新高考物理二轮复习 探究类实验 学案

必考热点14力学、热学实验

力学与热学实验是高中物理的重要部分，是历年高考的必考点。正确

使用测量工具、合理选择器材、规范操作步骤是解决问题的关键。同

时体会图像法、逐差法等解题方法。本部分试题多与生活实际联系,

体会应用物理知识解决身边问题的乐趣。

微专题41探究类实验

7研透真题-因图

典例（2021.河北选择考）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变

化量与力做功的关系。所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、

50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量

2

为200g,其上可放钩码）、刻度尺。当地重力加速度为9.80m/s0实

验操作步骤如下：

遮光条光电门1光电门2

图1

①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm,轻细绳下端悬挂4个

钩码，如图1所示；

②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并

计算出滑块通过两个光电门的速度；

③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录

滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；

④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、

系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量

△员及系统总机械能的减少量AE，结果如表所示：

M/kg

AEk/J0.490

回答下列问题：

(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为__________J(保留

三位有效数字);

⑵步骤④中所缺数据为;

⑶若M为横轴，AE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出\E-M

图像；

若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则滑块与木板之间的

动摩擦因数为(保留两位有效数字)。

&【题眼破译】

①看到“重力势能的减少量”联想到“等于重力所做的正功”；

②看到“系统总机械能的减少量”联想到“除重力之外的其他力做功引

起”；

③看到图像”联想到“AE-M图像的斜率为gL”。

【解析】(1)轻细绳下端所悬挂钩码重力势能的减少量为4x50x10-3

2

kgx9.80m/sx0.5m=0.980Jo

(2)由表格数据可知AEk+AE=0.980J,所以表格中所缺数据为0.588

Jo

(3)根据表格数据描点连线，如图所示：

l.OOOq

由能量守恒定律得：bE-iMgs,所以\E-M图像的斜率表示〃gs,所

以滑块与木板之间的动摩擦因数为0.40o

冬空•

7答题要素-肉陷施

1.探究类实验常见模型

弹簧类

小车纸带电火花计时器

纸带类光电门类

2.探究类实验问题的注意事项

常用逐差法处理数据

注意打的点和计数点的区别

,纸带类）

实验中不能挂过多的钩码，

探究类

避免超过弹性限度

实验

画图像时不要连成折线，让坐标点

弹簧类

------落在直线上，或均匀分布在直线两侧

7考场练兵•褐回整

1.（探究物体的加速度跟力的关系）用如图甲所示装置做“探究物

体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩

码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的

纸带测出小车运动的加速度。

小车纸带电火花计时器

甲

⑴实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速

直线运动，这样做的目的是

⑵图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，

在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数

点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如

图乙所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此

2

次实验中小车运动的加速度的测量值a=m/so（结果保留两

位有效数字）

劣3.90tB9gf?

鼻.79-IEfiTcm

---------14.70--I平/cm

-------------21.60------------J

乙

⑶实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的

加速度。根据测得的多组数据作出。孑关系图线，如图丙所示。此图

线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________(选

填下列选项的序号)。

A.小车与平面轨道之间存在摩擦

B.平面轨道倾斜角度过大

C.所挂钩码的总质量过大

D.所用小车的质量过大

【解析】⑴使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力

与它受的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码

的拉力，所以这样做的目的是平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻

力。

,—,__XDE+XCD-XAB-XBCXCE-XAC

(2)由Ax—ciT~和逐差法可知a—472='4

(21.60-8.79-8.79)xlO'2

=-------------------;---------m/s2-1.0m/s2o

4x(0.1)2

⑶在实验中认为细绳的张力厂等于钩码的重力,则a4二鹭,

这是理论值；实际上，细绳张力F'-Ma',mg-F'=加"，即F'=

M-mg,a'=----mg,所以只有当M》m时，a-F图像为直线,

M+mM+m

当不满足M》m时，便有a-F图像的斜率逐渐变小，选项C正确。

答案：(1)平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力

(2)1.0(3)C

2.(探究力对物体做功与物体速度的关系)如图甲所示，是“探究力

对物体做的功与物体速度的关系”部分实验装置图。贝!)：

⑴先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑，那么，在

橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功（选填“大

于,，“小于,，或,，等于橡皮筋弹力对小车所做的功。图乙是在实验中得

到的一条纸带，那么，在A、B、C三个计数点中应该选用

点的速度才符合实验要求。

⑵橡皮筋对小车做的功和小车获得的速度可以由纸带和打点计时器

测出；改变橡皮筋的条数，可以得到多组功和速度的数据。若以橡皮

筋对小车做的功卬为纵坐标，小车获得的速度的平方俨为横坐标，

那么，作出的图像应该是_________。（选填选项的序号）

ABCD

【解析】（1）由于小车不连接橡皮筋时，小车在木板上加速下滑，此

时小车所受合力沿斜面向下。在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车

所做的功大于橡皮筋