《（全國(guó)通用）2018年高考物理總復(fù)習(xí)《力學(xué)實(shí)驗(yàn)》專題突破學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國(guó)通用）2018年高考物理總復(fù)習(xí)《力學(xué)實(shí)驗(yàn)》專題突破學(xué)案.doc（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

《力學(xué)實(shí)驗(yàn)》專題突破 【考點(diǎn)定位】 力學(xué)實(shí)驗(yàn)共涉及幾個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)操作，主要分布在必修一和必修二。依次為研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓第二定律、探究動(dòng)能定理和驗(yàn)證機(jī)械能守恒，這些實(shí)驗(yàn)的方案有共性，但數(shù)據(jù)處理又不盡相同。 考點(diǎn)一、研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用4～6v學(xué)生交流電源和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220v的交流電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理是每個(gè)相同的時(shí)間段打下一個(gè)點(diǎn)，所以紙袋上面相鄰點(diǎn)跡間隔都相等，若交流電頻率為50hz，則相鄰點(diǎn)跡間隔均為秒即0.02秒。②使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，先接通電源，帶打點(diǎn)穩(wěn)定后再松開紙帶，也就是先接通電源再釋放紙帶。若打出的點(diǎn)跡為短線或不清晰應(yīng)調(diào)整振針和復(fù)寫紙的距離。③分析紙帶時(shí)應(yīng)該選取間隔較大的部分進(jìn)行分析，這樣可以減小誤差。 2、數(shù)據(jù)處理：①瞬時(shí)速度根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度即；我們?cè)谟?jì)算各個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)可以以這個(gè)點(diǎn)為中間時(shí)刻，取相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的距離為路程，時(shí)間則為2個(gè)打點(diǎn)間隔0.04。如果每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)或者每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則一個(gè)打點(diǎn)間隔變?yōu)椤? ②如果分析的結(jié)果是相鄰點(diǎn)跡的速度變化量都相等即，則說明運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。也可以用橫軸表示時(shí)間，縱軸表示速度做圖像，若為傾斜的直線則為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 3、加速度的計(jì)算：根據(jù)圖像，可得斜率即加速度即。若沒有圖像則根據(jù)得到的紙帶處理如下： 根據(jù)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)通過的位移之差都相等即，可得，若分別求加速度最后再求平均值則會(huì)出現(xiàn)；最終仍然只用了2組數(shù)據(jù)，誤差較大。所以選擇使用，最終求得的加速度。 考點(diǎn)二、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 1、實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)：如下圖所示，首先測(cè)出彈簧下端沒有掛鉤碼時(shí)自然伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度即原長(zhǎng)記做，依次增加所掛鉤碼數(shù)量，依次記錄鉤碼數(shù)量和彈簧的長(zhǎng)度 2、數(shù)據(jù)處理：以彈力大小即鉤碼重力為縱軸，以彈簧長(zhǎng)度為橫軸，做圖像，則圖像與縱軸的焦點(diǎn)即原長(zhǎng)，斜率即彈簧的勁度系數(shù)。也可以用彈力做縱軸，以彈簧伸長(zhǎng)量為橫軸，彈簧伸長(zhǎng)量即彈簧長(zhǎng)度減去原長(zhǎng)；此時(shí)描點(diǎn)作圖理論上應(yīng)該過原點(diǎn)，若不經(jīng)過原點(diǎn)，原因是彈簧自身重力導(dǎo)致測(cè)量的原長(zhǎng)不準(zhǔn)確。 3、注意事項(xiàng)：不要超過彈簧的彈性限度測(cè)量長(zhǎng)度一定要處于平衡狀態(tài) 考點(diǎn)三、驗(yàn)證力的平行四邊形 1、實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是等效替代法，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)和一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別使得橡皮筋產(chǎn)生相同的效果，那么一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力就是原來2個(gè)力的合力。 2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：①記錄力的方向時(shí)一定要記下細(xì)繩套的兩個(gè)點(diǎn)，然后連線即為拉力的方向，為減小誤差，細(xì)繩可以適當(dāng)長(zhǎng)些，力的大小根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)嚴(yán)格按照相同比例轉(zhuǎn)化為線段長(zhǎng)度來表示。②同一實(shí)驗(yàn)中，兩次橡皮繩拉到節(jié)點(diǎn)位置O必須保證相同。③為便于作圖，兩個(gè)力的夾角不宜過大也不易過小。 ④平行四邊形的對(duì)角線一定是按照平行四邊形定則求出的合力，而稍有偏差的才是真正的合力即一個(gè)測(cè)力計(jì)的拉力，由于實(shí)驗(yàn)誤差二者會(huì)稍有偏差。 考點(diǎn)四、驗(yàn)證牛頓第二定律 1、研究方法為控制變量法，即先控制質(zhì)量不變，驗(yàn)證，再控制合力不變，探究 2、實(shí)驗(yàn)開始前，首先要平衡摩擦力的影響，木板左端適當(dāng)墊高，不掛砝碼時(shí)輕推小車能夠自由滑動(dòng)為宜。若沒有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不夠，會(huì)導(dǎo)致做出的不過原點(diǎn)且與橫軸力有交點(diǎn)，如果摩擦力平衡過頭，則會(huì)導(dǎo)致做出的不過原點(diǎn)且與縱軸加速度有交點(diǎn)。 