2021年新高考物理二轮复习京津鲁琼专用讲义：专题七1第1讲力学实验与创新

1、课后演练强化提能1.如图所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m 的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系.(1) 为完成实验，还需要的实验器材有： _.(2) 实验中需要测量的物理量有： _.(3) 为完成该实验，设计实验步骤如下：A 以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x, F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B 记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度10；C.将铁架台固定于桌子上，并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、4 个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下 端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩

2、码；E. 以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式首先尝试写成一次函数，如果 不行，则考虑二次函数；F. 解释函数表达式中常数的物理意义；G. 整理仪器.请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量；(2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)；(3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG.答案：刻度尺 弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)(3)CBDAEFG2 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带， 如图所

3、示，并在其上取了 A、B、C、D、E、F、G 共 7 个计数点，图中每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，打点计时器接频率f= 50 Hz 的交流电源.(1)_ 打下 E 点时纸带的速度 VE=(用给定字母表示)；若测得 d6= 65.00 cm , d3= 19.00 cm，物体的加速度 a =_m/s2；如果当时交变电流的频率f50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比（选填“偏大”或“偏小”）.到天平测砝码和砝码盘的质量，故选 A、C、E.解析：（1）由于图中每相邻两个计数点间还有4 个点没有画出，所以相邻的计数点之间的2XDG XAD(d6 d3) d3

4、2根据匀变速直线运动的推论Ax= aT 可得 a =2=云=3.00 m/s .(3x5T)(3X0.1s)（3）如果在某次实验中，交流电的频率 f50Hz ,则实际打点周期变小，根据运动学公式Ax =aT2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小.答案：（鹫血f（2）3.00 （3）偏小3 在用如图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小 车加速度 a与合力 F 的关系.（1）除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线 及开关外，在下列器材中必须使用的有 _（选填选项前的字母）.A . 220 V、50 Hz 的交流电源B .电压可

5、调的直流电源C.刻度尺D .秒表E.天平（附砝码）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_ .A 调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B 在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上2某同学得到了如图所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a=_m/s .Hc pFT1、卩“叩屮呷I屮Mp |i叩叫!屮申1屮1 pq*屮叫ii屮叫11|屮叫11屮屮i屮卩|Il |i I屮*卩1卩屮0 12 34567 & 9 101112 13 14 Em（4）在本实验中认为细

6、线的拉力F 等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是_（选填“系统误差”或“偶然误差”）设拉力的真实值为F真，小车的质量为 M，为 了使mgF真5%，应当满足的条件是m.F真M -解析：（1）打点计时器接交流电源，处理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离，还要用时间间隔为 5T,利用匀变速直线运动的推论得d5 d3(d5 d3)fVE=市10舷码和轶码盘电火花 小车计时器(2)在平衡摩擦力时，不能挂盘；要保证细线和纸带与木板平行，先接通电源，再释放小车，若纸带做匀速直线运动，则纸带上的点间距是均匀的，即说明平衡了摩擦力，故选 A、C.(4)小车在做匀加速直线运动时，砝码和砝码盘也在做匀加速

7、直线运动，细线的拉力 F定小于砝码和砝码盘的总重力mg,此误差不可避免，为系统误差；小车与砝码和砝码盘都在做加速度为 a 的匀加速直线运动，对砝码和砝码盘有 mg F真=ma,对小车有 F真=Ma ,代答案：(1)ACE (2)AC (3)15 (4)系统误差5%4 某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则” 弹簧测力计A 挂于固定点 P,下端用细线挂一重物 M，弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一端向左 拉，使结点O 静止在某位置分别读出弹簧测力计A 和 B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 O 点的位置和拉线的方向.(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，

8、图乙中的示数为 _ N.下列实验要求中不必要的是 _ .(填写选项前对应的字母，下同)A .细线应尽可能长一些B .应测量重物 M 所受的重力C.细线 AO 与 BO 之间的夹角应尽可能大于 90D .改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使O 点静止在同一位置图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_A .图中的 F 是力 F1和 F2合力的理论值B .图中的 F 是力 F1和 F2合力的理论值C. F 是力 F1和 F2合力的实际测量值D .本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的(4)本实验采用的科学方法是 _ .A .理想实验法B .等效替代法由图知 AC

9、= 6.40 cm,CE= 8.80 cm,2CE- AC= a(2T),得 a=CE AC22= 15 m/s .4Tmg F真入寸5%,口 m得 M5%.C.控制变量法D .建立物理模型法解析：(1)弹簧测力计每 1 N 被分成 10 格，每一小格为 0.1 N，则弹簧测力计的读数为3.80(2)细线应尽可能长一些，能更加准确的记录力的方向；实验通过作出弹簧的弹力和重物 的重力这三个力的图示 ，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道；细 线 AO 与 BO 之间的夹角适当大一点，不一定必须大于 90 ;只要验证两弹簧测力计拉力的合 力大小等于重物的重力，方向竖直向上即可，每

