专题八第1课时力学实验与创新
力学实验与创新(力学创新实验)
栏目索 引
高考导 航
专题七 实验技能与创新
微专题 ⑰ 力学实验与创新
力学创新实验
栏目索
1.(2018课标Ⅲ,22,6分)甲、乙两同学通过下引面的实
验测量人的反应时间。实验步骤如下:
(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木
尺刻自 度然处,下但垂未。碰乙到把尺手),准放备在用尺手的指下夹端住(高航位下考置导落恰的好尺处。于L
读出两光电门中心之间的距离s= 50.0 cm;
(2)测量挡光条的宽度d,记录挡光条通高考过导 光电门1
航
和2所用的时间Δt1和Δt2,并从拉力传感器中读出滑 块受到的拉力F,为了完成实验,还需要直接测量的 一个物理量是 滑块、挡光条和拉力;传感器的总质量M (3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小
栏目索 引
高考导 航
(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动 摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式 为f= μ(M+m)g,f-m图线(直线)的斜率的表达式 为k= μg ; (4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得 μ= 0.40 。(保留2位有效数字)
栏目索
1.创新设计实验分析
,弹簧秤的示数即木块受到 的滑动摩擦力的大小。某次
实验所得数据在下表中给出
,其中f4的值可从图(b)中弹簧 秤的示数读出。
砝码的质量m/kg
滑动摩擦力f/N
0.05 2.15
0.10 2.36
0.15 2.55
0.20栏目索0.25
引
f4 2.93
高考导 航
回答下列问题:
(1)f4= 2.75 N; (2)在图(c)的坐标纸上 补齐未画出的数据点 并绘出f-m图线;
大学力学主题创新实验教案
教学对象：大学工科专业学生教学目标：1. 培养学生运用力学知识解决实际问题的能力；2. 提高学生的创新思维和实验操作技能；3. 增强学生的团队合作意识。
教学时间：2课时教学器材：1. 力学实验台；2. 力学实验器材（如：测力计、砝码、弹簧、滑轮等）；3. 计算机及相关软件；4. 白板、粉笔等。
教学过程：一、导入1. 教师简要介绍力学实验在工程领域的重要性；2. 提出本次实验的主题：探究弹簧的弹性系数。
二、实验准备1. 学生分组，每组4-6人；2. 每组学生明确分工，如：实验操作、数据记录、分析等；3. 教师讲解实验原理、步骤和注意事项。
三、实验操作1. 学生按照实验步骤进行操作，观察弹簧的形变情况；2. 利用测力计测量不同形变量下弹簧的受力情况；3. 记录实验数据，包括形变量、受力大小等。
四、数据处理与分析1. 学生利用计算机软件对实验数据进行处理，如：绘制形变量与受力大小的关系曲线；2. 分析实验数据，得出弹簧的弹性系数；3. 对比不同组别实验结果，讨论误差来源。
五、实验总结1. 各组学生汇报实验结果，包括弹簧的弹性系数、误差分析等；2. 教师点评各组实验，总结实验过程中的优点和不足；3. 引导学生思考：如何改进实验方案，提高实验精度。
六、拓展延伸1. 教师提出新的实验课题，如：探究不同材料弹簧的弹性系数；2. 学生分组讨论，设计实验方案，并进行实验；3. 各组分享实验成果，互相学习、交流。
教学评价：1. 学生实验操作是否规范；2. 实验数据是否准确；3. 学生分析问题的能力；4. 学生团队合作意识。
教学反思：1. 本节课通过力学实验，让学生深入理解弹簧的弹性系数；2. 学生在实验过程中，提高了创新思维和实验操作技能；3. 教师应关注学生实验过程中的安全问题，确保实验顺利进行。
高三物理二轮复习专题课件精编：专题八 第1课时 力学实验与创新
一、游标卡尺和螺旋测微器的读数
图1
热点实验例析
专题八 第1课时
解析 根据游标卡尺的读数方法， 读数为 20 mm＋3×0.05 mm
本 课 时 栏 目 开 关
＝20.15 mm.根据螺旋测微器的读数方法，读数为 1.5 mm＋ 23.0×0.01 mm＝1.730 mm.
答案 20.15 1.730
本 课 时 栏 目 开 关
“F′”)． ④图乙中方向一定沿 AO 方向的力是 ________( 填“F”或 “F′”)．
解析 为了更准确得到合力与分力的关系， 要采用作力的图示 来表示分力与合力． 图乙中与 F1、 F2 效果相同的力是用一个弹 簧秤把结点 P 拉到位置 O 时的力 F′.图乙中方向一定沿 AO 方向的力是 F′.
