专题七 物理实验 力学实验.doc

专题七 物理实验 力学实验【实验专题归纳】一、本专题共涉及以下六个实验实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律二、 本专题实验特点及其在高考中的地位物理实验为高考必考内容，近年的高考物理试题，越来越重视对实验的考查，尤其是除了对教材中原有的学生实验进行考查为，还增加了对演示实验的考查利用学生所学过的知识，对实验仪器或实验方法加以重组完成新的实验目的的设计型实验将逐步取代对教材中原有单纯学生实验的考查历届高考在实验方面的命题重点为：基本仪器的使用、基本物理量的测定、物理规律的验证和物理现象的研究、实验数据的处理高考中物理实验题类型大体有：⑴强调基本技能，熟识各种器材的特性像读数类：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等；选器材类：像选取什么量程的电表和滑动变阻器等⑵重视实验原理，巧妙变换拓展像探究匀变速直线运动的变形和测量电阻的再造等源于课本不拘泥课本一直是高考命题与课标理念所倡导的，所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂---原理是我们复习的重中之重⑶提倡分析讨论，讲究实验的品质，像近年高考中的数据处理、误差分析、改良方案，甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。

⑷知识创新型实验像设计型、开放型、探讨型实验等都是不同程度的创新，比如利用所学可以设计出很多测量重力加速度的方案三、高考易错问题剖析及应试策略（一）探究型实验易错问题 1.在纸带处理中不知如何求解速度、加速度因对策略：(1)“平均速度法”求速度，即 vn＝ ，如图所示.(2)“逐差法”求加速度，即 a1＝ ，a 2＝ ，a 3＝ ，然后取平均值，即 ，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确度.(3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t 图，直线的斜率即加速度.【高考真题探究】1.（2010·广东理综·T34（1） ）图13是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________②ABCD 是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出从图13中读出 A、B 两点间距 s=__________；C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】① ②读 A、B 两点数值：1.00cm、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cm 【答案】①0.02s ②0.70cm；0.100m/s2.（2010·全国Ⅱ理综·T22） （5分）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。

实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落打点计时器会在纸带上打出一系列的小点1）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有__ ___ （填入正确选项前的字母）A．天平 B．秒表 C．米尺（2）若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：_________________________________命题立意】本题考查了实验器材的选取、误差分析，比较容易思路点拨】 结合题意选择器材，根据结果，分析误差来源规范解答】 （1）为了测得重物下落的加速度，必须知道重物下落的时间与位移，时间可由打点计时器测定，位移可由米尺测定，物体的质量没有必要测定，故不需要天平2）实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，引起此误差的原因有：打点计时器与纸带之间存在摩擦、空气阻力等答案】 （1）C （2）打点计时器与纸带之间存在摩擦（其他合理答案同样给分） 3.（2010·重庆理综·T22） （1）某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度，电源频率 ，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个技术点，因保存不当，纸带被污染，如题22图1所示，A、B、C、D是本次排练的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离： 、 、若无法再做实验，可由以上信息推知：①相邻两计数点的时间间隔为 ；②打 C 点时物体的速度大小为 （取2位有效数字）③物体的加速度大小为 （用 、 、 和 表示）【命题立意】考查纸带数据处理能力【思路点拨】纸带数据处理主要要到两个规律：中间时刻的瞬时速度等于全程的平均速度；加速度【规范解答】⑴①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为 T=0.02s。

②根据，得 m/s③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以 aT2均匀增大，有， ， ，所以【答案】⑴①0.02s ②2.5 m/s ③4.（2010·福建理综·T19） （2） （6分）某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验时，将原长约200mm 的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码（质量均为20g） ，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量与拉力 F 关系的图像如图所示从图像中可以得出_______ （填选项前的字母）A.增挂钩码时 与 F 成正比，而减挂钩码时 与 F 不成正比B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度【命题立意】以日常生活中常见的橡皮筋拉伸问题来研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系设题，给出橡皮筋在增挂钩码和减挂钩码时的实验图线，要求考生在熟练掌握考纲中的“探究弹力和弹簧伸长的关系”的基础上进行知识迁移。

