力学实验与创新(纸带类实验)

即“变曲为直”。
(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单
位。
(6)明确图像的斜率、截距的物理意义。
考向一 研究匀变速直考点线二运栏动目索 引
1.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线
运动。
(1)实验中,必需的措施是 AB 。高考导
A.细线与长木板平行
航
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
测量小球下落的距离,故需要米尺。
(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上
下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小
球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故
米尺只能竖直放置。
(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g=
Δx T2
= (0.587-0.245)-0.245 m/s2=9.7 m/s2。
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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
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高考导 航
考情速览
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考点、年份
1.“纸带” 类实验
2.“橡皮条 、弹簧、碰 撞”类实验
2017 全国卷Ⅰ
T22 全国卷Ⅱ
T22
全国卷Ⅲ T22
2018
2019
全国卷
高考导
航
——
ⅠT22 全国卷Ⅱ
T22
全国卷Ⅰ T22
= 。 s6 s5 s4-s3-s2-s1
引
(2)该同9T学2 先探究合外力不变的情况下,加速度与质
量A.平的衡关摩系擦,以力下时说,要法把正装确有的砝是码D的砝码高航考盘。导 用细绳通
过定滑轮系在小车上,把木板不带滑轮的一端缓慢
抬起,反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止
B.由于小车受到的摩擦力与自身重力有关,所以每
(2T )2
(2 0.1)2
2码.(相20机19的课连标拍Ⅲ功,22能,5测分重)甲力乙加两速位度同的学实设考验点计二。了实栏 引利目验索用中数,
甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由
下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片 (1)若要从拍得的照片中获取必要的高航信考息导 ,在此实验
(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接 通木电板源滑,下开。启多打次点重计复时后器选,释择放点铁迹块清,铁晰块的高航从考一导静条止纸开带始,如沿图 (b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间 还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2。可以计 算出铁块与木板间的动摩擦因数为
0.35 (结果保留2位小数)。
答案 (1) g sinθ-a (2)0.35
g cosθ
考点二 栏目索 引
解析 本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了
科学探究与科学推理的核心素养。
高考导
(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg航cos θ=ma,解得μ=
g sinθ-a 。
器在纸带上打出的一些连续的点,该同学测得
相邻点之间的距离分别是s1、s2、s3、s4、s5 、s6,打点计时器所接交流电的周期为T。小车 及车中砝码的总质量为M,砝码盘和盘中砝码
的总质量为m,当地重力加速度为g。
考点二 栏目索 引
高考导 航
甲
乙
(1)根据以上数据可得小车运动的加速考度点二表达栏目式索 为a
C.极限法 D.比值法
答案
(1)
s6 s5 s4 -s3-s2 -s1 9T 2
(2)D
考点二 栏目索 引
(3) 1 (4)B
mM
解析 (1)为了减小偶然误差,采用逐差法处理高考数导据,有
s6-s3=3a1T2,s5-s2=3a2T2,s4-s1=3a3T2
航
为了更加准确地求解加速度,对三个加速度取平均值得
中还必须使用的器材是 A 。(填正确答案标
号)
A.米尺
B.秒表
C.光电门 D.天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答: 将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近。米尺
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b
和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm,则该地的重力加
速度大小为g= 9.7 m/s2。(保留2位有效数字)
引
小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,改变
