【精选】高三物理二轮复习专题五物理实验第1讲力学实验课件

• 2．(2017·安徽重点中学联 考)某同学做“探究合外力 做功与动能改变的关系”实
验，装置如图甲所示，将光 电门固定在水平轨道上的B
点，用重物通过细线拉小车， 保持小车(含遮光条)质量M
不变，改变所挂重物质量多
次进行实验，使小车每次都 从同一位置A由静止开始运 动．(重力加速度大小g取10
m/s2)
• 2．探究弹力和形变量的关系实验数据处理方法 • (1)列表法 • 将测量的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定
性关系． • (2)图象法 • 根据记录的实验数据在平面直角坐标系内进行作图．若是曲线应平滑，
若是直线要让尽量多的点过直线，或在直线两侧均匀分布． • (3)函数法 • 往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式．
• 3.(2017·山东潍坊统考)如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材
做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小 球由A处静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电 门，测得A、B间的距离为H(H远大于d)，光电计时器记录下小球通过 光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则
• 1. 某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．
• 实验步骤：
• ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线 沿竖直方向．
• ②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩 上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数 为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2， 记橡录皮弹筋簧 的秤 长的 度示l)．数每F，次测将量弹并簧记秤录示数O1改、变O20间.5的0 N距，离测(即出 所对应的l，部分数据如下表所示：
(2)由逐差法可得 小车的加速度 a＝x34－x01＋x459－T2x12＋x56－x23， 将 T＝510×3 s＝0.06 s，代入可得 a＝1.3 m/s2. (3)由题图结合牛顿第二定律有 2F＝M·a，于是得 a＝M2 ·F， 则图象斜率 k＝M2 ，得小车的质量 M＝2k，故选项 D 正确．
F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05
• ③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡 皮筋的拉力记为FOO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如 图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使 秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋 OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.
A．2tan θ C．k
B．ta1n θ D．2k
突破点拨 (1)对小车的拉力数值等于测力计示数 2 倍，平衡摩擦后，该拉力即为小车受到 的合力． (2)用逐差公式求加速度． (3)θ 角与 a、F 轴的单位长度选取有关，故小车质量不能用 θ 表示，用 F、m、a 列出的牛顿第二定律方程为 a＝M2 F.
• (1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件B是CD________.
• A．用天平测出砂和砂桶的质量
• B．将带滑轮的长板右端垫高，以平衡摩擦力
• C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带， 同时记录弹簧测力计的示数
• D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
• E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质 量M
完成下列作图和填空：
• (1)利用表中数据在坐标纸上画出F－l图线，如图丙所示．根据图线求 1得0.0l(09＝.8、_9_._9、__10_._1均__正_确_)_________________cm.
•
(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 ______________________N．
• (1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d1＝.05_0 ________cm；
• (2)实验中认为小车所受拉力与重物重力大小相等，测出多组重物质量 m和相应小1车经过光电门时的速度v，作出v2－m图象如图丙所示，由 图象可知小车受到m≪的M 摩擦力大小为_____ N；
2gL
• (3)在满足条件_________的情况下，v2－m图象是线M性变化的，说明合 外力做的功等于动能的改变，此时图象的斜率k的表达式为k＝ ____________.(用题给物理量的字母表示)
• 3.实验题类型近年高考通常为“一力一电”模式.
备考策略
1.重点关注游标卡尺、螺旋测微器、多用电表、电阻箱等的读数，电表量程、 滑动变阻器及实验电路的选取等．
2.“源于课本，不拘泥于课本”一直是高考实验题命题的理念，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．
3.知识创新型实验．例如设计型、开放型、探讨型实验等都有不同程度的创 新，比如利用所学知识设计出很多测量重力加速度的实验方案．其中，力学设计性 实验在近年高考中有加强的趋势，应引起高度重视.
