2020届高三物理二轮复习专题五物理实验

1、专题五物理实验考题考点统计年份试卷题号和题型分值考查内容2020新课标全国I卷22 填空6分读数、牛顿第二定律的应用23 填空、画图象9分电表的改装新课标全国n卷22 填空6分测定动摩擦因数22 填空、连图9分半偏法测量电压表的内阻2020新课标全国I卷22 填空6分验证牛顿运动定律23 填空、画图象9分测电源电动势和内阻新课标全国n卷22 填空6分伏安法测电阻23 填空、画图象9分探究弹力和弹簧伸长的关系2020新课标全国I卷22 填空7分测动摩擦因数23 填空8分测电源电动势和内阻新课标全国n卷22 填空8分探究弹簧的弹性势能23 填空、连图7分电表的改装考纲,考点展小主题内容要求实验与探

2、究实验一：研究匀变速直线运动1.会正确使用的仪器主要有：刻度 尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、 秒表、电火花计时器或电磁打点计 时器、弹簧秤、电流表、电压表、实验二：探究弹力和弹簧仲+长的关系实验三：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2 .了解误差的概念，知道系统误差、 偶然误差和用多次测量求平均值的 方法减少偶然误差；能在某些实验 中分析误差的主要来源；/、要求计 算误差。3 .知道启效数字的概宓，会用后效 数字表达直接测量的结果。问接测 量的有效数字运算不作要求。实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：测定金属的电阻率（同时 练习使

3、用螺旋测微器）实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表实验：传感器的简单使用重点规律阐释通过对近3年高考试题的分析可以看出，高考对本专题的考查主要有以下3个方面：1 .实验基本能力：重点考查游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数、构造、 原理、重要实验方法、实验器材的选择、电路实物连线和运用图象与表格分析处理 实验数据、实验结论、误差分析及电学实验中的故障分析等。2 .设计与创新能力：要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，以完成新的实验要求的设计性实验，将逐步取代对原教材中实验的考查。3 .实验题类型近年高考通常表现为“一力一电”的

4、考查模式。备考应试指导命题预测2020年高考，可能在三个方面命题：一是仪器的原理和读数 （如游标卡尺、螺 旋测微器、多用电表等）；二是实验原理和实验器材的创新；三是实验数据的处理方 法。考查的题型既有填空，又有连图，难度中等或中等偏上。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、抓住实验的灵魂一一原理，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

5、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。第1讲力学实验与创新高强京点事L港后卡尺和埔航利撤总的埃敦?娘修桌”实建3. 1梅左条.伴,美一实验 支汇考点一力学创新型宝物的分析技巧 物理方法：虻理实胜撅堀的才法：平均值法,就表法.黑寮法Uji配修能守也定裨h H凿无弹0席卡附僧定的靛果-量克料宾的H盘北而慌出段I旭熔构定|Uli卜力的一1时也心里息)ttid.niK. win.*1 愠跄丽出中游标卡尺和螺旋测微器的正确使用和考点1游标卡尺和螺旋测微器的读数; 读数是高考考查的热点，考查题型为填空题。1.游标卡尺的读数游标尺精确度(mm)测量结果(游标尺上第n 条刻度线与

6、主尺上的某 刻度线对齐时)(mm)亥1J度格数刻度总长度(mm)每小格与1 mm差(mm)1090.10.1主尺上读的毫米数十0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数十0.05n主尺上读的毫米数十50490.020.020.02n2.螺旋测微器的读数测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读值)X 0.01 mm。、突破题组1. (2020 东北三省模拟)(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的 直径，新式卡尺将主尺上39 mm&游标尺上均分成20等份。如图所示，则小钢球的 直径为d =cm。1 *3£ F05M 1520(2)该同学又用螺旋测微