小车质量时不需要重新平衡摩擦力,故B错误;小车运动的加速
度通过纸带求出,不能通过a= mg 求出,故C
高考导 航
M
错误;本实验中,只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量m远小于
小车及车中砝码的总质量M时,才能近似认为细绳拉力等于砝
码盘和砝码的重力,所以在改变小车质量M时,会发现M的值越
盘 纸及 带盘求中出砝加码速的度总 。质 得量 到多m,并组通数过据打后点,高航绘考计出导时如器图打丙出所的
示的a-F图像,发现图像是一条过坐标原点的倾斜直
线。图像中直线的斜率表示 1 (用本实验中
可测量的量表示)。
mM
(4)该同学在这个探究实验中采用
的物理学思想方法为 B 。
A.理想化模型法
B.控制变量法
3.图像法处理实验数据应注意以下几考点点二
栏目索 引
(1)作图一定要用坐标纸,坐标纸的大小要根据有效
数字的位数和结果的需要来定。
(2)要标明轴名、单位,在轴上每隔一高定考导的间距按有
效数字的位数标明数值。
航
(3)图上的连线不一定通过所有的数据点,应尽量使
数据点合理地分布在线的两侧,且线要细。
(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,
大,实验的误差就越小,故D正确。
(3)对砝码盘和砝码有mg-F=ma
对小车有F=Ma
联立解得mg=(M+m)a
认为合力F=mg 所以F=(M+m)a
考点二 栏目索 引
即a= 1 F,a-F图像是过坐标原点的倾斜直线,直线的斜率
M m
高考导
表示 1
航
M m
(4)该实验采用控制变量法,先控制砝码盘和砝码的总重力不
=0.40
m/s
考向二 验证牛顿第二定律
考点二 栏目索
2.某同学利用如图甲所示装置探究“加引速度
与力、物体质量的关系”,图中装有砝码的小
车放在长木板上,左端拴有一不可高考伸导 长的细绳, 跨过固定在木板边缘的滑轮与一航砝码盘相连
。在砝码盘的牵引下,小车在长木板上做匀加
速直线运动,图乙是该同学做实验时打点计时
可,无须保证小车质量远大于钩码的质量,选项C错误;同理,小车
与长木板间可以有不变的摩擦力,无须平衡摩擦力,选项D错误
(2)由s4-s1=3aT2、s5-s2=3aT2、s6-s3=3aT2知加速度a=
s4 s5 s6 -s1-s2-s3 9T 2
=0.80 m/s2
打B点时小车的速度vB=
s1 s2 2T
——
3.力学创新 实验
——
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全国卷Ⅲ T22
T22
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热点1 纸带类实验
栏目索
计时仪器的测量方法 引
1.打点计时器
（1）t=nT（n表示打点的时间间隔的个数, T表示
打点周期）
高考导
（2）打点频率（周期）与所接交流航电的频率（周
a= 1 (a1+a2+a3)=
3
s6 s5 s4 -s3-s2 -s1 9T 2
(2)在该实验中,认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力,故在
平衡摩擦力时,细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘,故A错误
;由于平衡摩擦力之后有
Mg sin θ=μMg cos θ,故 tan θ=μ,所以无论小车的考点质二量是栏目否索改变,
钩码质量均为m。
(1)关于本实验,下列说法正确的是 D 。 考点二 栏目索
A.实验时,小车应靠近打点计时器,先释放小引车,再接 通电源,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数 B.本实验不需要平衡摩擦力 C.实验过程中,动滑轮和所挂钩码所受高航考的导 重力等于 弹簧测力计示数的2倍 D.实验中不需要满足所挂钩码的总质量远小于小 车的质量
0.12
3.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学考设点二计了栏 引目测索量铁 块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架 台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频 率50 Hz的交流电源、纸带等。回答高下考导列问题:
航
图(a)
(1)铁块与木板间动摩擦因数μ= gsinθ-a 考(点用二木栏板目与索 水 平面的夹角θ、重力加速度g和铁块g co下sθ 滑的加速引度a表 示)。
g cosθ
(2)利用逐差法可得a= [(76.39-31.83)-(31.83-5.00)]10-2
9 0.12Βιβλιοθήκη /s2,由于θ=30°,g=9.80 m/s2,则μ≈0.35。
m/s2=1.97 m
考点二 栏目索 引
1.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源, 等打点稳定后,再释放纸带。
2.不同的实验,平衡摩擦力的目的也不高航考相导 同 (1)在探究做功与动能变化的关系时,为了使橡皮筋 对小车所做的功为总功,应平衡小车的摩擦力。 (2)在探究a与F、m的定量关系的实验中,平衡摩擦 力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力。 (3)在验证动量守恒定律的实验中,平衡摩擦力的目 的是使小车碰前、碰后均做匀速直线运动,便于测 量速度,小车碰撞过程中满足动量守恒条件。
期）相同