专题八
【应考策略】
本 课 时 栏 目 开 关
1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，
抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两 类误差分析．
热点实验例析
专题八 第1课时
第 1 课时
力学实验与创新
本 课 例 1 用游标卡尺测得某样品的长度如图 1 甲所示，其读数 L 时 栏 ＝________mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长 a 如图 目 开 乙所示，其读数 a＝________mm. 关
图6
热点实验例析
专题八 第1课时
答案
本 课 时 栏 目 开 关
(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码
(2)钩码的个数
(3)同一根弹簧上截下的几段，越短的段，劲度系数越大 (或越 长的段，劲度系数越小)
热点实验例析
四、以打点计时器或光电门为工具的力学实验
专题八 第1课时
专题八 力学实验
专题八 力学实验一、天平的使用(测质量)小明同学用托盘天平测量物体的质量，操作情况如图所示，其中的错误是：（1） ；（2） ；（3） ．二、测密度1、用天平和量筒测定矿石的密度．把矿石放在调节好的托盘天平的左盘中，当天平平衡时，右盘中的砝码以及游码在标尺上的位置如图所示，矿石的质量是__________ 克；矿石放入量筒前后，量筒中水面位置如图所示，矿石的体积是__________m 3，密度是__________.2、用天平和量筒测量盐水密度的实验：（1）在使用托盘天平前要对天平进行调节．将下列各步骤前的数字序号按正确的顺序排列__．①．组装好天平，把天平放在水平台面上．②．调节天平的平衡螺母，使天平横梁水平平衡．③．把游码置于标尺的零刻线处．（2）实验所依据的公式是 ____ ____．（3）实验过程：A Ba ．在玻璃杯中盛上盐水，放在调节好的天平左盘上称量，当天平重新平衡时，读出砝码和游码的读数为130.2g ．（已填入表中）b ．如图A ，把玻璃杯中盐水倒入量筒中一部分，记下量筒中盐水的体积并填入表2中．c ．把玻璃杯和剩余盐水放在天平左盘上称量，当天平重新平衡时，所用砝码和游码位置如图B 所示，将玻璃杯和剩余盐水的质量填入表中．d．计算出盐水的质量和密度，填入表中．三、研究影响滑动摩擦力大小的因素实验1、为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，某同学做了如图所示的系列实验．⑴. 实验中要使弹簧测力计的示数等于所受滑动摩擦力的大小，应使木块在弹簧测力计的拉力作用下做运动；⑵. 比较图和图中的弹簧测力计的示数可知，压力越大，摩擦力越大；⑶. 比较图和图中的弹簧测力计的示数可知，接触面越粗糙，摩擦力越大．四、压强实验1、在建立压强概念时，做了如下图所示“影响压力作用效果”的实验．(1)甲、乙两图所示的实验是为了说明；(2)丙、丁两图所示的实验是为了说明；(3)根据(1)、(2)的结果可以看出，压力的作用效果跟有关．2、两只杯子，分别盛有清水和盐水，但没有标签，你能否用压强计将它们区别开？(1)当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如（a）所示的情景. 出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压______大气压（填“大于”、“小于”或“等于”）；调节的方法是：（）A．将此时右边支管中高出的液体倒出B．取下软管重新安装现U形管两边液柱的高度几乎不变化.出现这种情况的原因是：_____.(3)压强计调节正常后，小明将金属盒先后浸入到两杯液体中，如图（c）和（d）所示. 他发现图（d）中U形管两边的液柱高度差较大，于是认为图（d）杯子中盛的是盐水.①你认为，小明的结论是（填“可靠的”或“不可靠的”）；②简要说明理由： .3、小明同学利用标有“4.5mL”注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值．实验步骤如下：（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是____________________________________．（2）如图所示，用细绳拴住注射器活塞，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞静止时，记下弹簧测力计的示数为8.2N．（3）用刻度尺测出注射器的全部刻度的长度为6cm，活塞的横截面积为 cm2．（4）测得大气压强的数值为___________________ Pa．（保留二位小数）五、研究浮力实验1、如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作，根据此图回答下列问题：(1)若探究浮力大小与物体浸设深度的关系，应选用的操作是__________（填序号）．(2)若选用的操作是②④⑥，可探究浮力的大小与__________的关系．(3)若探究浮力大小与物体排汗液体体积的关系，应选用的操作是_________（填序号）．2、小华研究浮力大小与深度的关系时．根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计的示数F与物体下表面所处深度h的关系的图象，如右图所示．根据图象可以判断出，此实验过程中浮力的变化情况是先________后_________．六、研究杠杠的平衡条件在“研究杠杆平衡条件”的实验中，所用的器材有带刻度的杠杆、铁架台、钩码、线和 _________等．在实验前，应使杠杆在 位置平衡,若在实验过程中，杠杆左端偏高则可将 或 ，使杠杆在 位置平衡，这样做的目的是 ．七、测滑轮组的机械效率在测定滑轮组机械效率的实验中，小刚同学测得的数据如下表）实验中需要使用的测量工具是 ;（2）该实验需要测量的物理量(附字母表示)是 和 ．（3）在表中空白处分别写出有用功、总功和机械效率的值；（4）在右边方框中画出滑轮组及绕法；（5）实验时，应使弹簧测力计做 运动．小刚同学在用弹簧测力计静止时进行读数，则他这样得出的机械效率与实际值相比 （填“偏小”、“偏大”或“相等”）．（6）要想提高滑轮组的机械效率，下列做法合适的是（ ）A 改变绕线的方法；B 增加钩码的提升高度；C 增加所挂钩码的个数；D 减少钩码的提升高度．