物理備課資料 八 物理實驗 第1講 力學(xué)實驗與創(chuàng)新

專題八物理實驗專題八物理實驗定位定位 五年考情分析五年考情分析2017年年2016年年2015年年2014年年2013年年卷卷T22T22測定勻變速測定勻變速直線運動的直線運動的加速度加速度用驗證機械能守恒用驗證機械能守恒定律的裝置求瞬時定律的裝置求瞬時速度、速度、 加速度、加速度、頻率頻率向心力的向心力的研究研究驗證牛驗證牛頓第二頓第二定律定律測量物塊與測量物塊與水平桌面之水平桌面之間的動摩擦間的動摩擦因數(shù)因數(shù)T23T23描繪小燈泡描繪小燈泡的伏安特性的伏安特性曲線曲線熱敏電阻控制電路熱敏電阻控制電路的設(shè)計、器材的選的設(shè)計、器材的選擇及過程分析擇及過程分析把電流表把電流表改裝為電改裝為電壓表壓表測定電測定電源的電源的電動勢和動勢和內(nèi)阻內(nèi)阻測量多用電測量多用電表內(nèi)電池的表內(nèi)電池的電動勢和內(nèi)電動勢和內(nèi)部電路的總部電路的總電阻電阻卷卷T22T22測定勻變速測定勻變速直線運動的直線運動的加速度、平加速度、平均速度均速度探究彈簧的彈探究彈簧的彈性勢能性勢能測定勻變速運測定勻變速運動的速度、加動的速度、加速度速度, ,物塊與物塊與斜面間的動摩斜面間的動摩擦因數(shù)擦因數(shù)伏安法測伏安法測電阻電阻探究彈簧的探究彈簧的彈性勢能彈性勢能T23T23測微安表的測微安表的內(nèi)阻內(nèi)阻電壓表內(nèi)阻的電壓表內(nèi)阻的測量測量半偏法測電壓半偏法測電壓表內(nèi)阻表內(nèi)阻探究彈簧探究彈簧的勁度系的勁度系數(shù)數(shù)k k與其長與其長度的關(guān)系度的關(guān)系多用電表的多用電表的原理和使用原理和使用卷卷T22T22驗證力的平驗證力的平行四邊形定行四邊形定則則探究影響安培探究影響安培力大小的因素力大小的因素T23T23用多用電表用多用電表測電阻測電阻探究加速度與探究加速度與合外力的關(guān)系合外力的關(guān)系專題專題定位定位本專題是物理實驗本專題是物理實驗, ,實驗包含力學(xué)實驗和電學(xué)實驗兩部分實驗包含力學(xué)實驗和電學(xué)實驗兩部分, ,每年必考每年必考; ;實驗以填空題形式出現(xiàn)實驗以填空題形式出現(xiàn), ,一力一電一力一電, ,一小一大的組合形式基本固定一小一大的組合形式基本固定. .通通過對近五年高考命題分析可以看出過對近五年高考命題分析可以看出, ,力學(xué)主要考查紙帶類問題、彈簧力學(xué)主要考查紙帶類問題、彈簧類問題和以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的力學(xué)創(chuàng)新型實驗類問題和以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的力學(xué)創(chuàng)新型實驗,2017,2017年開始動量年開始動量守恒定律實驗成為力學(xué)必考實驗之一守恒定律實驗成為力學(xué)必考實驗之一; ;電學(xué)主要考查以測電阻電學(xué)主要考查以測電阻( (電表電表的內(nèi)阻的內(nèi)阻) )為核心的實驗、以多用電表的使用為核心的實驗、以測電源為核心的實驗、以多用電表的使用為核心的實驗、以測電源電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗電動勢和內(nèi)阻為核心的實驗. .應(yīng)考應(yīng)考建議建議20182018年復(fù)習(xí)備考過程中年復(fù)習(xí)備考過程中, ,仍從兩方面引起重視仍從兩方面引起重視:(1):(1)高考實驗題命題仍高考實驗題命題仍是是“源于教材源于教材, ,不拘泥于教材不拘泥于教材”的理念的理念, ,所以熟悉教材實驗、抓住實所以熟悉教材實驗、抓住實驗靈魂驗靈魂原理原理, ,是復(fù)習(xí)的重中之重是復(fù)習(xí)的重中之重;(2);(2)重視創(chuàng)新型實驗重視創(chuàng)新型實驗, ,例如設(shè)計例如設(shè)計型、開放型、探討型實驗等都有不同程度的創(chuàng)新型、開放型、探討型實驗等都有不同程度的創(chuàng)新, ,比如由單純的求加比如由單純的求加速度轉(zhuǎn)化為求動摩擦因數(shù)速度轉(zhuǎn)化為求動摩擦因數(shù), ,設(shè)計多種求重力加速度的方法設(shè)計多種求重力加速度的方法, ,多種方法多種方法求電阻求電阻, ,都要引起高度重視都要引起高度重視. .第第1 1講力學(xué)實驗與創(chuàng)新講力學(xué)實驗與創(chuàng)新突突 破破實實 戰(zhàn)戰(zhàn)熱點考向一紙帶類問題熱點考向一紙帶類問題【核心提煉核心提煉】 1.1.