的釘子，下端掛重力已知的鉤碼，細(xì)繩08用一個彈簧測力計鉤住，如圖所示，可

以通過改變鉤碼的個數(shù)和彈簧測力計的拉力調(diào)整橡皮條與兩細(xì)繩的結(jié)點。的位置。

（1）關(guān)于實驗中必須注意的以下幾項，其中正確的是O

A.只用彈簧測力計通過細(xì)繩拉橡皮條時結(jié)點。達(dá)到的位置，應(yīng)與鉤碼、彈簧測力計同時拉時相同

B.在拉動彈簧時彈簧不可與外殼相碰或摩擦

C.兩個分力居、工間的夾角6不宜過大，也不宜過小，兩個分力久、B的大小越大越好

D,拉橡皮條的細(xì)繩要適當(dāng)長些，視線通過細(xì)繩垂直于紙面，在繩下的紙上用筆畫出兩個點的位置并使這

兩個點的距離盡量遠(yuǎn)些

（2）圖中OC與橡皮條延長線的夾角為。，細(xì)繩OB與橡皮條延長線的夾角為￡,a+￡<90。，下列操

作正確的是（）

A.戒少鉤碼個數(shù)后，為使結(jié)點位置不變，應(yīng)減小￡,同時增大彈簧測力計的拉力

B.減少鉤碼個數(shù)后，為使結(jié)點位置不變，應(yīng)增大夕，同時增大彈簧測力計的拉力

C.保持鉤碼個數(shù)不變，將釘子向右移動一些，為使結(jié)點位置不變，應(yīng)增大￡,同時增大彈簧測力計的拉

力

D.保持鉤碼個數(shù)不變，將釘子向右移動一些，為使結(jié)點位置不變，應(yīng)減小￡,同時減小彈簧測力計的拉

力

（3）在該實驗中，如果將。4與08細(xì)繩也換成橡皮條，那么對實驗結(jié)果影響。（選填“有”或

“沒有”）

【答案】ABDAD##DA沒有

【詳解】（1）[1]A.為使力的作用效果相同，只用彈簧測力計通過細(xì)繩拉橡皮條時結(jié)點。達(dá)到的位置，應(yīng)

與鉤碼、彈簧測力計同時拉時相同，故A正確；

B.在拉動彈簧時彈簧不可與外殼相碰或摩擦，以免增大誤差，故B正確；

C.兩個分力&、B間的夾角6不宜過大，也不宜過小，兩個分力耳、尸2的大小也不宜過大或過小，適

宜即可，故C錯誤；

D.拉橡皮條的細(xì)繩要適當(dāng)長些，視線通過細(xì)繩垂直于紙面，在繩下的紙上用筆畫出兩個點的位置并使這

兩個點的距離盡量遠(yuǎn)些，這樣可以減少誤差，故D正確。

故選ABD。

（2）[2]AB.減少鉤碼個數(shù)，相當(dāng)于減小一個分力的大小但方向不變，結(jié)點位置不變，相當(dāng)于合力不變，

根據(jù)平行四邊形定則可知，此時應(yīng)該減小夕，同時增大彈簧測力計的拉力，故A正確，B錯誤；

CD.保持鉤碼個數(shù)不變，將釘子向右移動一些，結(jié)點位置不變，相當(dāng)于一個分力的大小不變但方向與合

力方向的夾角變小，根據(jù)平行四邊形定則可知，此時應(yīng)該減小夕，同時減小彈簧測力計的拉力，故C錯

誤，D正確。

故選ADO

（3）[3]在該實驗中，如果將與細(xì)繩也換成橡皮條，對結(jié)點的力沒有變化，對實驗結(jié)果沒有影

響。

【高考考向2創(chuàng)新設(shè)計與拓展型實驗】

命題角度1實驗創(chuàng)新設(shè)計

例4.（2022?福建?上杭一中模擬預(yù)測）某小組同學(xué)用如圖1所示的DIS二維運動實驗系統(tǒng)研究單擺在運動

過程中機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒（忽略空氣阻力）。實驗時，使發(fā)射器（相當(dāng)于擺球）偏離平衡位置后由靜止