热点题型突破
题型一 “纸带类”实验
• 命题规律 • 力学中多个实验都要用到打点计时器(如研究匀变速直线运动规律，验
证牛顿第二定律，验证机械能守恒定律，探究动能定理)正确使用打点 计时器并根据纸带进行正确的数据处理，得到实验结论及误差分析是 高考考查的热点，题型为选择题和填空题．
方法点拨
这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法． 1．由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量 和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为 Δt＝0.02×5 s＝0.1 s. 2．求解瞬时速度 利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速 度，如图所示，打 n 点时的瞬时速度 vn＝xn＋2Txn＋1
簧”类实验
(2016·浙江卷，21题)
(2016·四川卷，8(Ⅰ)题)
③力学创新实验
[例](2017·全国卷Ⅱ，22题)
审题 审清实验目的和原理，分析题中的文字信息、装置图或图象信息，善于从中
要点 发现解决实验问题的核心要素
解题 实验目的 → 实验原理或方法 → 实验操作 → 实验数据处理 模板 → 实验结论 → 实验评价或误差分析
解析 游标卡尺的读数为 d＝10 mm＋10×0.05 mm＝10.50 mm＝1.050 cm；(2) 根据本实验原理和动能定理有 mgL－FfL＝12Mv2，变形得 v2＝2MgLm－2FMfL，v2－m 图象为一条倾斜的直线，由题图丙可知 v2＝0 时，m＝0.1 kg，由2MgLm－2FMfL＝0， 解得 Ff＝mg＝1 N；(3)根据模型的实际受力分析，由动能定理有 mgL－FfL＝12(m＋ M)v2，则 v2 与 m 的函数关系为 v2＝2gLM＋m m－M2F＋fLm，故 v2 与 m 不是线性关系， 所以只要满足 m≪M，函数关系就变为 v2＝2MgLm－2FMfL，v2-m 图象是线性变化的， 说明合外力做的功等于动能的改变，图线的斜率 k＝2MgL.
• 4．利用速度—时间图象求加速度 • (1)作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度． • (2)剪下相邻计数点的纸带紧密排列在一起，求解加速度．
• 1．(2017·江西八校联考)为了探究质量一定时加速度与力的关系．一
同学设计了如图所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为 砂和砂桶的质量．(滑轮质量不计)
• 解析 (1)根据表格数据，作出F－l图线，图线的横截距即表示橡皮筋原 长，因此l0＝10.0 cm.
• (2)橡皮筋总长l＝OA＋OB＝13.60 cm，根据F－l图线，可读出橡皮筋 长度l＝13.60 cm时的拉力为1.80 N.
• “纸带类”实验主要设计思路
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题型二 “橡皮条”和“弹簧”类实验
• 命题规律 • 验证平行四边形定则和探究弹力和形变量的关系实验是高考命题的热
点之一，重点考查实验操作过程和数据的处理方法．
• 方法点拨 • 1．验证平行四边形定则实验解题要点 • (1)实验步骤中“力作用效果的等效性”的判断． • (2)实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定方法．
cm，则FOA的大小1.为80(1.70～1.90均正确)
• (3)根据给出的标度，在如图丁中作出FOA和FOB的合力F′的图示．
FOO′
• (4)通过比较F′与_________的大小方向，即可得出实验结论．
•
突破点拨
• (1)作出F－l图象与x轴的交点横坐标即为l0.
• (2)“在秤钩处涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上”，即为“活 结查出”．，则FOA＝FOB，求FOA可根据橡皮筋的总长度(OA＋OB)在F－l中
时，可判断小球下落过程中机械能守恒．
(3)实验中发现动能增加量 ΔEk 总是稍小于重力势能减少量 ΔEp，增加下落高度 后，则 ΔEp－ΔEk 将__增__加_______．(选填“增加”、“减少”或“不变”)
解析 (1)该小球的直径 d＝7 mm＋6×0.05 mm＝7.30 mm. (2)小球通过光电门的时间为 t0＝vd，设金属小球由 A 处静止释放通过 B 处光电门 时的速度为 v，由机械能守恒定律有m2v2＝mgH0，故当图中已知量 t0、H0、重力加速 度 g 和小球的直径 d 满足表达式t102＝2dg2H0 或 2gH0t20＝d2 时，可判断小球下落过程中机 械能守恒．(3)试验中发现动能增加量 ΔEk 总是稍小于重力势能减少量 ΔEp，原因在 于有阻力做负功，增加下落高度后，阻力做负功将增加，则 ΔEp－ΔEk 将增加．
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径 d＝__7_._25___mm. (2)多次改变高度 H，重复上述实验，作出t12随 H 的变化图象如图丙所示，当图 中已知量 t0、H0 和重力加速度 g 及小球的直径 d 满足表达式_t1_20＝__2d_g2_H__0(_或___2_g_H_0_t20_＝__d_2_)__