高考物理专题指导——力学实验.doc

高考物理专题指导——力学实验考查热点：1.基本实验仪器的使用如螺旋测微器、游标卡尺、刻度尺、弹簧测力计等仪器的读数及使用方法2.以弹簧为纽带的力学实验如探究弹簧弹力与形变量的关系和验证力的平行四边形定则3.以纸带或光电门为纽带的实验如研究匀变速直线运动规律、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律纵观近年考题，会发现考查范围在扩大，采用组合的方式增加实验题的覆盖面；增加了对物理问题进行定性分析的设问，对实验探究能力的考查更深入、全面一、力学实验基础知识1认识基本仪器电磁打点计时器电火花计时器刻度尺1.4-6V的低压交流电2. 每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五个点取一个计数点，则时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s.2.摩擦力较火花计时器大1.220V交流电（50Hz 0.02s）2.双纸带摩擦较小毫米刻度尺的最小刻度为1mm，要估读到下一位0.1mm弹簧测力计螺旋测微器游标卡尺与刻度尺的读数相同1.注意会正确使用2.通过可动刻度把半毫米50等分，精度为0.05mm.3.读数规则：测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数(含估读)×0.01 mm.1.会使用游标卡尺2.10、20、50分度，游标尺每一小格与1mm差0.1、0.05、0.02mm3.读数：主尺上的读数+精度xn其他计时仪器(2)频闪照相机：用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来．(3)光电计时器：记录遮光时间．2.几个基本实验实验名称实验原理待测物理量实验数据处理注意事项探究弹簧的弹力与形变量的关系1.弹簧弹力（所挂钩码的重力代替）。

2.弹簧形变量（用刻度尺测量）1.弹性限度内2.测量有关长度要区分原长、实际长度、形变量探究互成角度的两共点力的合成1.拉力的大小（弹簧测力计测量）2.拉力的方向（沿着绳套方向描出）1.测力计要校0,实验前对拉示数同就选用2.结点O不变3.拉力应与木板平行测定匀变速直线运动的加速度瞬时速度和加速度（通过测量纸带上的点间距，结合公式计算）、先通电再放车探究加速度与力、质量的关系1.车质量的测量（利用天平）2.绳的拉力（认为绳的拉力等于小桶和砂的重力，因此用天平测出砂桶（包括砂）的总质量）3.加速度（利用纸带得出）1.平衡摩擦力（μ=tanϑ）2.M≫m探究力对物体做的功与物体速度的关系测量小车的最大速度（利用纸带得出）1.平衡摩擦力2.恢复原长后匀速运动测速度3.每次实验中小车必须在同一位置静止验证机械能守恒定律1.重锤下落的高度h；2.下落的高度h对应的速度（利用纸带得出）1.注意不能利用V=gt、V=√2gh计算速度；2.先通电再放手3.不必要测重锤的质量二、力学实验创新设计1.实验仪器的更新换代（1）利用频闪照相机或光电计时器替代打点计时器，则有（2）利用传感器代替弹簧测力计、直尺，直接测量力和位移.(3)利用气垫导轨替代长木板，使摩擦力减小至可以忽略，也可以利用力传感器测量出摩擦力。

2.实验原理的深化和迁移同样的装置可以完成不同的实验，同样的实验可以用不同的方式完成不要思维固化，关键要紧扣实验目的.抓住实验原理，灵活运用例题1. (2015·全国理综Ⅱ)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离．(a) (b)(1)物块下滑时的加速度a＝________ m/s2，打C点时物块的速度v＝________ m/s.(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________(填正确答案标号)．A．物块的质量　B．斜面的高度　C．斜面的倾角答案：(1)3.25　1.79　(2)C解析：(1)物块沿斜面下滑做匀加速运动，根据纸带可得连续两段距离之差为0.13 cm，由a＝得a＝ m/s2＝3.25 m/s2，其中C点速度v＝＝ m/s＝1.79 m/s.(2)对物块进行受力分析如图所示，则物块所受合外力为F合＝mgsin θ－μmgcos θ，即a＝gsin θ－μgcos θ得μ＝，所以还需测量的物理量是斜面的倾角θ.例2．(2014·新课标全国卷Ⅰ)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a­m图线不经过原点，可能的原因是________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是______________，钩码的质量应满足的条件是________________．答案：(1)非线性　(2)存在摩擦力　(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量解析：(1)根据题图(b)坐标系中给出的数据，连线，小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)根据题图(b)中数据，小车受到钩码的拉力的作用，但没有加速度，故未平衡摩擦力或倾角过小，没有完全平衡摩擦力．(3)在实验中要求“直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力”需要满足两个条件：①平衡摩擦力；②钩码的质量远小于小车(含发射器)的质量．例3．(2014·新课标全国卷Ⅱ)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为 9.80 m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.8(m/N)0.006 1②0.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：①________，②________.(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出­n图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝________N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k＝________N/m.答案：(1)①81.7　②0.012 2　(2)见解析图(3)③解析：根据胡克定律解题．(1)根据胡克定律有mg＝k(x－x0)，解得k＝＝ N/m≈81.7 N/m，＝0.012 2.(2)­n图象如图所示．(3)根据图象可知，k与n的关系表达式为k＝，k与l0的关系表达式为k＝.规律探寻　分析近几年高考试题不难看出命题规律：1．“常规实验题”：该小题命题立足教材，侧重考查完成实验的能力．涉及基本仪器的使用(含读数)、实验原理和测量方法的理解、实验条件的控制、实验步骤的编排、实验数据的处理、实验误差的分析．2．“能力迁移题”：该命题立足迁移，侧重考查设计简单实验方案的能力．突出实验原理的迁移、测量方法的迁移、数据处理方法的迁移(图象法和平均值法)等．3．“创新实验题”：“新”可以更加有效地考查学生分析问题的能力，区分度也很明显．其实这类题依然是以实验基础为依据，只不过在新的背景、新的命题方式下进行考查．练习：　某同学验证动能定理的实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带遮光片的长方形滑块，其总质量为M，实验步骤如下：甲①用游标卡尺测出遮光片的宽度d；②安装好实验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器的示数，记为F，同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离L；③剪断细绳，让滑块滑向光电门，并记录滑块通过光电门的时间t；④多次改变滑块与光电门之间的距离，记录相应的L与t的值，结果如下表所示：12345L(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.43(104s－2)1.481.952.412.923.39试分析下列问题：(1)用游标卡尺测量遮光片宽度d的测量结果如图乙所示，则d＝________cm.乙(2)剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为________．(3)剪断细绳后，在滑块从A运动至B的过程中，合外力对滑块、遮光片组成的系统做的功可表示为W＝________，动能的增加量可表示为ΔEk＝________；若动能定理成立，则在本实验中与L的关系式为＝________.(4)以L为横坐标，为纵坐标，请在图丙所示的坐标系中描点，并作出－L图象，根据你所作的图象，本实验________(填“能”或“不能”)验证动能定理，理由是____________________________．丙答案：(1)1.00　(2)F　(3)见解析　(4)能　得到的实验图象为线性图象解析：(1)宽度d＝10 mm＋0×0.1 mm＝1.00 cm.(2)剪断细绳前拉力传感器的示数便是剪断细绳后滑块沿斜面滑动所受到的合外力，即F.(3)合外力做的功为W＝FL，动能的增加量为ΔEk＝Mv2＝M2，由动能定理得FL＝Mv2＝M2. 解得＝.(4)所作的图象如图所示．由＝·L可知∝L，即与L是线性关系．从­L图象中可看出作出的图象为一条直线，因此该实验能验证动能定理．。