釋放，使其在豎直平面內(nèi)擺動。系統(tǒng)每隔0.02s記錄一次發(fā)射器的位置，多次往復(fù)運動后，在計算機(jī)屏幕

上得到的發(fā)射器在豎直平面內(nèi)的運動軌跡如圖2所示。（當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s?）

（1）在運動軌跡上選取適當(dāng)區(qū)域后。點擊“計算數(shù)據(jù)”，系統(tǒng)即可計算出擺球在所選區(qū)域內(nèi)各點的重力

勢能、動能及總機(jī)械能，并繪出對應(yīng)的圖線，如圖3所示。由圖3可知，此單擺的周期為so

是否可以根據(jù)單擺的周期公式計算此擺的擺長大小，如若能，請計算擺長大小：若不能請說明理由。

（2）圖3中的C點對應(yīng)在圖2中圓弧軌跡上的某一點，該點在（）

A.圓弧A8中點的左側(cè)B.圓弧AB中點的右側(cè)

C.圓弧48的中點D.信息不夠，不能確定

【答案】1.12見解析

A

【詳解】（1）⑴由圖3可得，經(jīng)2.8s時間，擺球重力勢能從零增大到最大，動能從最大減小為零，可知

［2］由T=2萬J，可知，可以計算其擺長，代入數(shù)據(jù)得擺長為

（2）［3］由圖可知，圖3中的C點動能和勢能相等，根據(jù)

即

根據(jù)幾何知識可知，該點在圓弧AB中點的左側(cè)。

故選Ao

實驗創(chuàng)新涉及實驗儀器和原理的創(chuàng)新、實驗方案和方法的創(chuàng)新，以考查考生的創(chuàng)新能力。

此類實驗題要用“已有的知識”“學(xué)過的實驗方法"''已會用的儀器”，通過知識遷移

和能力遷移，進(jìn)行解答。

求解創(chuàng)新設(shè)計類實驗的基本思路

4-1.

4-2.（2022?遼寧?高考真題）某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬

度的遮光帶和透光帶（寬度用［表示）。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過

光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔加。

（1）除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要（填“天平”或“刻度尺”）；

（2）該同學(xué)測得遮光帶（透光帶）的寬度為4.50cm,記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，

編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶

A//(X10^3S)73.0438.6730.00

根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為匕=m/s(結(jié)果

保留兩位有效數(shù)字)；

(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為△小A/2,則重力加速度g=

(用d、乂表示)；

(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋垖懗鲆粭l可能的原因：o

【答案】刻度尺1.5光柵板受到空氣阻力的作用

【詳解】(1)四該實驗測量重力加速度，不需要天平測質(zhì)量；需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬

度，故需要刻度尺；

(2)[2]根據(jù)平均速度的計算公式可知

(3)網(wǎng)根據(jù)勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的速度，有

可得

(4)⑷光柵板的長度明顯，下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。

命題角度2實驗的拓展與遷移

例5.(2022,全國?三模)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來測量一根細(xì)線能承受的最大拉力。把細(xì)線的兩端固

定在滑塊上，滑塊可在帶有刻度尺的軌道上滑動，線兩端的固定點的位置可以由滑塊上的標(biāo)志線所對應(yīng)