打點計時器系列五個實驗打點計時器系列五個實驗力學(xué)實驗中用到打點計時器的實驗有力學(xué)實驗中用到打點計時器的實驗有5 5個個, ,分別是用打點計時器測速度分別是用打點計時器測速度, ,探究探究小車速度隨時間變化的規(guī)律小車速度隨時間變化的規(guī)律, ,探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系, ,探究做功與速度探究做功與速度變化的關(guān)系及驗證機械能守恒定律變化的關(guān)系及驗證機械能守恒定律. .突破突破 熱點考向聚焦熱點考向聚焦2.2.紙帶數(shù)據(jù)的處理方法紙帶數(shù)據(jù)的處理方法3.3.平衡摩擦力的兩個實驗及方法平衡摩擦力的兩個實驗及方法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系及探究做功與速度變化的關(guān)系兩個實驗均需平探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系及探究做功與速度變化的關(guān)系兩個實驗均需平衡摩擦力衡摩擦力, ,平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端, ,給小車一個初速度給小車一個初速度, ,小車能勻速下滑小車能勻速下滑. .4.4.三個關(guān)鍵點三個關(guān)鍵點(1)(1)區(qū)分計時點和計數(shù)點區(qū)分計時點和計數(shù)點: :計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點. .計數(shù)點計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點. .要注意要注意“每五個點取一個計數(shù)點每五個點取一個計數(shù)點”與與“每隔四個點取一個計數(shù)點每隔四個點取一個計數(shù)點”的取點方法是一樣的的取點方法是一樣的. .(2)(2)涉及打點計時器的實驗均是先接通電源涉及打點計時器的實驗均是先接通電源. .打點穩(wěn)定后打點穩(wěn)定后, ,再釋放紙帶再釋放紙帶. .(3)(3)實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖像實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖像, ,充分利用圖像斜率、截距等的物理意義充分利用圖像斜率、截距等的物理意義. .【典例典例1 1】 ( (20172017廣東珠海模擬廣東珠海模擬) )某同學(xué)利用圖某同學(xué)利用圖( (甲甲) )所示的實驗裝置所示的實驗裝置, ,探究小探究小車在均勻長木板上的運動規(guī)律車在均勻長木板上的運動規(guī)律. .(1)(1)在小車做勻加速直線運動時打出一條紙帶在小車做勻加速直線運動時打出一條紙帶, ,已知打點計時器所用電源的頻已知打點計時器所用電源的頻率為率為50 Hz,50 Hz,圖圖( (乙乙) )中所示的是每打中所示的是每打5 5個點所取的計數(shù)點個點所取的計數(shù)點,x,x1 1=3.62 cm,x=3.62 cm,x4 4=5.12 =5.12 cm,cm,由圖中數(shù)據(jù)可求得由圖中數(shù)據(jù)可求得: :小車的加速度為小車的加速度為 m/sm/s2 2, ,第第3 3個計數(shù)點與第個計數(shù)點與第2 2個計個計數(shù)點的距離數(shù)點的距離( (即即x x2 2) )約為約為 cm.cm. 答案答案: :(1)0.50(1)0.504.124.12(2)(2)若用該實驗裝置若用該實驗裝置“探究探究 與與F,MF,M之間的關(guān)系之間的關(guān)系”, ,要用鉤碼要用鉤碼( (質(zhì)量用質(zhì)量用m m表示表示) )的重力的重力表示小車所受的細線拉力表示小車所受的細線拉力, ,需滿足需滿足, ,滿足此條件做實驗時滿足此條件做實驗時, ,得到一系列加得到一系列加速度速度a a與合外力與合外力F F的對應(yīng)數(shù)據(jù)的對應(yīng)數(shù)據(jù), ,畫出畫出a a- -F F關(guān)系圖像關(guān)系圖像, ,如圖如圖( (丙丙) )所示所示, ,若不計滑輪摩若不計滑輪摩擦及紙帶阻力的影響擦及紙帶阻力的影響, ,由圖像可知由圖像可知, ,實驗操作中不當之處為實驗操作中不當之處為 ; ;小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量M=M= kg;kg;如果實驗時如果實驗時, ,在小車和鉤碼之間接一個不計質(zhì)量的微型在小車和鉤碼之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器用來測量拉力力傳感器用來測量拉力F,F,如圖如圖( (丙丙) )所示所示, ,從理論上分析從理論上分析, ,該實驗圖線的斜率將該實驗圖線的斜率將( (填填“變大變大”“變小變小”或或“不變不變”).). 