7、器测量某电阻丝的直径，示数如图，则该金属丝的直径解析(1)游标卡尺上每个格的实际长度为 而mm= 1.95 mm,所以d=10 mm+ 0.05 mmX 7= 10.35 mm= 1.035 cm。(2)金属丝的直径 d' =1 mm0.01 mmX 19.5=1.195 mm。答案(1)1.035(2)1.195( ±0.002)2 .如图甲所示游标卡尺读数为 cm,图乙中螺旋测微器读数为 甲乙解析 游标卡尺的读数4 mm 10X0.02 mm= 4.20 mm= 0.420 cm；螺旋测微 器的读数 9 mm 20.0 X 0.01 mm= 9.200 mm。答案0.42

8、0 9.200（9.198 9.202 均正确）L=mm用螺3 .用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数旋测微器测得该样品的外边长 a如图乙所示，其读数a=mm解析根据游标卡尺的读数方法，样品的长度L=20 mm 0X 0.1 mm= 20.0mm根据螺旋测微器的读数方法，样品的边长a=1.5 mrm-23.0X0.01 m仲1.730 mm答案20.0 1.730（1.729 1.731 均正确）规律总结游标卡尺和螺旋测微器读数“ 3点注意”注意1:游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据转换成以毫米为单位的 数据，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。注意2:螺旋测微器在读数时

9、，注意区别整刻度线与半毫米刻度线，注意判断 半毫米刻度线是否露出。注意3:游标卡尺读数时不需估读，而螺旋测微器读数时需估读。1 . （2020 福建高考）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm一 |in|iin|i即1|川叩机叩叫叫叫印皿"59 59 60解析：用毫米刻度尺测量时，读数应读到 mm勺下一位，即长度测量值为60.10 cm；题图乙中游标卡尺为五十分度游标卡尺，精确度为 0.02 mm主尺t数为4 mm 游标尺第10条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为 10X0.02 mm= 0.20 mm, 所以金属杆直径测量值为

10、4.20 mm。答案：60.10 4.202. （2020 海南高考）某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件 的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。该工彳的直径为 cm,高度为mm1解析：游标卡尺读数为d= 12 mvm- 4X-20 mm= 12.20 mm= 1.220 cm螺旋测微器的读数为：h = 6.5 mm+ 36.1 X0.01 mm= 6.861 mm答案：1.220 6.861考点2“纸带类”实验：研究匀变速直线运动的规律、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律等实验用到打点计时器，打点计时器的使用和纸带数据运算是 高考的热点，考查题型为填空题。1 .计时仪

11、器的测量方法计时仪器测量方法秒表秒表的读数方法：测量值（t）=短针读数（t 1） +长针读数（t 2）, 无估读打点计时器（1）t =nT（n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期）； 打点频率（周期）与所接交流电的频率（周期）相同光电计时器光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口2.纸带的三大应用（1）由纸带确定时间要区别打点计时器（打点周期为0.02 s）打出的点与人为选取的计数点之间的区 别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔 At =0.02 X5 s=0.10 s。（2）求解瞬时速度利用做匀变速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求打某一点的瞬

12、时速度。如图甲所示，第 n点的瞬时速度丫声号/o甲（3）用“逐差法”求加速度ai + a2+ a3=0 12 345一 E、，X4 XlX5 X2X6 X3 LL 如图乙所小，因为 ai= 3T2 , a2= 3T2 , a3= 3寸，所以 a =X4 + X5+ X6 Xi X2 X39t、突破题组1 . (2020 全国高考)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时 频闪频率是10 Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为xi、X2、x3、X4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度So数据如下

13、表所示(单位：cm) 重力加速度大小g= 9.80 m/s 2。XiX2X3X4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a =m/s2(保留三位有效数字)o(2)因为协知斜面是粗糙的。解析(1)频闪照相中相邻影像点的时间问隔相等，利用逐差法求物块的加速X3+X4-X1-X2 _ _ 1 f, 2度 a= 4T ,又 T= f,解得 a=4.30 m/s。(2)若物块沿光滑斜面下滑，对其受力分析，由牛顿第二定律可得加速度a'=gsin 8=g '= 5.88 m/s 2,由物块加速度a小于物块沿光滑斜面下滑的加

