2025高考物理二轮专题复习-第15讲 力学实验【课件】

第15讲

力学实验题型1

力学基本仪器的使用与读数题型2

纸带类实验综合题型3

研究“平抛运动”类实验题型4

“弹簧”“橡皮条”实验题型5

力学其他实验与创新实验网络构建备用习题【关键能力】掌握力学基础实验,熟悉新课标新增实验.通过填空、画图、问答等方式加以考查,在备考中要立足教材基本实验,弄透各种实验仪器的使用方法、实验步骤、数据处理、误差分析等基本实验理论和实验技能.在掌握基础实验上突出创新和变通,新高考下实验的考查更灵活,从研究对象、测量工具、实验原理、实验器材、处理实验数据方法等方面改变常规实验,创设新实验情景,加强常规实验的变式训练.题型1

力学基本仪器的使用与读数物理量测量工具或测量方法力①弹簧测力计(不超量程；调零；会读数)②力传感器(调零)质量天平(水平放置、调零；被测物体放左盘、砝码放右盘；会读数)长度物理量测量工具或测量方法时间（续表）物理量测量工具或测量方法速度速度（续表）物理量测量工具或测量方法加速度（续表）【题组演练】

5.0

60.252.081.22018.4

0.0106.8706.860

题型2

纸带类实验综合1.打点计时器涉及的几个实验(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与力、质量的关系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律.

(1)要根据实验原理来判断是否需要补偿阻力，知道正确补偿阻力的方法.(2)要清楚槽码(或沙桶)与小车质量之间的关系，并且要清楚在仪器创新或实验原理创新的情形下，该条件是否需要调整.(3)要知道实验数据、图像的处理方法和运用数学知识解题的技巧.【题组演练】1.[2024·杭州模拟]

如图甲所示是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置.A.需将导轨远离滑轮的一端适当垫高B.悬挂的槽码质量应远小于小车的质量C.小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带[解析]

在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀变速运动即可，不需要补偿阻力，即不需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高，也不需要悬挂的槽码质量远小于小车的质量，故A、B错误；实验结束时，应先关电源，然后再取下纸带，即小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，故C正确.√(1)

该实验中，下列操作步骤必要的是___.

A.可以表示小车位移—时间图像B.可以表示小车速度—时间图像C.与时间轴夹角的正切为速度大小D.与时间轴夹角的正切为加速度大小√

2.[2024·浙江1月选考]

如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲乙(1)

该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是___.A.放大法

B.控制变量法

C.补偿法[解析]

研究多个变量之间的关系时，常常采用控制变量法，选项B正确.√2.[2024·浙江1月选考]

如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲乙(2)

该实验过程中操作正确的是___.A.补偿阻力时小车未连接纸带B.先接通打点计时器电源，后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行√[解析]

该实验中，补偿阻力时，不能挂槽码，但需要安装纸带，通过纸带上打点情况来判断是否已平衡了阻力，选项A错误；为了充分利用纸带，得到较多的打点，应先接通打点计时器的电源，后释放小车，选项B正确；为使小车受到的合力等于细绳的拉力，应调节滑轮高度，使细绳与倾斜导轨平行，选项C错误.2.[2024·浙江1月选考]

如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲乙(3)

在小车质量________(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力.上述做法引起的误差为__________(选填“偶然误差”或“系统误差”).为减小此误差，下列可行的方案是___.A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小远大于系统误差C

2.[2024·浙江1月选考]

如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲乙

A

1.78

√

题型3

研究“平抛运动”类实验1.固定斜槽时，要保证斜槽的末端水平，保证小球做平抛运动的初速度水平.2.固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用铅垂线检查坐标纸的竖线是否竖直.3.为使小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，可在斜槽上某一位置固定一个挡板.4.要在斜槽上的适当高度处释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，从而使其轨迹由木板左上角到达右下角，减小测量误差.5.坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点.6.计算小球水平抛出的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便测量和计算.【题组演练】1.[2023·浙江6月选考]

在“探究平抛运动的特点”实验中：1.[2023·浙江6月选考]

在“探究平抛运动的特点”实验中：(1)

用图甲装置进行探究，下列说法正确的是___.A.只能探究平抛运动水平分运动的特点B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点[解析]

图甲装置只能用于研究平抛运动竖直方向的运动特点，A、C错误；探究初速度大小是否影响竖直方向的运动，所以需改变小锤击打的力度，B正确.√1.[2023·浙江6月选考]

在“探究平抛运动的特点”实验中：(2)

用图乙装置进行实验，下列说法正确的是___.