八、测功率学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼（如图所示），小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率．⑴、测量所需要的器材有：⑵、小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（ ）A 、测出箱子所受的重力B 、测出楼梯的总长度C 、测出一楼到三楼的竖直高度D 、测出小军上楼梯所用的时间E 、算出小军搬运箱子的功率九、动能的大小与哪些因素有关实验如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离．放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大．现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远．回答以下问题：(1)设计本实验的目的是研究(2)让不同的钢球从同一高度滚下是为了(3)此实验得出的结论是(4)下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是，你这样判断的依据是十、测斜面的机械效率下图是小亮测定斜面机械效率的装置图。
第二部分 专题八 第1讲 选择题突破
物理 第二部分 8．(2010 年广东卷· 16)如图 8－1－10 所示，平行导轨间 有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 PQ 沿导轨从 MN 处匀 速运动到 M′N′的过程中，棒上感应电动势 E 随时间 t 变 化的图示，可能正确的是( )
图 8－1－10
物理 第二部分 经典例题 【例 5】如图 8－1－11 所示，平行于 y 轴的导体棒以速 度 v 向右匀速直线运动，经过半径为 R、磁感应强度为 B 的 圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势 E 与导体棒位置 x 关系的图象是( )
) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．始终不变 D．先增大后减小 图 8－1－9
物理 第二部分
PV 解析：根据气体状态方程 T ＝恒量，因为沿直线从 a 到 b，V 逐渐变小，T 逐渐变大，所以 P 逐渐变大，本题选 A.
答案：A
高考对本知识点的考查一般是状态变化过
程中 p、V、T 其中一个状态参量不变的情况，因此，处理这 类问题要注意选取研究对象，明确状态变化过程．
设温度不变，洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气 ( ) A．体积不变，压强变小 B．体积变小，压强变大 C．体积不变，压强变大 D．体积变小，压强变小 图 8－1－7
物理 第二部分 经典例题 【例 3】(双选，2010 年全国卷Ⅰ)图 8－1－8 所示为两 分子系统的势能 Ep 与两分子间距离 r 的关系曲线．下列说法 正确的是(
一种方式，A、B 点等高，O 为结点，轻绳 AO、BO 长度相
等，拉力分别为 FA、FB，灯笼受到的重力为 G．下列表述 正确的是( )
A．FA 一定小于 G B．FA 与 FB 大小相等 C．FA 与 FB 是一对平衡力 D．FA 与 FB 大小之和等于 G 图 8－1－2
高考物理二轮课件：6.1 力学实验与创新
专题六
考点一 考点二
第1讲
力学实验与创新
知识网络 高频考点
考情分析 考点三
-12-
思维激活 1.游标卡尺读数时不估读。 2.螺旋测微器读数时要估读到毫米千分位。
专题六
考点一 考点二
第1讲
力学实验与创新
知识网络 高频考点
考情分析 考点三
-13-
规律方法 游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 (1)10分度的游标卡尺,若以mm为单位,小数点后只有1位。20分度 和50分度的游标卡尺若以mm为单位,小数点后有2位。 (2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度(一般是1 cm,即10 mm),把 数据读成以毫米为单位的。先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两 数相加。游标卡尺读数不估读。 (3)不要把游标尺的边缘当成零刻度,而把主尺的刻度读错。 (4)螺旋测微器读数时,要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是 否已经露出,由可动刻度的0刻度线位置判定;要准确到0.01 mm,估读 到0.001 mm,即结果若用mm做单位,则小数点后必须保留三位数字。
网络构建 要点必备
第1讲
力学实验与创新
知识网络 高频考点
考情分析
-6-
1.利用纸带求瞬时速度的方法 在匀变速直线运动中,利用物体在一段时间内的平均速度等于中 间时刻的瞬时速度求解。 测出与第n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离xn和xn+1,由 ������������ +������������+1 公式 vn= 2������ 算出。在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此 法求得物体瞬时速度的。 2.利用纸带求加速度的方法 Δ������ a= (1)利用 ������2 求解在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况 下可利用Δx=xn+1-xn=aT2求加速度a。
2017高三物理二轮复习：专题七第1讲《力学实验与创新》课件
第 1讲 考向一
力学实验与创新
研考向 融会贯通
提能力 强化闯关
限时 规范训练
上页
下页
试题
解析
答案
考向一
考向二 考向三 考向四
20 分度游标卡尺的精度为 0.05 mm，主尺读数为 12 mm，游标尺读数为 4× 0.05 mm＝ 0.20 mm，游标卡尺的读数为 12.20 mm＝ 1.220 cm. 螺旋测微器读数：固定尺读数＋可动尺读数＝ 6.5 mm＋ 36.0× 0.01 mm＝ 6.860 mm.