14、速度 a', s可知斜面是粗糙的。答案(1)4.30(2)物块加速度小于gh = 5.88 m/s 2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)2 .(2020 吉林质检)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的 装置，图中长木板水平固定电火花 本块jk计时器(1)实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上，调整定滑轮高度，使已知重力加速度为g,测得木块的质量为 M整码盘和整码的总质量为m 木块的加速度为a,则木块与长木板间动摩擦因数仙=。(3)如图所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未

15、画出。从纸带上测出Si = 3.20 cm, S2 = 4.52 m S5 = 8.42 cmi, S6=9.70 cmt 则木块加速度大小 a =m/s2(结果保留两位有效数字)o解析(1)为了使细线的拉力方向与木块运动方向相同，应调整细线与长木板平行。(2)根据牛顿第二定律，对整码盘和整码整体有mg- F= ma对木块有F m Mg= Ma联立两方程得mg-i =m M aMg利用逐差法得a =S5+ S6- Si+ S28T2;_ _28.42 + 9.70 3.20 +4.52 X1022802m/s =1.3 m/s答案(1)细线与长木板平行(答“细线水平”同样给分)mg- nn+

16、M a(2) Mg(3)1.33 .某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。 物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达 滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距 离如图乙所示。打点计时器电源的频率为 50 Hz。10(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点 ?口之间某 时刻开始减速。 计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速度大小为m/s。(保留三位有效数字)a ,(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a=m/s2,若用一来计算物 g块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结

17、果比动摩擦因数的真实值 (填“偏大”或“偏小”)。解析(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差Ax-2.00 cm,6、7 计数点间的位移比 5、6计数点之间增加了(12.28 11.01)cm = 1.27 cm<2.00 cm, 因此，开始减速的时刻在计数点 6和7之间。X10 2m/s= 1.00 m/s(2)计数点5对应的速度大小为X4+ X59.00 + 11.01V5 =2T2X0.1计数点4对应的速度大小为X3+ X4 v4 4 2T7.01+9.00 X102X0.1-2m/s=0.80 m/s根据V5 = v/,得计数点6对应的速度大小为V6 = 2V5 V4=(2

18、 x 1.00 0.80)m/s =1.20 m/s(3)物块在计数点7到11之间做匀减速运动，根据Ax=aT2得X9 X7= 2a1T2X10X8 2aT,a+&X9+ X10 X8 + X72故 a = =2S<2T2-2.00 m/s ,负号表示纸带的加速度方向和速度方向相反。物块做匀减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力仙mg和打点计时器对纸带的摩擦阻力Ff,因此根据牛顿第二定律，得pm什Ff = ma即p=m生且<a,mg ga 因此用a计算出的动摩擦因数比小的真实值偏大。g答案(1)67(或 7 6) (2)1.001.20 (3)2.00 偏大、高考题组1

19、 .(2020 天津高考)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细纯一端 拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动， 以此定量探究纯拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套 的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。雄帝接电薇若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些(2) 实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个(填字母代号)。A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于

20、小车受的合力(3) 平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：0(4) 他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的(填字母代号 )。A.在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析： (1) 实验要处理纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要

21、天平。(2) 实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力，就不能使细绳拉力等于小车所受的合力，D 正确。（3）在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的 质量，即可在小车上加适量的整码（或钩码）。（4）如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动 能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩 码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即

22、大于小车动能的增量，GD正确。答案：（1）刻度尺、天平（包括整码）（2）D （3）可在小车上加适量的整码（或钩 码）（4）CD2 .（2020 全国新课标R ）某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的 动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离。打点诃就艾E o c B A斜面卜3KT-X 6 5 -kS, 52*!*3.39-i r n甲乙（1）物块下滑时的加速度 a=m/s：打C点时物块的速度v = m/s；（2）已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是（填正确答案标号）。A