答案答案: :( (2)M2)Mm m沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1 1變大變大(3)(3)為了驗證動能定理為了驗證動能定理, ,在用鉤碼的重力表示小車所受合外力的條件下在用鉤碼的重力表示小車所受合外力的條件下, ,在圖在圖( ( 乙乙 ) ) 中中 1 , 31 , 3 兩 點 間 對 小 車 用 實 驗 驗 證 動 能 定 理 的 表 達 式 為兩 點 間 對 小 車 用 實 驗 驗 證 動 能 定 理 的 表 達 式 為.(.(用題中所涉及數(shù)據(jù)的字母表示用題中所涉及數(shù)據(jù)的字母表示, ,兩個計數(shù)點間的時間間隔用兩個計數(shù)點間的時間間隔用T T表示表示)【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)1 1】 ( (20172017河北保定模擬河北保定模擬) )在用打點計時器驗證機械能守恒定律在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中的實驗中, ,使質(zhì)量為使質(zhì)量為m=1.00 kgm=1.00 kg的重物自由下落的重物自由下落, ,打點計時器在紙帶上打出一打點計時器在紙帶上打出一系列的點系列的點, ,選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示選取一條符合實驗要求的紙帶如圖所示.O.O為第一個點為第一個點,A,B,C,A,B,C為從為從合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點合適位置開始選取連續(xù)點中的三個點. .已知打點計時器每隔已知打點計時器每隔0.02 s0.02 s打一個點打一個點, ,當?shù)氐闹亓铀俣犬數(shù)氐闹亓铀俣萭 g取取9.80 m/s9.80 m/s2 2. .則則: :(1)(1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù), ,應(yīng)取圖中應(yīng)取圖中O O點到點到點來驗證機械能守恒定律點來驗證機械能守恒定律.(2)(2)從從O O點到點到(1)(1)問中所取的點問中所取的點, ,重物重力勢能的減少量重物重力勢能的減少量EEp p= = J,J,動能增加動能增加量量EEk k= = J(J(結(jié)果保留結(jié)果保留3 3位有效數(shù)字位有效數(shù)字).).答案答案: :(1)B(1)B(2)1.88(2)1.88(3)(3)若測出紙帶上所有各點到若測出紙帶上所有各點到O O點之間的距離點之間的距離, ,根據(jù)紙帶算出各點的速度根據(jù)紙帶算出各點的速度v v及物體及物體下落的高度下落的高度h.h.則以則以 為縱軸為縱軸, ,以以h h為橫軸畫出的圖像是下圖中的為橫軸畫出的圖像是下圖中的.答案答案: :(3)A (3)A 22v熱點考向二橡皮條、彈簧類問題熱點考向二橡皮條、彈簧類問題 【核心提煉核心提煉】1.1.探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系的操作關(guān)鍵探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系的操作關(guān)鍵(1)(1)實驗中不能掛過多的鉤碼實驗中不能掛過多的鉤碼, ,防止彈簧超過彈性限度防止彈簧超過彈性限度. .(2)(2)畫圖像時畫圖像時, ,不要連成不要連成“折線折線”, ,而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)直線兩側(cè). .2.2.驗證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵驗證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵(1)(1)每次拉伸結(jié)點位置每次拉伸結(jié)點位置O O必須保持不變必須保持不變. .(2)(2)記下每次各力的大小和方向記下每次各力的大小和方向. .(3)(3)畫力的圖示時應(yīng)選擇適當?shù)臉硕犬嬃Φ膱D示時應(yīng)選擇適當?shù)臉硕? .【典例典例2 2】 ( (20172017全國全國卷卷,22,22) )某探究小組做某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則驗證力的平行四邊形定則”實驗實驗, ,將畫有坐標軸將畫有坐標軸( (橫軸為橫軸為x x軸軸, ,縱軸為縱軸為y y軸軸, ,最小刻度表示最小刻度表示1 mm)1 mm)的紙貼在水的紙貼在水平桌面上平桌面上, ,如圖如圖(a)(a)所示所示. .將橡皮筋的一端將橡皮筋的一端Q Q固定在固定在y y軸上的軸上的B B點點( (位于圖示部分位于圖示部分之外之外),),另一端另一端P P位于位于y y軸上的軸上的A A點時點時, ,橡皮筋處于原長橡皮筋處于原長. .