第 1讲 考向一
力学实验与创新
研考向 融会贯通
提能力 强化闯关
限时 规范训练
上页
下页
试题
解析
答案
考向一
考向二 考向三 考向四 考向五
(1)游标卡尺主尺读数为 24 mm,50 分度游标卡尺的精确度为 0.02 mm，游标 尺第 50 条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为 1.00 mm，所以该圆 筒外径测量值为 25.00 mm＝ 2.500 cm. (2)螺旋测微器固定刻度部分读数为 2.5 mm，可动刻度部分最小分度值为 0.01 mm，可动刻度部分读数为 32.5× 0.01 mm＝ 0.325 mm，因此金属棒的 直径测量值为 2.825 mm.
第 1讲 考向二
20.0 1.730(1.729～ 1.731 均正确 )
第 1讲 考向二
力学实验与创新 “纸带类”实验问题的处理
研考向 融会贯通
提能力 强化闯关
限时 规范训练
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[方法技巧]
考向一
考向二 考向三 考向四 考向五
1．常规计时仪器的测量方法
计时仪器 秒表
高考物理二轮专题复习篇课件专题力学实验及创新
＝1.065 cm，由图乙可知，该工件的高度为 6.5 mm＋0.01 mm×36.2
＝6.862 mm。
(2)每 5 个点取一个计数点，则 T＝0.1 s；从图丙中可以看到 10
段位移，将其分割为前后两部分，根据
Δx ＝ aT2
可得
a
＝
Δx T2
＝
9.60－4.050－.124.05－1.00×10－2 m/s2＝2.50 m/s2。
2．图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上 装有宽度为 d(很小)的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电 门，用光电计时器记录遮光条通过光电门 1 的时间 Δt。
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甲
易错提醒：(1)区别“计时点和计数点” ①计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，打点计时器所用 电源的频率为 50 Hz 时，打下两相邻点间的时间间隔为 0.02 s； ②计数点是人们根据需要选择的一定数目的点，两个相邻计数 点间代表的时间间隔由选择点的个数而定。
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[答案] (1)1.065 6.862(6.861～6.864) (2)2.50
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专业题材七实验技能与创新第1讲力学实验与创新
专题定位高考对学生实验的考查，主要有以下十一个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿运动定律；⑤探究动能定理；⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑧描绘小电珠的伏安特性曲线；⑨测定电源的电动势和内阻；⑩练习使用多用电表；⑪传感器的简单使用．高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计．设计型实验的考查将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查．应考策略 1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析．第1讲力学实验与创新高考题型1 探究弹力和弹簧伸长的关系解题方略实验数据的处理方法：(1)列表法将测得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．例1(2015·福建理综·19)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．(1)图1甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；图1(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.预测1 (2015·北京市东城区4月模拟) 一名同学利用图2装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．图2(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________．A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据(l，m)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；E．由图象找出m－l间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速度取g＝10 m/s2)，求出弹簧的劲度系数．(2)图3为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线．图3(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：____________________.(4)此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k＝________ N/m.(计算结果保留三位有效数字)(5)如果将指针分别固定在图中A点上方的B处和A点下方的C处，作出钩码质量m和指针刻度l的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数k B、k C.k B、k C与k相比，可能是________．(请将正确答案的字母填在横线处)A．k B大于k B．k B等于kC．k C小于k D．k C等于k高考题型2 验证力的平行四边形定则解题方略1．本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”．2．对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点．