10、次只需保证 O 点保持静止即可，没必要每次 都使 0 点静止在同一位置；在本实验中，按照平行四边形定则作出的合力F 是力 Fi和 F2合力的理论值，而用一个弹簧测力计拉出的力 F 是 Fi和 F2合力的实际测量值，本实验将细绳都换成橡皮条 ，同样 能达到实验目的;(4)本实验采用的科学方法是等效替代法.答案：(1)3.80(3.79 3.81)(2)CD (3)BCD (4)B5. (2019 湖州模拟)某同学利用图甲探究力对物体做的功与物体速度的关系，得到了如下 表的数据：实验次数12345橡皮筋条数134571小车速度 v/(m s )0.711.231.421.581.87(注：每条橡皮

11、筋拉长的长度都一样)由图象大致可判断出 W 与 v 的关系可能是 _解析：(1)根据表中数据可知，橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大据描点法可知，W 与 v 的图线为抛物线，如图所示.2(2)由图象大致可判断出W 与 v 的关系可能是 Wxv2.(1)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为小车速度 v 关系的图象.Wo,在图乙中II6 利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验.(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 A 动能变化量与势能变化量B .速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹

12、)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 _ .A .交流电源B .刻度尺C .天平(含砝码)(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带.在纸带上选取三个连 续打出的点 A、B、C,测得它们到起始点0 的距离分别为 hA、hB、he.已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打 0 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量 Ep=_，动能变化量 Ek=_.(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是_A .利用公式 v = gt 计算重物速度B .利用公式 2gh 计算重物速度C.存在空气

13、阻力和摩擦阻力的影响D .没有采用多次实验取平均值的方法某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起 始点 0 的距离 h,计算对应计数点的重物速度v,描绘 v2- h 图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确.解析：(1)重物下落过程中重力势能减少，动能增加，故该实验需要比较重物下落过程中答案：(1)见解析图摩擦阻力的影响，C 正确. 1 2(5)该同学的判断不正确，在重物下落 h 的过程中，若阻力 f 恒定，根据 mgh fh=qmv0,则 v2= 2 g m h 可知，v2 h 图象就是过原点

14、的一条直线要想通过v2 h 图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g.答案：(1)A (2)AB(3) mghB2m(4)C (5)不正确，理由见解析B .确定重锤对应点 0.C.不放球 2,让球 1 从斜槽滑下，确定它落地点位置P.D .把球 2 放在立柱上，让球 1 从斜槽滑下，与球 2 正碰后，确定球 1 和球 2 落地点位置 M 和 N.E. 用刻度尺测量 OM、OP、ON 的长度.F. 看 m1OM + m2ON 与 m1OP 是否相等，以验证动量守恒.上述步骤有几步不完善或有错误，请指出并写出相应的正确步骤.任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等

15、,A 项正确.(2)电磁打点计时器使用的是交流电源，故要选 A ,需要测纸带上两点间的距离 ，还需要一 12一 刻度尺，选 B,根据 mgh= qmv 0 可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不需用 C.重物的重力势能变化量为AEp= mghB,121动能的变化量AEk= 2mvB= 2mhe hA 22T(4)重物重力势能的减少量略大于动能的增加量,是因为重物下落过程中存在空气阻力和解析：为使小球离开轨道时的初速度相等，每次释放小球时应从同一高度由静止释放7. (2019 南宁模拟)如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”实验装置示意图.故步骤 D 不完善；两球离开轨道后做平抛运动 ，它们抛出点的

16、高度相等，在空中的运动时间 t答案：(1)BC DE (2)0.4200.417相等，若碰撞过程动量守恒,则有 mivi= mivi+ m2V2,两边冋乘以 t 得mivit = mivit + m2v2t , 即为 miOP =miOM + m2（ON d）,故步骤 F 错误.答案：D 不完善，小球 1 应从斜槽的同一高度由静止释放；F 错误，应验证 miOP = miOM + m2（ON d）8 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动他设计的装置

17、如图甲所示在小车A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力.若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）.A 为运动的起点，则应选_段来计算 A 碰前的速度.应选_ 段来计算 A 和 B 碰后的共同速度（以上两空选填 AB” BC” CD”或 DE” .）*cm1i * -1(IDEAI*-* l8.4010.509,086.951乙（2）已测得小车 A 的质量 mi= 0.4 kg,小车 B 的质量为 m?= 0.2 kg，则碰前两小车的总动量为_ kg m/s，碰后两小车的总动量为 _ kg m/s.解析：（1）从纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度 因此BC 段能较准确地描述小车 A 在碰撞前的运动情况，应选用 BC 段计算小车 A 碰前的速度.从 CD 段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在 DE 段内小车 运动稳定，故应选用 DE