(1)(1)用一只測力計將橡皮筋的用一只測力計將橡皮筋的P P端沿端沿y y軸從軸從A A點拉至坐標原點點拉至坐標原點O,O,此時拉力此時拉力F F的大的大小可由測力計讀出小可由測力計讀出. .測力計的示數(shù)如圖測力計的示數(shù)如圖(b)(b)所示所示,F,F的大小為的大小為 N.N. 解析解析: :(1)(1)由圖可知由圖可知,F,F的大小為的大小為4.0 N.4.0 N.答案答案: :(1)4.0(1)4.0(2)(2)撤去撤去(1)(1)中的拉力中的拉力, ,橡皮筋橡皮筋P P端回到端回到A A點點; ;現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋, ,再次將再次將P P端端拉至拉至O O點點, ,此時觀察到兩個拉力分別沿圖此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)(a)中兩條虛線所示的方向中兩條虛線所示的方向, ,由測力計的示數(shù)讀由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為出兩個拉力的大小分別為F F1 1=4.2 N=4.2 N和和F F2 2=5.6 N.=5.6 N.用用5 mm5 mm長度的線段表示長度的線段表示1 N1 N的力的力, ,以以O(shè) O為作用點為作用點, ,在圖在圖(a)(a)中畫出力中畫出力F F1 1,F,F2 2的圖示的圖示, ,然后按然后按平行四邊形定則畫出它們的合力平行四邊形定則畫出它們的合力F F合合; ;F F合合的大小為的大小為 N,FN,F合合與拉力與拉力F F的夾角的正切值為的夾角的正切值為. .若若F F合合與拉力與拉力F F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi), ,則該實驗驗證了力的平行四則該實驗驗證了力的平行四邊形定則邊形定則. . 答案答案: :(2)(2)見解析見解析4.04.00.050.05【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)2 2】 ( (20172017河北石家莊質(zhì)檢河北石家莊質(zhì)檢) )在在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的的實驗中實驗中(1)(1)以下說法正確的是以下說法正確的是.A.A.彈簧被拉伸時彈簧被拉伸時, ,不能超出它的彈性限度不能超出它的彈性限度B.B.用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力, ,應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.C.用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D.D.用幾個不同的彈簧用幾個不同的彈簧, ,分別測出幾組拉力與伸長量分別測出幾組拉力與伸長量, ,得出拉力與伸長量之比相等得出拉力與伸長量之比相等解析解析: :(1)(1)彈簧被拉伸時彈簧被拉伸時, ,不能超出它的彈性限度不能超出它的彈性限度, ,否則彈簧會損壞否則彈簧會損壞, ,故故A A正確正確. .用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力, ,要保證彈簧位于豎直位置要保證彈簧位于豎直位置, ,使鉤碼的重力使鉤碼的重力等于彈簧的彈力等于彈簧的彈力, ,要待鉤碼平衡時再讀數(shù)要待鉤碼平衡時再讀數(shù), ,故故B B正確正確. .彈簧的長度不等于彈簧的彈簧的長度不等于彈簧的伸長量伸長量, ,故故C C錯誤錯誤. .拉力與伸長量之比是勁度系數(shù)拉力與伸長量之比是勁度系數(shù), ,由彈簧決定由彈簧決定, ,同一彈簧的勁同一彈簧的勁度系數(shù)是不變的度系數(shù)是不變的, ,不同的彈簧的勁度系數(shù)不同不同的彈簧的勁度系數(shù)不同, ,故故D D錯誤錯誤. .(2)(2)若某同學(xué)采用的實驗裝置如圖若某同學(xué)采用的實驗裝置如圖( (甲甲) )所示所示, ,所用的每個鉤碼的重力相當于對所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力彈簧提供了向右恒定的拉力. .實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度, ,再將再將5 5個鉤碼逐個掛在繩子的下端個鉤碼逐個掛在繩子的下端, ,每次測出相應(yīng)的彈簧總長度每次測出相應(yīng)的彈簧總長度. .有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6 6組數(shù)據(jù)描點在圖組數(shù)據(jù)描點在圖( (乙乙) )中中, ,請作出請作出F-LF-L圖線圖線. .