例2(2015·广州二模)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则．图4(1)如图4(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F.(2)如图(b)，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、________________和电子秤的示数F1.(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使________________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若____________________，则平行四边形定则得到验证．预测2 (2015·河南八校模拟)某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则：刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、竖直木板．实验方案如下：①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点，在橡皮筋的中点O再用细绳系重物，自然下垂，如图5甲所示；图5③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点，如图乙所示．(1)为完成本实验，下列还必须测量的物理量为________．(填选项前字母)A．小重物的质量B．细绳的长度C．图甲中OA段橡皮筋的长度D．图乙中OA和OB段橡皮筋的长度(2)在完成本实验的过程中，必须注意的事项是________．(填选项前字母)A．橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B．图乙中A、B两点必须等高C．图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上D．记录图甲中O点的位置和OA的方向E．记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向(3)钉子位置固定，若利用现有器材，改变条件，可采用的方法是________________________________________________________________________．高考题型3 验证牛顿运动定律《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律．这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：(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6所示，打n 点时的瞬时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T图6(3)用“逐差法”求加速度如图7所示，a ＝x 4＋x 5＋x 6－x 1＋x 2＋x 33T 2图7 有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：①求瞬时速度：把遮光条(宽度为d )通过光电门的时间Δt 内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v ＝dΔt. ②求加速度：若两个光电门之间的距离为L ，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a ＝v 22－v 212L .例3 (2015·临沂二模)某同学采用如图8甲所示的装置验证牛顿运动定律．用沙桶和沙的重力提供小车所受合力F .图8(1)图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.打B点时小车的速度大小为________ m/s.由纸带求出小车的加速度的大小为________ m/s2.(计算结果均保留2位有效数字)(2)用增减沙子的方法改变拉力的大小与增减钩码的方法相比，它的优点是________．(填序号)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．可以比较精确地平衡摩擦力D．可以获得更大的加速度以提高实验精度图9(3)根据实验中得到的数据描出如图9所示的图线，发现该图线不过原点且图线后半段偏离直线．产生这种结果的原因可能是________．(填序号)A．在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高B．没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低C．图线的后半段偏离直线，是因为沙和沙桶的质量一定大于小车的质量D．图线的后半段偏离直线，是因为沙和沙桶的质量不再远小于小车的质量预测3 (2015·海南省5月模拟)某同学利用如图10所示装置研究外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于水平轨道的小车上，通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码，小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计．开始实验后，依次按照如下步骤操作：图10①同时打开力传感器和速度传感器；②释放小车；③关闭传感器，根据F－t、v－t图象记录下绳子拉力F和小车加速度a；④重复上述步骤．(1)某次释放小车后得到的F－t、v－t图象如图11所示．根据图象，此次操作应记录下的外力F大小为________ N，对应的加速度a为________ m/s2.(保留2位有效数字)图11(2)利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象(a－F图象)，如图12所示．若图线斜率为k，则安装了力传感器的小车的质量为________．图12高考题型4 探究动能定理解题方略在探究动能定理时，通常有定性分析和定量计算两种考查方式．定性分析一般要求作出W －v 2图象，也可以拓展为与W 或v 2相关的物理量间的关系图象，如l －v 2等；定量计算时需要用W ＝Fl 计算合外力做的功，再利用ΔE k ＝12mv 2－12mv 20计算出动能的变化量，比较即可．