的刻度讀出。

(1)把軌道調(diào)水平，固定左端滑塊，移動右滑塊，細(xì)線拉直時，左端滑塊位置讀數(shù)為30.00cm,右端滑

塊位置讀數(shù)為80.00cm,算出細(xì)線兩端之間的距離與。

(2)把右端滑塊移動到圖甲所示位置處，在細(xì)線中點掛上質(zhì)量為機(jī)=200g的鉤碼3個。

(3)緩慢移動右端滑塊，直到細(xì)線被拉斷，固定右端滑塊，如圖乙所示，則右端滑塊位置讀數(shù)為

cm,算出左右兩滑塊之間的距離L。

(4)重力加速度為g,則計算細(xì)線能承受的最大拉力的表達(dá)式為o

(5)如果重力加速度g取9.8m/s；則被測細(xì)線能承受的最大拉力為N。

3mgLo

【答案)70.00^==4.9

【詳解】(3)⑴由圖乙可知，右側(cè)滑塊正對刻度尺刻度70位置，由于刻度尺最小刻度為1cm,根據(jù)刻度

尺讀數(shù)估讀要求，右端滑塊位置讀數(shù)為70.00cm；

(4)[2]設(shè)拉斷時細(xì)線與豎直方向上的夾角為a,拉線示意圖如下，根據(jù)幾何關(guān)系可得

對鉤碼進(jìn)行受力分析，在豎直方向上

解得

(5)[3]重力加速度g取9.8m/s2,代入數(shù)據(jù)可得

實驗的拓展與遷移，是指利用已學(xué)物理知識和規(guī)律，提出新的實驗?zāi)康?，如驗證動量定

理、測量動摩擦因數(shù)、電表的改裝與校準(zhǔn)、測量彈簧的彈性勢能等。對于這種實驗情景，利

用已學(xué)知識并圍繞實驗?zāi)康慕忸}，能達(dá)到理想的效果。并且應(yīng)在充分理解和掌握基本實驗的

基礎(chǔ)上多做一些創(chuàng)新實驗題，拓寬眼界和思維。

測定動摩擦因數(shù)的實驗一般結(jié)合在“研究勻變速直線運動”“驗證牛頓第二定律”或

“探究動能定理”等實驗中考查。實驗的原理是：利用打點計時器等器材測出物體做勻變速

直線運動的加速度，再利用牛頓第二定律計算動摩擦因數(shù)，或者利用平衡條件、動能定理或

能量守恒定律等計算動摩擦因數(shù)，如下表所示：

實驗方法創(chuàng)新思維實驗原理

將研究運動物體轉(zhuǎn)化為研

利用R彈=歷=〃RN求〃

究靜止物體

讓物塊先做加速運動，當(dāng)減速運動中，利用逐差法

打點計時器物塊細(xì)線滑輪

王

占重物重物掉到地面上之后物塊求加速度，利用R=

做勻減速直線運動=ma進(jìn)一步求〃

打點計時器將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化利用a=gsin0-jugcos0

為角度和加速度的測量求通過逐差法求解)

利用VB-VA=2as求加速

辜光電門光電門將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化

1陳細(xì)線夕輕滑輪度，再利用動力學(xué)知識得

物看口1:一4彳

塊II,II6重物為加速度的測量

mg-(m+M)a

到〃=Mg

A-5過程中，機(jī)械能守

恒；C一。過程中，物塊

將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化。做平拋運動；過

憶&

為速度的測量，并營造多程中，只有摩擦力對物塊

(If-?IT十:

....二限……

過程切入水平滑動情景Q做功，利用Wf=-

fimgL=Eke-EkB,進(jìn)一步

求〃

5-1.（2022.山東濱州.二模）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計實驗粗測小球在水平瓷磚上滾動時所受的阻力與重力

的比值。給小球一個初速度，用手機(jī)給運動小球錄像。為了比較準(zhǔn)確的測量時間，播放時選擇倍速“0.25

x",表示播放時間是實際時間的四倍。圖甲是小球經(jīng)某一瓷磚邊緣第一次播放暫停時的時間顯示，其中

"00：11"是時間擴(kuò)大為4倍后，錄像播放了11s,“01：07"是時間擴(kuò)大為4倍后總的播放時間。從

圖甲小球暫停位置到小球停止，小球共垂直瓷磚邊緣沿直線運動了12塊整瓷磚和第13塊瓷磚部分長

度，圖乙是小球剛停下時的播放時間，圖丙是小球停下時的位置，刻度尺0刻度與第12、13塊瓷磚邊緣

對齊。每塊瓷磚長度為60cm,圖丁是圖丙部分放大，小球的運動可視做勻變速直線運