3、本實(shí)驗(yàn)以鉤碼重力作為小車受到的合力，其實(shí)這個(gè)鉤碼重力是小車和鉤碼共同的合力，這樣分析過程會(huì)出現(xiàn),加速度會(huì)隨鉤碼重力的增大而增大，而事實(shí)上，；如果鉤碼重力一直增加，我們繪出的圖像斜率逐漸變?yōu)?，最終加速度無限趨近于重力加速度；為保證實(shí)驗(yàn)的成功，減小這一誤差，我們要求鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量即。 考點(diǎn)五、探究動(dòng)能定理 1、實(shí)驗(yàn)方案中，對(duì)功的大小并沒有直接測(cè)量，而是根據(jù)一個(gè)橡皮筋伸長(zhǎng)一定長(zhǎng)度做功和多條同樣的橡皮筋伸長(zhǎng)同樣長(zhǎng)度做功的比例關(guān)系來確定的即 2、測(cè)量速度時(shí)，應(yīng)該選取最后橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度，即選擇點(diǎn)跡均勻的那一段來測(cè)量速度。 3、一定要平衡摩擦力，保證只有橡皮筋對(duì)小車做功即為合力做功。 4、根據(jù)動(dòng)能定理，則有，所以描點(diǎn)作圖一定以為縱軸以為橫軸，若斜率恒定即圖像為傾斜的直線則動(dòng)能定理得以驗(yàn)證。其他非一次函數(shù)圖像則無法判斷無法驗(yàn)證動(dòng)能定理。 考點(diǎn)六、驗(yàn)證機(jī)械能守恒 1、實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)只有重力做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即，整理即可，所以實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量質(zhì)量。由于摩擦阻力的不可避免，實(shí)際減少的重力勢(shì)能總是略大于增加的動(dòng)能。 2、紙袋選取的第一個(gè)點(diǎn)應(yīng)該是初速度為0的點(diǎn)，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)，釋放后前0.02秒下降高度約為2毫米，所以應(yīng)該選擇第一個(gè)間隔接近2毫米的紙帶。若不是從第一個(gè)點(diǎn)開始計(jì)算，則驗(yàn)證的公式轉(zhuǎn)化為，仍然不需要測(cè)質(zhì)量。只有速度的測(cè)量則參考勻變速直線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度的計(jì)算來求解。 3、為減小阻力帶來的誤差，可以適當(dāng)增大重物質(zhì)量。 【例題演練】 1．某實(shí)驗(yàn)小組利用如題圖甲所示的裝置探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與砝碼盤相連，在水平桌面上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門，記錄小車通過A、B時(shí)的遮光時(shí)間，小車中可以放置砝碼。 （1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①將木板略微傾斜以平衡摩擦力，使得細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車做的功。 ②將小車停在C點(diǎn)，在砝碼盤中放上砝碼，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄此時(shí)小車、小車中砝碼和擋光片的質(zhì)量之和為，砝碼盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m，小車通過A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為、，則小車通過A、B過程中動(dòng)能的變化量ΔE=_______（用字母、、、d表示）。 ③在小車中增減砝碼或在砝碼盤中增減砝碼，重復(fù)②的操作。 ④用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d （2）下表是他們測(cè)得的多組數(shù)據(jù)，其中是小車、小車中砝碼和擋光片的質(zhì)量之和，|v－v| 是兩個(gè)速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，取繩上拉力F大小近似等于砝碼盤及盤中砝碼的總重力，W是F在A、B間所做的功。表格中ΔE3＝_______，W3＝__________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 。 次數(shù) /kg |v-v|/(m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 1．000 0．380 0．190 0．400 0．200 2 1．000 0．826 0．413 0．840 0．420 3 1．000 0．996 ΔE3 1．010 W3 4 2．000 1．20 1．20 2．420 1．21 5 2．000 1．42 1．42 2．860 1．43 （3）若在本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，假設(shè)小車與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。利用上面的實(shí)驗(yàn)器材完成如下操作：保證小車質(zhì)量不變，改變砝碼盤中砝碼的數(shù)量（取繩上拉力近似為砝碼盤及盤中砝碼的總重力），測(cè)得多組m、、的數(shù)據(jù)，并得到m與的關(guān)系圖像，如圖乙所示。已知圖像在縱軸上的截距為b，直線PQ的斜率為k，A、B兩點(diǎn)的距離為s，擋光片的寬度為d，則=_______(用字母b、d、s、k、g表示)。 【答案】（1）；（2），；（3） 2．用如圖所示裝置做《探究功與速度變化的關(guān)系》實(shí)驗(yàn) （1）該實(shí)驗(yàn)釆用了的方法使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得以簡(jiǎn)化。 A．極限法 B．成倍增加 C．理想化模型 D．等效替代 （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說法正確的是 A．該實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力 B．橡皮筋每次拉伸的長(zhǎng)度應(yīng)越來越長(zhǎng) C．先釋放小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 D．每次都應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分計(jì)算小車速度 【答案】（1）B（2）D 3．如圖為“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，三個(gè)細(xì)線套一端共系于一個(gè)結(jié)點(diǎn)，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)A、B和重物M上，A掛于固定點(diǎn)P，手持B拉動(dòng)細(xì)線，使結(jié)點(diǎn)靜止于O點(diǎn)。 （1）某次實(shí)驗(yàn)中A的指針位置如圖所示，其讀數(shù)為________N； （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要讀出A、B的示數(shù)，還要再貼與豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置，_____、______和_________。 （3）下列實(shí)驗(yàn)要求中必要的是__________ A．彈簧測(cè)力計(jì)需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行校零 B．需要測(cè)量重物M的重力 C．多次實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)B始終保持水平 D．多次實(shí)驗(yàn)時(shí)結(jié)點(diǎn)必須在同一點(diǎn) 【答案】（1）2.00N （2）的方向（3）AB 4．【2017新課標(biāo)Ⅱ卷】（6分）某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間?t； ③用?s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和?t的關(guān)系式為= 。 （2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】（1） （2）52.1 16.3（15.8~16.8） 5．【2017新課標(biāo)Ⅲ卷】（6分）某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng)。 （1）用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_______N。 （2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 （i）用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形四邊形定則畫出它們的合力F合； （ii）F合的大小為_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。 【答案】（1）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05 6．【2017天津卷】如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 ①對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是______________。 A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)正 C．精確測(cè)量出重物的質(zhì)量 D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物 ②某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長(zhǎng)，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出，利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有____________。 A．OA、AD和EG的長(zhǎng)度 B．OC、BC和CD的長(zhǎng)度 C．BD、CF和EG的長(zhǎng)度 D．AC、BD和EG的長(zhǎng)度 【答案】①AB ②BC 7．【2017北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是_______（選填選項(xiàng)前的字母）。 A．直流電源 B．交流電源 （2）實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_______（選填選項(xiàng)前的字母）。 A．把長(zhǎng)木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且_______（選填選項(xiàng)前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B．計(jì)時(shí)器打點(diǎn) （3）接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W=_________，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v=_________。 （4）以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_________________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_________。 （5）假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是________。 【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.5~5.0） kg–1 質(zhì)量（5）A 8．【2017江蘇卷】（8分）利用如題10–1圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系．小車的質(zhì)量為M=200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電． （1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到_____________________． （2）掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如題10–2圖所示．選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，記錄在紙帶上．計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1=______m/s． （3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力對(duì)小車做的功W．利用算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量．計(jì)算結(jié)果見下表． 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象． （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，總是略小于W．某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的．用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F=__________N． 【答案】（1）小車做勻速運(yùn)動(dòng) （2）0.228 （3）如圖所示 （4）0.093