2018届二轮复习力学创新试验学案全国通用

1、“力学创新实验”学前诊断考点一试题情景的设计与创新1. 考查利用能量守恒定律测动摩擦因数某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数。图中长木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在O点相切，一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置，圆弧曲面与标尺竖直面相切。(1) 在A点由静止释放物块，物块经圆弧轨道滑上长木板，最后停在a点，改变滑块释放的位置于B点，物块最后停在长木板上的 b点，量出A、B间的高度h, a、b间的距离L , 重力加速度为g,则物块与长木板间的动摩擦因数。k=得-=-。-k(2) 为了减小实验误差，多次改变物块释放的位置，测出每次物块释放的位置离A点的高度h，最

2、后停在长木板上的位置离0点的距离为x,作出x-h图像，则作出的图像应该是(填“过原点”或“不过原点”)的一条倾斜的直线，求出图像的斜率为k,则物块与长木板面间的动摩擦因数为卩=。解析：由能量守恒可知， mgh=卩mgL得 尸。设0A间的高度为 H，贝U mg(h+ H)=卩mgx1 1得X = -h + -H，因此图线是一条不过原点的倾斜直线，图线的斜率3-h-答案：(1)-(2)不过原点 -Lk2. 利用钢球摆动验证机械能守恒定律 某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。 一根细线系住 钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于 A点。光电门固定在 A的正 下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为 d的

3、遮光条。将钢球拉至 不同位置由静止释放， 遮光条经过光电门的挡光时间 t可由计时器测出，取v =半作为钢球经过 A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小 AEp与动能变化大小 AEk，就能验证机械能是否守恒。(1) 用AEp= mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到之间的竖直距离。A .钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C .钢球在A点时的底端1*【iiMfir ii|iii 14 1| 叩 |叫|2用AEk= 2mv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为

4、cm。某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s。则钢球的速度为 v =m/s。下表为该同学的实验结果:一 2AEp(X 10 J)4.8929.78614.6919.5929.382AEk( X 10 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的 AEp与 屋k之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。请你提出一条减小上述差异的改进建议。解析：（1）高度变化要比较钢球球心的高度变化。（2）毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位，由v=d代入数据可计算出相应速度。从表中数据可知 AEk AEp,若有空气阻力，则应为AEk AEp,所以不同意他的观点。1

5、 2（4）实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过A点时的速度，因此由Ek= 2mv计算得到的 屋k偏大，要减小AEp与AEk的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速度。答案：（1）B（2）1.50（1.491.51都算对）1.50（1.491.51都算对）（3）不同意，因为空气阻力会造成 AEk小于AEp,但表中 AEk大于AEp。分别测出光电门和球心到悬点的长度L和I，计算AEk时，将v折算成钢球的速度 v = *v。3. 利用凹形桥模拟器测小车过桥最低点的速度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

6、的半径为 R = 0.20 m）。凹形桥模拟器托盘秤(b)完成下列填空:（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（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(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。序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(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9.80 mS如图(a)，

7、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。 如图(b)，将三根细线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F1O 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,计算结果保留两位有效数字)解析：(2)题图(b)中托盘秤的示数为1.40 kg。，亠1.80 + 1.75+ 1.85+ 1.75 + 1.90小车5次经过最低点时托盘秤的示数平均值为m=kg5=1.81 kg。小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为F = (m 1.00)g= (1.81 1.

8、00) X 9.80 N 7.9 N由题意可知小车的质量为m = (1.40 1.00)kg = 0.40 kg对小车，在最低点时由牛顿第二定律得/ 2 m v 口F m g= R一，解得 v 1.4 m/s。答案：(2)1.40(4)7.91.4考点二实验器材的等效与替换4. 用电子秤替换弹簧测力计一同学用电子秤、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。(b)(c)秤沿着 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、Fi、F2的图示，根据平行四边形定则作出Fi、F2的合力F的图

9、示，若 ，则平行四边形定则得到验证。解析：(1)要测量装满水的水壶的重力，应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0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F i。(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0点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点0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。根据平行四边形定则作出 Fi、F2的合力F 的图示，若F和F 在误差范围内重合， 则平行四边形定则得到验证。答案：(1)静止三根细线的方向结点0的位置(4) F和F 在误差范围内

10、重合5. 气垫导轨、拉力传感器、光电门替换长木板、打点计时器某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。(1) 将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s=cm;测量挡光条的宽度 d,记录挡光条通过光电门1和2所用的时间 &i和 盘2,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_;该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？(填“是”或“否”)解析：光电门1处刻度尺读数为：20.0 cm，光电门2处刻度尺读数为：70.0 cm,故两光电门中心之间的距离s= 70.0 cm 20.0 cm= 50.0

11、 cm；(2) 由于光电门的宽度 d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。滑块通过光电门1速度为：_d_v 1=他滑块通过光电门2速度为：v2=4-Z2I2根据功能关系需要验证的关系式为：Fs =1MV2滑块下滑过程中的加速度大小a =m/s2 ； 滑块下滑过程中经过位置3时速度大小 V3 =m/s; 已知斜面固定在水平面上，倾角为37 则滑块与斜面间的动摩擦因数尸。(已知sin 37 =0.6, cos 37=0.8, g= 10 m/s2,以上结果均要求保留两位有效数字)解析：(1)由图示可知：x2 x1= 4.48 cm 3.51 cm= 0.97 cm = 0.009 7

12、m ,x3 x2= 5.49 cm4.48 cm= 1.01 cm = 0.010 1 m , x4 x3= 6.50 cm 5.49 cm = 1.01 cm = 0.010 1 m，由此可知，在误差允许的范围内，滑块在相邻相等时间内的位移差相等，滑块做匀变速直线运动。-1M w2= 2m 总2)-2m 蛙;)，可见还需要测量出 M，即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量；(3) 该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小 车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。答案：(1)50.0(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M否考点三实验结论的拓展与

13、延伸6.由探究牛顿第二定律拓展到测动摩擦因数如图所示为一小滑块下滑过程的频闪照片示意图。已知频闪相机每隔0.05 s闪光一次,照片中的数字是滑块滑下的距离。(2)由(1)可知:&疋0.010 0 m,由Ax= at2可知，加速度:Axt2 =0.010 00.052m 1S= 4.0 m/s2;(3)滑块下滑过程中经过位置3时速度大小X2+ X30.044 8+ 0.054 9V 3= 2t =2 X 0.05m5 根据图中的数据如何判定滑块的运动是匀变速运动？答: ；.0 m/s；由牛顿第二定律得:a=mgsin 37 丄口 mgos 37m=gsin 37 gos 37 ,解得：(i= 0

14、.25。(2)4.0(3)1.0答案：(1)在误差允许范围内，滑块在相邻相等时间内的位移差相等(4) 0.257.由测定加速度延伸为测定交流电的频率某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图 (b)所示。(a)(b)该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算。9+ s2 1 ，一V B= =尹+ s2)(1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出 B点时，重物下落的速度大小为 ，打出C点时重物下落的速度大小为 ，重物下落的加速度大小为 。(2