例4 (2015·东北三省四市模拟)某实验小组要探究力对原来静止的物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图13所示，实验主要步骤如下：图13(1)实验时为使橡皮筋对小车所做的功即为合外力对小车所做的功，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，得到的纸带应该是________(填甲或乙)．(2)使小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W .(3)再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，并使每次释放小车时橡皮筋的__________________，橡皮筋对小车做的功分别为2W 、3W …….(4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v 1、v 2、v 3……(5)按科学实验操作，作出W －v 图象，则下列符合实际的图象是________．预测4 (2015·四川资阳模拟)某兴趣小组准备探究“动能定理”，实验前组员们提出了以下几种猜想：①W∝v；②W∝v2；③W∝v.为了验证猜想，他们设计了如图14甲所示的实验装置．PQ为一块倾斜放置的木板，在Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)．在刚开始实验时，小刚同学提出“不需要测出物体的质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离L和读出速度传感器的读数v就行了”，大家经过讨论采纳了小刚的建议．图14(1)请你说明小刚建议的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4……读出物体每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4……并绘制了如图乙所示的L－v图象．若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出________．A．L－v2图象B．L－v图象C ．L －1v 图象D ．L －1v图象 (3)实验中，木板与物体间摩擦力________(选填“会”或“不会”)影响探究的结果．高考题型5 验证机械能守恒定律解题方略1．验证机械能守恒定律的数据处理方法一：利用起始点和第n 点计算．代入gh n 和12v 2n ，如果在实验误差允许的范围内，gh n ＝12v 2n ，则验证了机械能守恒定律． 方法二：任取两点计算．任取两点A 、B 测出h AB ，算出gh AB ；算出12v 2B －12v 2A 的值；在实验误差允许的范围内，若gh AB ＝12v 2B －12v 2A ，则验证了机械能守恒定律．方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h ，并计算各点速度的平方v 2，然后以12v 2为纵轴，以h 为横轴，根据实验数据绘出12v 2－h 图线．若在实验误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g 的直线，则验证了机械能守恒定律．2．误差分析教材中验证机械能守恒定律的实验是利用自由落体运动进行研究的，在重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差．而利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律，动能的减少量略大于重力势能的增加量，所以在对误差进行分析时，要根据实验方法和条件合理分析，不能盲目套用公式或结论． 例5 (2015·河北衡水中学三调)利用如图15所示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题．实验操作步骤如下：图15A．按实验要求安装好实验装置；B．使重物靠近打点计时器，接着先接通电源，后放开纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点；C．如图16为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点．分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…图16(1)已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得纸带从O点下落到B点的过程中，重物增加的动能为__________________，减少的重力势能为__________．(2)取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能E k 和重力势能E p，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据测得的数据在图17中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1，图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2.则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________________(用k1和k2表示)．图17预测5 (2015·吉林市三模)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图18甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A 点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．甲乙丙图18(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b＝________ mm.(2)滑块通过B点的瞬时速度可表示为________．(3)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE k＝________________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p＝________________，在实验误差允许的范围内，若ΔE k＝ΔE p，则可认为系统的机械能守恒．