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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/4/9,#,专题七物理实验,高考试题统计与命题,预测,第,16,讲,力学实验及创新,1,2,1,.,(2019,全国卷,),如图,(a),某同学设计了测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。回答下列问题,:,(1),铁块与木板间动摩擦因数,=,(,用木板与水平面的夹角,、重力加速度,g,和铁块下滑的加速度,a,表示,),。,1,2,(2),某次实验时,调整木板与水平面的夹角使,=,30,。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图,(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/s,2,。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为,(,结果保留,2,位小数,),。,1,2,1,2,2,.,(2017,全国卷,),某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有,:,斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器,。,实验步骤如下,:,如图,(a),将光电门固定在斜面下端附近,;,将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑,;,当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间,t,;,1,2,用,s,表示挡光片沿运动方向的长度,(,如图,(b),所示,),表示,滑块在挡光片遮住光线的,t,时间内的平均速度大小,求,出,;,将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与,中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤,、,;,多次重复步骤,;,利用实验中得到的数据,作出,-,t,图,如图,(c),所示。,1,2,完成下列填空,:,(1),用,a,表示滑块下滑的加速度大小,用,v,A,表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则,与,v,A,、,a,和,t,的关系式,为,=,。,(2),由图,(c),可求得,v,A,=,cm/s,a=,cm/s,2,。,(,结果保留,3,位有效数字,),考点,1,考点,2,考点,3,“,纸带,”,类实验,例,1,(2017,全国卷,),某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制,“,滴水计时器,”,计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图,(a),所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图,(b),记录了桌面上连续的,6,个水滴的位置。,(,已知滴水计时器每,30 s,内共滴下,46,个小水滴,),考点,1,考点,2,考点,3,(1),由图,(b),可知,小车在桌面上是,(,填,“,从右向左,”,或,“,从左向右,”),运动的。,(2),该小组同学根据图,(b),的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图,(b),中,A,点位置时的速度大小为,m/s,加速度大小为,m/s,2,。,(,结果均保留,2,位有效数字,),审题,考点,1,考点,2,考点,3,解析,:,(1),轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐渐减小,故小车由右向左运动,。,答案,:,(1),从右向左,(2)0,.,19,0,.,037,考点,1,考点,2,考点,3,方法归纳,1,.,用打点计时器的实验,力学实验中用到打点计时器的实验有,:,探究小车速度随时间变化的规律、探究动能定理、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律。,2,.,两个关键点,(1),区分计时点和计数点,:,计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意,“,每五个点取一个计数点,”,与,“,每隔四个点取一个计数点,”,的取点方法是一样的。,(2),涉及打点计时器的实验均是先接通电源,打点稳定后,再释放纸带。,考点,1,考点,2,考点,3,3,.,纸带数据的处理,方法,考点,1,考点,2,考点,3,对应训练,1,.,(2019,山东德州模拟,),某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律,频闪仪每隔,0,.,05 s,闪光一次,如图所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示。,(,当地重力加速度取,9,.,8 m/s,2,小球质量,m=,0,.,2 kg,结果保留三位有效数字,),考点,1,考点,2,考点,3,(1),由频闪照片上的数据计算,t,5,时刻小球的速度,v,5,=,m/s,。,(2),从,t,2,到,t,5,时间内,重力势能增加量,E,p,=,J,动能减少量,E,k,=,J,。,(3),在误差允许的范围内,若,E,p,与,E,k,近似相等,即可验证机械能守恒定律。由上述计算得,E,p,E,k,(,选填,“,”“,”,或,“,=,”),造成这种结果的主要原因是,。,考点,1,考点,2,考点,3,答案,:,(1)3,.,48,(2)1,.,24,1,.,28,(3),m,2,),。,按照如图所示安装好实验装置。