由此圖線可得出該彈簧的原長由此圖線可得出該彈簧的原長L0=L0= cm,cm,勁度系數(shù)勁度系數(shù)k=k= N/m.N/m.( (結(jié)果均保留結(jié)果均保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字)解析解析: :(2)(2)作出作出F F- -L L圖線圖線, ,如圖所示如圖所示; ;答案答案: :(2)(2)見解析圖見解析圖5.05.020 20 (3)(3)若某同學(xué)把彈簧平放在桌面上使其自然伸長若某同學(xué)把彈簧平放在桌面上使其自然伸長, ,用直尺測出彈簧的原長用直尺測出彈簧的原長L L0 0, ,再把彈簧豎直懸掛起來再把彈簧豎直懸掛起來, ,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L,L,把把L L- -L L0 0作為作為彈簧的伸長量彈簧的伸長量x,x,這樣操作這樣操作, ,由于彈簧自身重力的影響由于彈簧自身重力的影響, ,最后畫出的圖線可能最后畫出的圖線可能是是. . 解析解析: :(3)(3)當豎直懸掛時當豎直懸掛時, ,由于自身重力的影響彈簧會有一段伸長量由于自身重力的影響彈簧會有一段伸長量L L1 1, ,但但此時所掛重物的重力為此時所掛重物的重力為0(F=0),0(F=0),結(jié)合彈簧彈力的特點可得結(jié)合彈簧彈力的特點可得,F=k(L-L,F=k(L-L0 0- -L L1 1)=k(L-L)=k(L-L0 0)-kL)-kL1 1=kx-kL=kx-kL1 1, ,其圖像只可能是其圖像只可能是C C圖圖. .答案答案: :(3)C(3)C熱點考向三力學(xué)創(chuàng)新實驗熱點考向三力學(xué)創(chuàng)新實驗【核心提煉核心提煉】1.1.力學(xué)創(chuàng)新實驗的幾個特點力學(xué)創(chuàng)新實驗的幾個特點(1)(1)實驗器材的等效與替換實驗器材的等效與替換, ,主要有主要有3 3個方面的創(chuàng)新個方面的創(chuàng)新: :用電子秤或已知質(zhì)量的用電子秤或已知質(zhì)量的鉤碼替代彈簧測力計鉤碼替代彈簧測力計; ;氣墊導(dǎo)軌替代長木板氣墊導(dǎo)軌替代長木板; ;用光電門、閃光照相機替代用光電門、閃光照相機替代打點計時器打點計時器. .(2)(2)實驗結(jié)論的拓展與延伸實驗結(jié)論的拓展與延伸: :主要通過一些實驗裝置得出物體的加速度主要通過一些實驗裝置得出物體的加速度, ,再利再利用牛頓第二定律求出物體所受阻力或小車與木板間的動摩擦因數(shù)用牛頓第二定律求出物體所受阻力或小車與木板間的動摩擦因數(shù). .(3)(3)情景的設(shè)計與創(chuàng)新情景的設(shè)計與創(chuàng)新: :近幾年在試題情景的設(shè)計上進行了較多的創(chuàng)新近幾年在試題情景的設(shè)計上進行了較多的創(chuàng)新, ,不過不過考查的實驗原理和實驗處理方法仍然不變考查的實驗原理和實驗處理方法仍然不變, ,因此只要把最根本的方法從新情因此只要把最根本的方法從新情景中分離出來景中分離出來, ,找出與常規(guī)實驗相同之處就可以找出與常規(guī)實驗相同之處就可以. .2.2.創(chuàng)新實驗的易錯點創(chuàng)新實驗的易錯點(1)(1)實驗原理不清楚實驗原理不清楚, ,找不出解題的突破口找不出解題的突破口. .(2)(2)對實驗結(jié)論的拓展與延伸對實驗結(jié)論的拓展與延伸, ,不知從何處入手不知從何處入手. .(3)(3)不能從新情景中把實驗方法分離出來不能從新情景中把實驗方法分離出來. .3.3.創(chuàng)新實驗題的解法創(chuàng)新實驗題的解法(1)(1)以基本的力學(xué)模型為載體以基本的力學(xué)模型為載體, ,依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計實驗依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計實驗; ;(2)(2)將實驗的基本方法將實驗的基本方法控制變量法控制變量法, ,處理數(shù)據(jù)的基本方法處理數(shù)據(jù)的基本方法圖像法圖像法, ,逐逐差法差法, ,融入實驗的綜合分析之中融入實驗的綜合分析之中; ;(3)(3)根據(jù)題目情境根據(jù)題目情境, ,提取相應(yīng)的力學(xué)模型提取相應(yīng)的力學(xué)模型, ,明確實驗的理論依據(jù)和實驗?zāi)康拿鞔_實驗的理論依據(jù)和實驗?zāi)康? ,設(shè)計實驗方案設(shè)計實驗方案; ;(4)(4)進行實驗進行實驗, ,記錄數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù), ,應(yīng)用原理公式或圖像法處理實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用原理公式或圖像法處理實驗數(shù)據(jù), ,結(jié)合物體實結(jié)合物體實際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進行誤差分析際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進行誤差分析. .