思路点拨】根据图像中的两条非线性曲线提取出有关信息【规范解答】选 D，由于橡皮筋下端悬挂的钩码太多，导致超出橡皮筋的弹性限度，使橡皮筋无法及时恢复原状，两条曲线才有差异，且是非线性的5. （2010·浙江理综·T20） Ⅰ（10分）在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂上钩码（每个钩码的质量均为m=0.1kg，取 g=10m/s2） ，并记录绳下端的坐标 X 加 （下标 i 表示挂在绳下端钩码个数） 然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端面的坐标 X 减 ，绳下端面坐标的值 Xi＝（X 加 +X 减 ）/2的数据如下表：（1）同一橡皮绳的 X 加 X 减 （大于或小于） ；（2） 同学的数据更符合实验要求（甲或乙） ；（3）选择一级数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数 k（N/m） ；（4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？橡皮绳下端的坐标（X/mm）]挂在橡皮绳下端的钩码个数 甲 乙1 216.5 216.52 246.7 232.3 284.0 246.54 335.0 264.25 394.5 281.36 462.0 301.0【命题立意】本题以“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验为基础,体现了探究性，主要考查了学生实验操作的体验【规范解答】Ⅰ（1）因橡皮条被拉伸后有可能恢复到原长,故 X 加 小于 X 减（2）乙.由所给的改变量如下表所示，由下表数据知乙同学的数据中的改变量与增减的钩码数的正比例关系更明显。

3）由上表根据乙同学的数据作图得由图可得或根据甲同学的数据作图得对于甲同学的数据，因为只有前几个数据可认为在弹性范围内，由图中切线的斜率得（4）尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量的误差.6.（2010·江苏物理卷·T11）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示） 实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 ▲ （选填“之前”或“之后” ）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间 t 与速度 v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的 v-t 图像3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据 v-t 图象简要阐述理由命题立意】本题以探究“加速度与物体质量、物体受力关系”实验为母板，设置“探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律”实验，题目来源于教材，但又高于教材， 灵活考查对牛顿第二定律实验方法的理解和应用。

题目设置难度中等思路点拨】本题关键是实验第（3）问题的解决，要正确地作出 v-t 图象，根据图象特点，分析理由，阐述观点规范解答】 （1）本进行本实验时，要求释放小车之前接通打点计时器的电源2）根据所给数据在所给图象中准确描点，图象如图所示 （3）由图象可知，速度越大时，其图象斜率越来越小，即加速度越来越小，可知小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大答案】 （1）之前 （2）作出的 v-t 图像如图所示 （3）同意 在 v-t 图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大备课资源】1.（2010·山东理综·T 23） （12分）请完成以下两小题某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线 MN、 PQ，并测出间距 开始时将木板置于 MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数 F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到 PQ 处的时间 。

①木板的加速度可以用 、 表示为 ＝　　　　；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）　　　　　　②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度 与弹簧秤示数 F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是　　　　　　③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是　　　　 　a．可以改变滑动摩擦力的大小b．可以更方便地获取多组实验数据c．可以比较精确地测出摩擦力的大小d．可以获得更大的加速度以提高实验精度【命题立意】本题属于创新性实验，以教材中学生实验“探究加速度与力的关系”为原型，体现了高考源于课本，但又高于课本的理念，主要考查“探究加速度与力的关系”的实验原理、数据处理、误差分析等知识点思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】①木块在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由 可知： 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持 F1不变，重复实验多次测量 d、t，取平均值②该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木块的质量 M 远大于矿泉水瓶的质量 m，此时可认为绳上的拉力 T 近似等于弹簧秤示数 F1本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为 F0，木块受到的合外力为（F 1- F0） 。

图像反映的是 a 与 F1的关系，而不是 a 与（F 1- F0）的关系，所以图像不过原点当 F1增大时，即矿泉水瓶的质量 m 增大时，实验的前提条件不再满。