将斜槽,AB,固定在桌边,使槽的末端处的切线水平,将一斜面,BC,连接在斜槽末端。,考点,1,考点,2,考点,3,先不放小球,m,2,让小球,m,1,从斜槽顶端,A,处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置。,将小球,m,2,放在斜槽末端边缘处,让小球,m,1,从斜槽顶端,A,处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,记下小球,m,1,和,m,2,在斜面上的落点位置。,用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点,B,的距离,图中,D,、,E,、,F,点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到,B,点的距离分别为,L,D,、,L,E,、,L,F,。,(1),小球,m,1,和,m,2,发生碰撞后,m,1,的落点是图中的,点,m,2,的落点是图中的,点。,(2),用测得的物理量来表示,只要满足关系式,则说明碰撞中动量守恒。,(3),用测得的物理量来表示,只要再满足关系式,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。,考点,1,考点,2,考点,3,考点,1,考点,2,考点,3,力学创新实验,例,3,(2019,广东珠海模拟,),用如图所示装置可验证机械能守恒定律,轻绳两端系着质量相等的物块,A,、,B,物块,B,上放一金属片,C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物块,B,的正下方。开始时,金属片,C,与圆环间的高度为,h,A,、,B,、,C,由静止开始运动。当物块,B,穿过圆环时,金属片,C,被搁置在圆环上,两光电门分别固定在铁架台,P,1,、,P,2,处,通过数字计时器可测出物块,B,从,P,1,旁运动到,P,2,旁所用时间,t,已知重力加速度为,g,。,(1),若测得,P,1,、,P,2,之间的距离为,d,则物块,B,刚穿过圆环后的速度,v=,。,考点,1,考点,2,考点,3,(2),若物块,A,、,B,的质量均用,M,表示,金属片,C,的质量用,m,表示,该实验中验证了下面选项,中的等式成立,即可验证机械能守恒定律。,(3),本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外,还需要,。,(4),改变物块,B,的初始位置,使物块,B,从不同的高度由静止下落穿过圆环,记录每次金属片,C,与圆环间的高度,h,以及物,块,B,从,P,1,旁运动到,P,2,旁所用时间,t,则以,h,为纵轴,以,为,横轴,通过描点作出的图线是一条过原点的直线,该直线的,斜率,k,=,(,用,m,、,g,、,M,、,d,表示,),。,考点,1,考点,2,考点,3,审题,考点,1,考点,2,考点,3,考点,1,考点,2,考点,3,方法归纳,力学创新实验题的,3,个特点,(1),以基本的力学模型为载体,运用运动学规律和力学知识设计实验。,(2),将实验的基本方法,控制变量法,处理数据的基本方法,图象法、逐差法等融入实验的综合分析之中。,(3),在试题表现形式上,主要有实验目的和实验原理的迁移,实验条件和实验方法的改变,实验器材和实验数据处理的变换,演变计算题为实验题等。,考点,1,考点,2,考点,3,对应训练,5,.,(2019,山东济南二模,),如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下,匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装过的打点计时器,已知打点计时器的打点频率为,50 Hz,。,考点,1,考点,2,考点,3,下面是该实验的实验步骤,:,.,按实验要求安装器材,;,.,启动电动机,使圆形卡纸转动起来,;,.,转动稳定后,接通打点计时器的电源,在卡纸边缘打点,;,.,断开打点计时器和电动机电源,;,.,根据卡纸上留下的部分痕迹,测出某两点间的圆心角如图乙所示,计算出电动机的角速度。,实验中使用电磁打点计时器,学生电源应采用下图中的,接法,(,选填,“A”,或,“B”),。,若测得图乙中,=,120,则电动机转动的角速度,=,rad/s,。,考点,1,考点,2,考点,3,解析,:,实验中使用电磁打点计时器,要使用低压交流电源,故学生电源应采用,B,图中的接法,;,由图乙可知,转轴转过,=,120,的时间为,t=,5,T=,0,.,1,s,答案,:,(1)B,(2)20,.,93,考点,1,考点,2,考点,3,6,.,(2019,四川成都二模,),图甲所示为某实验小组测量,A,、,B,两个箱子质量的装置图,其中,D,为铁架台,E,为固定在铁架台上的轻质定滑轮,(,质量和摩擦可忽略,),F,为光电门,C,为固定在,A,上、厚度为,d,的细遮光条,(,质量不计,),。此外该实验小组还准备了砝码一套,(,总质量,m,0,=,1 kg),和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答。,考点,1,考点,2,考点,3,(1),在铁架台上标记一位置,O,并测得该位置与光电门之间的高度差,h,。,(2),取出质量为,m,的砝码放在,A,中,剩余砝码都放在,B,中,让,A,从位置,O,由静止开始下降。,(3),记录下遮光条通过光电门的时间,t,根据所测数据计算出,A,下落到,F,处的速率,v=,;,下落过程中的加速度大小,a=,。,(4),改变,m,重复,(2)(3),步骤,得到多组,m,及,a,的数据,作出,图象,如图乙所示,(,图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位,),。,(5),由图象可得,A,的质量,m,A,=,kg,B,的质量,m,B,=,kg(,保留两位有效数字,重力加速度大小,g,取,10 m/s,2,),。,
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