【典例【典例3 3】 ( (20162016全國全國卷卷,23,23) )某物理課外小組利用圖某物理課外小組利用圖( (甲甲) )中的裝置探究中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系. .圖中圖中, ,置于實驗臺上的長木板水平置于實驗臺上的長木板水平放置放置, ,其右端固定一輕滑輪其右端固定一輕滑輪; ;輕繩跨過滑輪輕繩跨過滑輪, ,一端與放在木板上的小滑車相連一端與放在木板上的小滑車相連, ,另一端可懸掛鉤碼另一端可懸掛鉤碼. .本實驗中可用的鉤碼共有本實驗中可用的鉤碼共有N=5N=5個個, ,每個質(zhì)量均為每個質(zhì)量均為0.010kg.0.010kg.實驗步驟如下實驗步驟如下: :(1)(1)將將5 5個鉤碼全部放入小車中個鉤碼全部放入小車中, ,在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊, ,使使小車小車( (和鉤碼和鉤碼) )可以在木板上勻速下滑可以在木板上勻速下滑. .(2)(2)將將n(n(依次取依次取n=1,2,3,4,5)n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端個鉤碼掛在輕繩右端, ,其余其余N-nN-n個鉤碼仍留在小個鉤碼仍留在小車內(nèi)車內(nèi); ;用手按住小車并使輕繩與木板平行用手按住小車并使輕繩與木板平行. .釋放小車釋放小車, ,同時用傳感器記錄小車同時用傳感器記錄小車在時刻在時刻t t相對于其起始位置的位移相對于其起始位置的位移s,s,繪制繪制s-ts-t圖像圖像, ,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度的加速度a.a.(3)(3)對應(yīng)于不同的對應(yīng)于不同的n n的的a a值見下表值見下表.n=2.n=2時的時的s-ts-t圖像如圖圖像如圖( (乙乙) )所示所示, ,由圖由圖( (乙乙) )求求出此時小車的加速度出此時小車的加速度( (保留保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字),),將結(jié)果填入下表將結(jié)果填入下表. .n n1 12 23 34 45 5a/(ma/(ms s-2-2) )0.200.200.580.580.780.781.001.00答案答案: :(3)0.39(3)0.39(4)(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖利用表中的數(shù)據(jù)在圖( (丙丙) )中補齊數(shù)據(jù)點中補齊數(shù)據(jù)點, ,并作出并作出a-na-n圖像圖像. .從圖像可以看出從圖像可以看出: :當物體質(zhì)量一定時當物體質(zhì)量一定時, ,物體的加速度與其所受的合外力成正比物體的加速度與其所受的合外力成正比. .解析解析: :(4)(4)在題圖在題圖( (丙丙) )中描出數(shù)據(jù)點中描出數(shù)據(jù)點(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)并過各數(shù)并過各數(shù)據(jù)點作出據(jù)點作出a a- -n n圖像圖像, ,如圖所示如圖所示. .答案答案: :(4)a(4)a- -n n圖像見解析圖像見解析答案答案: :(5)0.44(5)0.44(5)(5)利用利用a a- -n n圖像求得小車圖像求得小車( (空載空載) )的質(zhì)量為的質(zhì)量為kg(kg(保留保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字, ,重重力加速度取力加速度取g=9.8 mg=9.8 ms s-2-2).). 答案答案: :(6)BC(6)BC(6)(6)若以若以“保持木板水平保持木板水平”來代替步驟來代替步驟(1),(1),下列說法正確的是下列說法正確的是( (填填入正確選項前的標號入正確選項前的標號).).A.a-nA.a-n圖線不再是直線圖線不再是直線B.a-nB.a-n圖線仍是直線圖線仍是直線, ,但該直線不過原點但該直線不過原點C.a-nC.a-n圖線仍是直線圖線仍是直線, ,但該直線的斜率變大但該直線的斜率變大【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)3 3】 ( (20172017福建寧德模擬福建寧德模擬) )某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究究, ,實驗裝置如圖實驗裝置如圖( (甲甲) )所示所示, ,輕彈簧左端固定輕彈簧左端固定, ,右端與一物塊接觸而不連接右端與一物塊接觸而不連接, ,紙紙帶穿過打點計時器并與物塊連接帶穿過打點計時器并與物塊連接. .