(4)在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图象如图丙所示，并测得M ＝m，则重力加速度g＝________ m/s2.高考题型6 力学创新实验例6(2015·新课标全国Ⅰ·22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R＝0.20 m)．图19完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图19(a)所示，托盘秤的示数为1.00 kg；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为________ kg；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________ N；小车通过最低点时的速度大小为________ m/s.(重力加速度大小取9.8 m/s2，计算结果保留2位有效数字) 预测6 (2015·烟台二模)如图20甲所示，通过实验测量正方体铁块与长木板间的动摩擦因数．在水平桌面上放一块长木板，适当垫高木板的一端，让铁块从木板的顶端a由静止滑到底端b，铁块与b处的垂直长木板的光滑弹性挡板相碰后被反弹到c时速度变为零．现用刻度尺量出长木板的长度L，a、c间的距离x.图20(1)要完成实验还需要用刻度尺测量出______________________________________________，根据测出的数据，若不考虑铁块的宽度和空气阻力的影响，则铁块与长木板间的动摩擦因数可表示为____________________________．(用测得的量的符号表示)(2)为了提高实验的精度，需考虑铁块的宽度，图乙是进一步实验时用游标卡尺测量铁块宽度的示意图，由图可知铁块的宽度为__________ cm.(3)以下能引起实验误差的是________．(填选项序号)A．铁块的质量B．当地的重力加速度C．铁块与挡板碰撞时有能量损失D．测量长度时的读数误差提醒：完成作业专题七第1讲学生用书答案精析专题七实验技能与创新第1讲力学实验与创新高考题型1 探究弹力和弹簧伸长的关系例1 (1)6.93 (2)A (3)钩码重力超过弹簧的弹性限度解析(1)由题图乙知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长(14.66－7.73)cm＝6.93 cm. (2)若随意增减钩码，会作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码，选项A正确．(3)由图知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度．预测1 (1)CBDAE (2)见解析图(3)F＝12.5(l－0.15) (4)12.5 (5)AD解析(1)本实验中首先要正确安装仪器，并记下弹簧自然伸长时的位置，然后再挂上钩码分别得出对应的长度，建立坐标系，作出对应的m－l图象即可．故答案为CBDAE. (2)利用描点法作出图象如图所示．(3)由图象利用数学规律可知对应的函数关系为：F＝12.5×(l－0.15)．(4)对比胡克定律F＝kx可知，劲度系数应为：k＝12.5 N/m.(5)如果将指针固定在A点的上方B处，由于选用的弹簧变短，则弹簧的劲度系数变大，得出弹簧的劲度系数与k相比，要大于k，故A正确．如果将指针固定在A点的下方C处，弹簧的长度不变，故劲度系数不变，得出弹簧的劲度系数仍等于k，故D正确，故选A、D.高考题型2 验证力的平行四边形定则例2 (1)静止(2)三根细线的方向(3)结点O的位置(4)F和F′在误差允许的范围内重合解析(1)要测量装满水的水壶的重力，则记下水壶静止时电子秤的示数F.(2)要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数F1.(3)已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若F和F′在误差允许的范围内重合，则平行四边形定则得到验证．预测2 (1)CD (2)E (3)更换不同质量的重物解析(1)测得橡皮筋的原长为2x0，图甲中OA的长度为x1，对于图甲则有F＝k(x1－x0)＝mg；测得图乙中OA、OB段橡皮筋的长度分别为x2、x3，则F1＝k(x2－x0)、F2＝k(x3－x0)，故测量橡皮筋的原长和图甲中OA段橡皮筋的长度以及图乙中OA、OB段橡皮筋的长度即可验证平行四边形定则．选项C、D正确．(2)由(1)分析可知橡皮筋两端连接的细绳长度不需相同，选项A错误；图乙中A、B两点可以等高，也可以不等高，选项B错误；图乙中连接小重物的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上，也可以不在，选项C错误；图甲中O点的位置和OA的方向不需要记录，选项D错误；图乙中O点的位置和OA、OB的方向需要记录，选项E正确．(3)更换质量大小不同的重物，可以多次实验验证平行四边形定则．高考题型3 验证牛顿运动定律例3 (1)0.54 1.5 (2)B (3)AD解析 (1)打点周期T ＝1f＝0.02 s ，每相邻两计数点间还有4个计时点，计数点间的时间间隔为：t ＝0.02 s ×5＝0.1 s ，根据逐差法得：a ＝x BD －x OB 4t 2＝ 0.215 3－0.077 2－0.077 20.04 m/s 2≈1.5 m/s 2，由匀变速直线运动规律可知，B 点的瞬时速度等于AC 段的平均速度，则v B ＝x AC 2t ＝0.138 7－0.031 00.2 m/s ≈0.54 m/s.(2)缓慢加沙子，重力改变范围大，可以更方便地获取多组实验数据，而钩码的质量是固定的，只能取一些固定的质量，故选B.(3)图线不经过原点，当拉力为零时，加速度不为零，知平衡摩擦力过度，即长木板的末端抬得过高了，故A 正确，B 错误；随着F 的增大，即沙和沙桶质量的增大，不再满足沙和沙桶的质量远小于小车的质量，因此图线后半段出现弯曲现象，故C 错误，D 正确．预测3 (1)0.79 1.8 (2)1k解析 (1)根据v －t 图象得到0.80 s 前小车是静止的，0.80 s 后小车做匀加速运动，所以此次操作应记录下的外力F 大小为：F ＝0.785 N ≈0.79 N ，根据v －t 图象的斜率求出加速度：a ＝Δv Δt ＝ 1.841.80－0.80m/s 2≈1.8 m/s 2. (2)根据a ＝F m 可知a －F 图象的斜率应等于小车质量的倒数，则小车的质量为m ＝1k. 