23、.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角解析：（1）物块沿斜面下滑做匀加速运动，根据纸带可得连续两段距离之差为，"0.13X10 2 ，2 5一一Xbd0.13 cm,由 a = r 得 a=-002工 m/s =3.25 m/s , 其中 C 点速度 丫=厂=3.65 +3.52 X10 22X0.02m/s 1.79 m/s 。(2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合力为F合 = mgsin 8 仙mgcos 0 ,即a=gsin 9 g gcos 9得支=gsin 0;a,所以还需测量的物理量是斜面的倾 gcos角9。答案：(1)3.251.79 (2)C考点3“橡皮条、弹簧

24、类”实验：本考点是高考的重点，命题方向主要有：(1)探究弹力和弹簧伸长的关系。(2)验证力的平行四边形定则。(3)探究动能定理。3 .探究弹力和弹簧伸长量的关系(1)实验原理要测出每次悬挂重物的重力大小 G和弹簧伸长的长度x,建立G-x坐标，描点 作图探究。(2)操作关键实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在 直线的两侧。4 .验证力的平行四边形定则(1)实验原理：使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同。(2)操作关键每次拉伸结点位置。必须保持不变；记下每次各力的大小和方向；画力的图示时应选择适当的标度。、突破题组5

25、 .在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细纯套 和一把弹簧测力计。(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如表所示：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(10 2 m)0.741.802.803.724.605.586.45作出F x图，并由Fx图象求该弹簧的劲度系数k =N/m。(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为 N,同时 利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N ,请画出这两个共点力的合力 F合。N/m=« 54 N/m。2 3 4 5 6 7 y/10 m

26、(3)由图得到F合=No解析(1)以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点， 选尽可能多的点连成一条线，如图甲所示，图线的斜率即为弹簧的劲度系数k, k=3.56.5X10 2 弹簧测力计的读数为2.10 N,选标度合力的图示如图乙所示乙(3)经测量，F合= 3.30 N。答案(1)见解析图甲54(5255均正确)(2)2.10(2.08 2.12均正确) 见解析图乙(3)3.30(3.10 3.50 均正确)6 .某实验小组采用如图所示装置探究做功与动能变化的关系。小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行。(1)实验时打点计时器与学生电

27、源按下图连接，正确的连接是(填“A” 或 "B')。(2)实验中，甲、乙两同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功。甲同学：改变相同橡皮筋的条数，小车每次拉到同一位置释放；乙同学：保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉到不同位置释放。你认为(填“甲”或“乙”)同学的方法更合理。 从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是 。A.匀加速运动B.匀减速运动C加速度增大的加速运动D.加速度减小的加速运动(4)实验中测得小车质量为1.0 kg,某次实验得到的纸带及测量数据如图所示， 测得小车获得的动能为 J(保留两位有效数字)。打点计时器工作频率为50 Hz。) '必特

28、-t1ton-i )Scni 解析(1)打点计时器应接低压交流电源，故 A正确。(2)改变相同的橡皮筋的条数，且拉到同一位置释放，橡皮筋对小车做的功与橡 皮筋条数成正比，故甲同学方法合理。(3)随着橡皮筋的拉力减小，小车的加速度逐渐减小，D正确。2(4)小车的末速度v = .0 02m/s =2 m/s，故小车获得的动能 E=mV= 2.0Jo答案(1)A (2)甲(3)D (4)2.0规律总结图象法处理数据的“5要求2缺点”7 .用图象法处理数据的5个要求(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，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数

29、标明数值。(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。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”。(5)有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始8 .图象法处理数据的2个缺点(1)在图纸上连线时有较大的主观任意性。(2)连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都会影响结果的准确性。1.（2020 安徽高考）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把 白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在 橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力， 使橡皮