向左推物塊使彈簧壓縮一段距離向左推物塊使彈簧壓縮一段距離, ,由靜止釋由靜止釋放物塊放物塊, ,通過測量和計算通過測量和計算, ,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能步驟如下可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能步驟如下: :A.A.用天平測量出物塊的質(zhì)量用天平測量出物塊的質(zhì)量m,m,按圖按圖( (甲甲) )所示安裝好實驗裝置所示安裝好實驗裝置; ;B.B.向左推物塊使彈簧壓縮向左推物塊使彈簧壓縮, ,并測量彈簧壓縮量并測量彈簧壓縮量x;x;C.C.把紙帶向左拉直把紙帶向左拉直, ,接通打點計時器電源接通打點計時器電源; ;D.D.松手釋放物塊松手釋放物塊. .(1)(1)圖圖( (乙乙) )是物塊脫離彈簧后打點計時器所打出的紙帶是物塊脫離彈簧后打點計時器所打出的紙帶, ,每相鄰兩個計數(shù)點之每相鄰兩個計數(shù)點之間有間有4 4個點未畫出個點未畫出. .相鄰計數(shù)點間的距離如圖相鄰計數(shù)點間的距離如圖( (乙乙) )所示所示. .打點計時器電源的頻率打點計時器電源的頻率為為50 Hz,50 Hz,物塊做勻減速直線運動的加速度大小物塊做勻減速直線運動的加速度大小a=a= m/sm/s-2-2, ,若重力加速度若重力加速度為為g,g,則物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)的表達式為則物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)的表達式為=, ,這樣代入數(shù)據(jù)得到這樣代入數(shù)據(jù)得到的結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值的結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值( (選填選填“偏大偏大”或或“偏小偏小”).).(2)(2)若物塊脫離彈簧時的速度為若物塊脫離彈簧時的速度為v,v,則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能大小是則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能大小是.(.(用用m,g,v,xm,g,v,x和動摩擦因數(shù)和動摩擦因數(shù)表示表示)實戰(zhàn)實戰(zhàn) 高考真題演練高考真題演練1.1.測勻變速直線運動的速度和加速度測勻變速直線運動的速度和加速度(20172017全國全國卷卷,22,22) )某探究小組為了某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動研究小車在桌面上的直線運動, ,用自制用自制“滴水計時器滴水計時器”計量時間計量時間. .實驗前實驗前, ,將將該計時器固定在小車旁該計時器固定在小車旁, ,如圖如圖(a)(a)所示所示. .實驗時實驗時, ,保持桌面水平保持桌面水平, ,用手輕推一下用手輕推一下小車小車. .在小車運動過程中在小車運動過程中, ,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴, ,圖圖(b)(b)記錄了記錄了桌面上連續(xù)的桌面上連續(xù)的6 6個水滴的位置個水滴的位置.(.(已知滴水計時器每已知滴水計時器每30 s30 s內(nèi)共滴下內(nèi)共滴下4646個小水滴個小水滴) )解析解析: :(1)(1)小車在水平桌面上做減速運動小車在水平桌面上做減速運動, ,相鄰兩個水滴之間的距離越來相鄰兩個水滴之間的距離越來越小越小, ,由圖由圖(b)(b)可知可知, ,小車在桌面上是從右向左運動的小車在桌面上是從右向左運動的. .答案答案: :(1)(1)從右向左從右向左(1)(1)由圖由圖(b)(b)可知可知, ,小車在桌面上是小車在桌面上是( (填填“從右向左從右向左”或或“從左向從左向右右”) )運動的運動的.(2)(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動. .小車運動到圖小車運動到圖(b)(b)中中A A點位置時的速度大小為點位置時的速度大小為 m/s,m/s,加速度大小為加速度大小為 m/sm/s2 2.(.