高考题型4 探究动能定理例4 (1)乙 (3)伸长量(或形变量、长度等)都相同 (5)D解析 (1)平衡摩擦力后，小车应做匀速运动，所以纸带应该是图乙．(3)橡皮筋拉力是变力，采用倍增法增加功．使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为W ；再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量(或形变量、长度等)都相同，则橡皮筋对小车做的功分别为2W 、3W ……(5)功与速度的平方相对应，所以图象应为D.预测4 (1)做功和物体动能的表达式中都有质量m ，可以简化约去 (2)A (3)不会解析 (1)重力和摩擦力做功：(mg sin θ－μmg cos θ)L ，动能的增加量为：12mv 2，两表达式中都有m ，可以约掉，故不需要测出物体的质量．(2)采用表格方法记录数据，合理绘制的L －v 图象是曲线，不能得出结论W ∝v ，为了更直观地看出L 和v 的变化关系，应该绘制L －v 2图象．(3)重力和摩擦力的总功W 也与距离L 成正比，因此不会影响探究的结果．高考题型5 验证机械能守恒定律例5 (1)m h 3－h 128T 2 mgh 2 (2)k 1－k 2k 1解析 (1)B 点的瞬时速度v B ＝h 3－h 12T ，则重物动能的增加量ΔE k ＝12mv 2B ＝m h 3－h 128T 2，重力势能的减少量为ΔE p ＝mgh 2. (2)图线的斜率不同，原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功．根据动能定理得，mgh －F f h ＝12mv 2，则mg －F f ＝12mv 2h ，图线斜率k 1＝mgh h ＝mg ，图线斜率k 2＝12mv 2h，知k 1－F f ＝k 2，则平均阻力F f ＝k 1－k 2.所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为k 1－k 2k 1.预测5 (1)3.85 (2)bt (3)m ＋M b 22t 2 (m －M 2)gd (4)9.6解析 (1)宽度b 的读数为：3 mm ＋17×0.05 mm ＝3.85 mm. (2)由于遮光片的宽度b 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过B 点的瞬时速度为：v B ＝b t. (3)滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量为：ΔE ＝12(M ＋m )(b t )2＝m ＋M b 22t 2；系统的重力势能减少量可表示为：ΔE p ＝mgd －Mgd sin 30°＝(m －M2)gd ；比较ΔE p 和ΔE k ，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为系统的机械能守恒．(4)根据系统机械能守恒有：12(M ＋m )v 2＝(m －M 2)gd ，则v 2＝2×m －M 2M ＋m gd . v 2－d 图象的斜率：k ＝2×m －M 2M ＋m g ；由图象可知，k ＝2.40.5＝4.8；则有：g ＝M ＋m m －M 2×k 2，代入数据得：g ＝9.6 m/s 2.高考题型6 力学创新实验例6 (2)1.40 (4)7.9 1.4解析 (2)由题图(b)可知托盘称量程为10 kg ，指针所指的示数为1.40 kg.(4)由多次测出的m 值，利用平均值可求m ＝1.81 kg.而模拟器的重力为G ＝m 0g ＝9.8 N ，所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为F N ＝mg －m 0g ≈7.9 N ；根据径向合力提供向心力，即F N －m 车g ＝m 车v 2R，解得v ≈1.4 m/s. 预测6 (1)铁块开始运动时离桌面的高度h hx2L －x L 2－h 2 (2)3.140 (3)CD解析(1)根据动能定理，选取从静止到停止过程，则有：μmg·L2－h2L·(2L－x)＝mgx·hL解得：μ＝hx2L－x L2－h2可知要求μ，则需要知道h，即铁块开始运动时到桌面的高度．(2)游标卡尺的固定刻度读数为31 mm＝3.1 cm，游标读数为0.05×8 mm＝0.40 mm＝0.040 cm，所以最终读数为3.1 cm＋0.040 cm＝3.140 cm.(3)实验中误差产生的原因有：铁块与挡板碰撞时有能量损失，及测量长度时的读数误差；而铁块的质量与当地的重力加速度，在等式两边约去，故C、D正确，A、B错误．。
力学创新实验课程教学设计与实践
力学创新实验课程教学设计与实践目录一、内容综述 (2)二、课程设计理念与目标 (3)1. 课程设计理念 (4)2. 教学目标 (5)三、教学内容与资源建设 (5)1. 教学内容梳理与整合 (6)1.1 力学基础知识模块 (8)1.2 创新实验设计与操作模块 (9)2. 教学资源开发与利用 (10)2.1 实验室资源建设 (11)2.2 网络教学资源开发 (12)四、教学方法与手段创新 (13)1. 教学方法改革与实践 (15)1.1 启发式教学 (16)1.2 案例分析法教学 (17)1.3 团队合作式教学 (18)2. 教学手段创新与应用 (19)2.1 信息化教学手段应用 (20)2.2 实验教学软件的开发与应用 (21)五、实践环节设计与实施 (22)1. 实验课程实践环节设计原则与目标要求 (23)2. 实践环节具体实施方案与步骤安排 (25)一、内容综述在当前的教育环境中，传统的力学教学模式已经难以满足日益创新和发展的教育需求。
力学创新实验课程作为教学改革的一项重要举措，旨在通过实验教学的方式，激发学生对力学的兴趣，培养学生的创新能力、实践能力和团队协作精神。
本课程的教学设计以学生为中心，注重理论与实践相结合。
在教学内容上，我们精选了力学中的基本概念、原理和方法，并结合现代科技手段，引入了一些前沿的实验技术。
通过这些实验，学生可以在实践中加深对力学知识的理解，掌握实验技能，提高解决实际问题的能力。
在教学方法上，我们采用了翻转课堂、项目式学习等现代教学方式，鼓励学生积极参与、主动探究。
我们还注重培养学生的批判性思维和创新精神，鼓励学生对实验结果进行分析和讨论，提出自己的见解和解决方案。
在实验教学过程中，我们强调安全意识和环保意识的培养。
通过严格的实验室管理和实验操作规程，确保实验过程的安全性和环保性。
力学创新实验课程的教学设计与实践是一项系统工程，需要教师、学生和实践基地等多方面的共同努力。