30、条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理 补充完整：0用铅笔描下结点位置，记为O;记录两个弹簧测力计的示数 Fl和F2,沿每条细纯（套）的方向用铅笔分别描出 几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O,记录测力计的示数F3,按照力的图示要求，作出拉力 Fi、F2、F3;根据力的平行四边形定则作出 Fi和F2的合力F;比较的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。解析：用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线（画拉力的方向），目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向。F与F3作

31、比较，即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力 是否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性。答案：见解析2. （2020 全国新课标H ）某实验小组探究弹簧的劲度系数 k与其长度（圈数） 的关系。实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P。、Pi、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点 0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，B指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的整码时，各指针的位置记为x。测量 结果及部分计算结果如表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为 9.8

32、0 m/s2)。已知 实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。P1P2RF4P5P6x(0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.81 .(m/N)0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整： ,。(2)以n为横坐标，；为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出7 -n图象 kk & a B K UI faB. * IBBaiKLI 圾山口地凿：雄:得;象:郃工如

33、黑:舞H却0. 030. 020.01 ri-HHa 1_" rial a n ，.:HU:!;二 »13二：二 ia fivfi'hI3USC3Srani E14l«MfllWFP PI , vi4 rm 一0 Id 20304050(K) n(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=N/m； 该弹簧的劲度系数k与其自由长度10(单位为m)的关系的表达式为k =N/mt解析：(1)根据胡克定律有mg= k(x xo),解得 k=mgX Xo0.100 X 9.80

34、5.26 4.06 X101 N/廿81.7 N/m，r0.012 2。1k - n图象如图所小0 W 203040060 n(3)根据图象可知直线的斜率为 5.7 X 10 4,故直线方程满足1=5.7 X 10 4n m/N, k 175 X 103 «n的关系表达式为k =1n- ； 60圈弹簧的原长为11.88则圈弹簧的原长10满足，=Q：0s-2，可得k与10的关系表达式为k=¥7 N/m。 l 0 11.88 X 10l 0答案：(1)81.7 0.012 2(2)见解析图3.47 3.313.62均正确1.75 X 1031.67 X 103 1.83 X 1

35、03 十一(3) 均正确' ' n nn交汇考点：力学创新型实验的分析技巧、命题规律创新设计性实验主要考查是否理解实验原理和实验仪器的工作原理，是否具有 灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，这些对学生的能力要求都较高，是近几年高考命题的热点。X典例剖析图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:选光片物块光电门A班线光电门B一 匚重物用天平测量物块和遮光片的总质量 M重物的质量mi用游标卡尺测量遮光片 的宽度d,用米尺测量两光电门之间的距离 s；调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮

36、光片经 过光电门A和光电门B所用的时间AtA和AtB,求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值 7;根据上述实验数据求出动摩擦因数以。回答下列问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示，其 读数为 cm。123而川1山小皆0510 I后 如乙(2)物块的加速度a可用d、s、AtA和AtB表示为a=。(3)动摩擦因数1可用M m a和重力加速度g表示为仙=。(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 (填“偶然误差”或“系统误差”)。快速审题fI)由科光电门*、光片”.“时间a上,和&J丁则交笊点：L等信息可联想到棚物体的瞬时速率71(2) E1

37、J两光电门网的血离a利用惬移：W速度关系求加速度jL量无乂算过光电U 4、时的瞬时速度口产"，找美益二L所需儿时H位移加则哈端山一(2)对物块，重物利用牛顿第二定律,Eg S-,解析(1)9 mm + 12 X 0.05 mm= 0.960 cm。_dd 一2211a=一2s(2)因为 vk=, vb=,又由 2as =vb va,得 t A t Bd 2 d 2 一 A A t B A tA(3)设细线上的拉力为Ft,则mg-Ft= ma , Ft仙 Mg= Mamg- M m a两式联立得ii =m-o 细线没有调整到水平，属于实验方法粗略,这样会引起系统误差。1 d 2 d 2