(結(jié)果均結(jié)果均保留保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字) ) 答案答案: :(2)0.19(2)0.190.0370.0372.2.用驗證機械能守恒的裝置測速度、加速度和頻率用驗證機械能守恒的裝置測速度、加速度和頻率(20162016全國全國卷卷,22,22) )某某同學(xué)用圖同學(xué)用圖(a)(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律, ,其中打點計時器的電源為其中打點計時器的電源為交流電源交流電源, ,可以使用的頻率有可以使用的頻率有20 Hz20 Hz、30 Hz30 Hz和和40 Hz.40 Hz.打出紙帶的一部分如圖打出紙帶的一部分如圖(b)(b)所示所示. . 該同學(xué)在實驗中沒有記錄交流電的頻率該同學(xué)在實驗中沒有記錄交流電的頻率f,f,需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進行推算行推算. .(1)(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落, ,利用利用f f和圖和圖(b)(b)中給出的物理量可中給出的物理量可以寫出以寫出: :在打點計時器打出在打點計時器打出B B點時點時, ,重物下落的速度大小為重物下落的速度大小為, ,打出打出C C點時點時重物下落的速度大小為重物下落的速度大小為, ,重物下落的加速度大小為重物下落的加速度大小為. .(2)(2)已測得已測得s s1 1=8.89 cm,s=8.89 cm,s2 2=9.50 cm,s=9.50 cm,s3 3=10.10 cm,=10.10 cm,當?shù)刂亓铀俣却笮楫數(shù)刂亓铀俣却笮?.80 9.80 m/sm/s2 2, ,實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%,1%,由此推算出由此推算出f f為為Hz.Hz. 答案答案: :(2)40(2)403.3.牛頓第二定律的創(chuàng)新實驗牛頓第二定律的創(chuàng)新實驗(20152015全國全國卷卷,22,22) )某物理小組的同學(xué)設(shè)計了某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗. .所用器材有所用器材有: :玩具小車、玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器壓力式托盤秤、凹形橋模擬器( (圓弧部分的半徑為圓弧部分的半徑為R=0.20 m).R=0.20 m).完成下列填空完成下列填空: :(1)(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上, ,如圖如圖(a)(a)所示所示, ,托盤秤的示數(shù)為托盤秤的示數(shù)為1.00 kg;1.00 kg;(2)(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時, ,托盤秤的示數(shù)如圖托盤秤的示數(shù)如圖(b)(b)所示所示, ,該該示數(shù)為示數(shù)為kg;kg;解析解析: :(2)(2)托盤秤的最小刻度為托盤秤的最小刻度為0.1 kg,0.1 kg,讀數(shù)要估讀到讀數(shù)要估讀到0.01 kg,0.01 kg,示數(shù)為示數(shù)為1.40 kg.1.40 kg.答案答案: :(2)1.40 (2)1.40 (3)(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放, ,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè). .此此過程中托盤秤的最大示數(shù)為過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;m;多次從同一位置釋放小車多次從同一位置釋放小車, ,記錄各次的記錄各次的m m值如下值如下表所示表所示: :序號序號1 12 23 34 45 5m(kg)m(kg)1.801.801.751.751.851.851.751.751.901.90(4)(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)根據(jù)以上數(shù)據(jù), ,可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為N;N;小車通過最低點時的速度大小為小車通過最低點時的速度大小為 m/s.(m/s.(重力加速度大小取重力加速度大小取9.80 m/s9.80 m/s2 2, ,計算結(jié)果保留計算結(jié)果保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字) ) 答案答案: :(4)7.9(4)7.91.41.4