38、答案0胴2s FFamg- M m aM一系统规律总结力学创新型实验的特点及解法1 .特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验。(2)将实验的基本方法一一控制变量法，处理数据的基本方法一一图象法、逐差 法，融入到实验的综合分析之中。2 .解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的， 设计实验方案(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图象法处理实验数据， 结合物体实际 受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。、即时巩固(2020 广东高考)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能 与压缩量的关系。(1)如图甲所示，将轻质弹簧

39、下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加整码,N/m(g测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k =取 9.80 m/s 2)。万去码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示，调整导轨使滑块自 由滑动时，通过两个光电门的速度大小 X；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量 速度v。释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为 重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图内所示，由图可知，v与x成关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的 成正比。解析(1)由胡克定律知AF= k

40、 - Ax当挂1个钩码时有ki =AFA x-350X9.8 X 108.62 7.63义 10 2N/mr« 49.5 N/m当挂第2个钩码时有AF k2=J7=50X9.8 X 10 3TNNV dn 2 N/m50.5 N/m7.63 一 6.66 X 10则弹簧的劲度系数k=kik2二50 No(2)要调整气垫导轨水平使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度相等。(3)根据机械能守恒定律，释放滑块后，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。1 o 1(4)由题图可知，v与x成正比，即v = kx,则曰=E<=-mv= 2mkx ,因此弹簧 的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。答

41、案(1)50 相等(3)滑块的动能 (4)正比 压缩量的平方考点考向考法综合练3 . (2020 广州二模)(1)用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲所示，由图可知其长度为 mm(2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙所示，由图可知其直径为 mm解析：(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为 50 mrn3X0.05 m mi= 50.15 mm(2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为4. 5 mm+ 20.0 X 0.01 mm= 4.700 mm答案：(1)50.15(2)4.7004 . (2020 莱芜质检)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，实验装置如 图所示。所用每个钩码的重

42、力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出 不挂钩码时弹簧的自然长度L。，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应 的弹簧总长度L。(实验时弹簧没有超出弹性限度)a(1)某同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出F L图线 由图线可得该弹簧的劲度系数 k =N/m。解析：(1)做一条直线，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在 两侧。如图所示。(2)弹簧的劲度系数等于图象的斜率，k = 40 N/m。答案：(1)见解析图(2)40( ±2)5 .图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置。实验操作如下：(1)弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重

43、物 M测量 并记录为F。(2)弹簧测力计B的一端用细线系于。点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及(3)某同学已在图乙纸上作出 Fi、F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出 Fi、F2的合力F'。(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验。若 F的方向近似在方向上，且大小近似等于F,则平行四边形定则得以验证。解析：(1)只挂重物M于测力计A上，测量重物M的重力。(2)用测力计B拉结点O,平衡后应记录O点的位置、两测力计的示数 Fi、F2以 及Oa Ob Oc三段细线的方向。(3)用作图法求出Fi、F2的合力如图所示。Fi

44、TN(4)通过多次重复实验，只要F'的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F, 则力的平行四边形定则得以验证。答案：(1)M的重力(2)细线Oa Ob> Oc的方向(3)见解析图 细线Oc6 .某探究小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的相关实验思想、原理及 操作，来探究合力做功与动能的变化关系：（1）多选下列做法正确的是 P （填字母代号）A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B.在调节木板倾斜度平衡小车受到的摩擦力时，应将装有整码的小桶通过定滑 轮挂在小车上C实验时，先接通打点计时器的电源再放开小车D.通过增减小桶里的整码改变小车的牵引力时，不需要重新调节木板

45、倾斜度（2）该探究小组通过实验得到了一条纸带，在纸带上选取 O A B、C四个计数 点（如图所示）。已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz,则打B点时小车瞬时 速度的大小为 m/s（保留三位有效数字）o解析：（1）调节滑轮高度，使细绳与长木板平行，平衡摩擦力时，不应悬挂小桶, 但应拖上纸带，A正确，B错误；小车摩擦力平衡以后，不必每次操作均平衡摩擦力， D正确；实验时应先通电再释放小车， C正确。、.,1Xac doc doA(2)由题意可知计时间隔 T=f X5=0.1 s。vb=亓=2T = 0.653 m/s。答案：（1）ACD （2）0.6537 . （2020 山东高考）某实验

46、小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动 的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作 G;将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作 F;甲改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤;实验数据如表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物 P连接，保持滑块静止，测量重物 P离地面的高度h;cp pO乙滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上

47、的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离So完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出 F G图线。(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数仙=(保留两位有效数字) 滑块最大速度的大小 v =（用h、s、11和重力加速度g表示）。解析：（1）根据表中数据描点作出图象如图所示（2）根据F=G可知，图象的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知 动摩擦因数为0.40（3）根据滑块在木板上滑动的总距离为 s,由于重物P离地面的高度为h,所以 加速过程的距离也为h,在此后的过程中滑块在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动， 直到静止。根据运动学公式v2v0 = 2ax可得，v20 = 2

48、n g（s h）,解得v =答案：（1）见解析图（2）0.40（0.38 0.42均正确）（3）赃Sh8 . （2020 扬州质检）用如图甲所示实验装置验证 m、m2组成的系统机械能守恒 m2从高处由静止开始下落，m上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图内给出的是实验中获取的一条纸带：“0”是打 下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4个点（图中未标出），计数点间的距离如图丙所示。已知m=50 g、m=150 g ,则（g取9.8 m/s 2,结果保留两位有效数字）（1）在纸带上打下记数点5时的速度v =m/s。（2）在打点05过程中系统动能的增量 AEk

49、=J,系统势能的减少量 AEp=J,由此得出的结论是(3)若某同学作出1v2 h图象如图乙所示，则当地的实际重力加速度2m/s 。解析：(1)在纸带上打下计数点5时的速度V5X4621.60+26.40 X 10 22T2X0.1m/s=2.4 m/s1o 1在打点05过程中系统动能的增量 AEk = 2(mi + m)v 2 = 2(0.05 + 0.15) X 2.4 2 J = 0.58 J;系统势能的减少量 AEp = (m2 m)gh = (0.15 0.05) X 9.8 X (0.384 +0.216)J =0.59 J;由此得出的结论是；在误差允许的范围内， m、m组成的系统机

50、械能守恒o(3)根据(m2m)gh=1(m2+m)v2,则1v2 = mLmgh = 1gh,故g：52 m/s2=22m2十 m221.24.85 m/s 2,即 g= 9.7 m/s 2m、m2组成的系统机械答案：(1)2.4(2)0.580.59 在误差允许的范围内, 能守恒 (3)9.79 .如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德 (G - Atwood1746- 1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的 规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。光电门(1)实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为M(A的含挡光片、

51、B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮 上，处于静止状态。测量出 (填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光 片中心”)到光电门中心的竖直距离ho在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体 由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Ato测出挡光片的宽度d,计算有关物理量，验证机械能守恒定律。(2)如果系统(重物A、B以及物块 C)的机械能守恒，应满足的关系式为(已知重力加速度为g) 0(3)引起该实验系统误差的原因有 不一条即可)。(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统 (重物A B以及物块C)的机 械能守恒，不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a

52、也将不断增大，那么a与m 之间有怎样的定量关系？ a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出a与m之间的关系式： 处要用到M和g)。a的值会趋于。解析：(1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，系统的末速度为：v = :,则系统重力势能的减少量 AEpAt121d 2= mgh系统动能的增加重 AEk = (2M+ m)v=(2M+ m)0 ,右系统机械能守恒，i 1d 2则有 mghR 2(2M+ m)。(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有： 绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等。(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg则系统加速度为：a=/mg-=2M+ m2Mg-,当m不断增大，则a趋于g0 '1 m1 d 2答案：（1）挡光片中心（2）mgh = 2（2M+ m） 2（3）绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等（写任意一条即可）