√1.[2023·浙江6月选考]

在“探究平抛运动的特点”实验中：

√2.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.2.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(1)

实验室有如图所示的三个小球A、B、C，则进行实验时入射小球应该选取___(填选项字母).A.

B.

C.

√

[解析]

如果采用画圆法确定小球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故选C.√2.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(3)

关于本实验，下列说法正确的是_____(填选项前的字母).A.小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放B.必须测量出斜槽末端到水平地面的高度C.实验中需要用到铅垂线D.斜槽必须足够光滑且末端保持水平√√[解析]

为了让小球每次平抛的速度相等，实验中必须让小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放，A正确；两个小球下落时间相同，可以用位移表示初速度，故不需要求出时间，所以不需要测量高度，B错误；与重力方向一致的线叫铅垂线，用铅垂线保证桌腿与地面垂直，即桌面与地面水平，从而保证小球能做严格的平抛运动，C正确；小球每次从斜槽的同一位置滚下，不需要斜槽光滑，且为使小球做平抛运动，斜槽的末端需调成水平，D错误.2.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.

2.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(5)

若两球发生弹性碰撞，则下列式子成立的是___(填选项前的字母).

√

题型4

“弹簧”“橡皮条”实验

【题组演练】

钩码个数012…7.758.539.30…16.4518.5220.60…

0.781.29

技法点拨本题最后一小问容易出错.2.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(1)

本实验采用的主要科学方法是___(填选项前的字母).A.理想实验法

B.等效替代法C.控制变量法

D.建立物理模型法[解析]

合力与分力的作用效果相同，所以本实验采用的主要科学方法是等效替代法，故A、C、D错误，B正确.√2.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(2)

实验桌上已有的器材如图所示，为完成该实验还需要的器材是___(填选项前的字母).A.一根橡皮筋

B.两个钩码

C.三角板一套

D.天平[解析]

除了实验桌上已有的器材，在作力的图示时，还需要一套三角板，故C正确，A、B、D错误.√2.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(3)

老师拍摄同学们实验操作时的照片如图所示，则操作正确的是___(填选项字母).A.

B.

C.

D.

√[解析]

A图中夹角和拉力较大，白纸的可利用部分较少，用作图法求的合力误差会比较大，故A错误；B图中弹簧测力计与白纸不平行，故B错误；D图中弹簧测力计和绳不在一条直线上，误差较大，C中弹簧测力计与白纸平行，拉力和角度适中，故C正确，D错误.

1.70

2.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(5)

实验操作完成后作出__________(选填“力的示意图”或“力的图示”)来探究合力与分力的关系.力的图示[解析]

探究求合力的方法实验，是用作图法寻找合力与分力的关系，要求力的大小和方向准确，所以需作出力的图示.题型5

力学其他实验与创新实验1.力学创新实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿力学定律设计实验.(2)将实验的基本方法——控制变量法、处理数据的基本方法——图像法、逐差法融入实验的综合分析之中.2.创新实验题的解法(1)根据题目叙述的物理情景，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，应用原理公式或图像法处理实验数据，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.【题组演练】

(1)

下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是___.A.探究两个互成角度的力的合成规律B.伽利略对自由落体的研究C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系D.探究小车速度随时间变化的规律√

(2)

当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，套有皮带的塔轮边缘处的________(选填“线速度”或“角速度”)大小相等.线速度[解析]

当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，皮带传动，套有皮带的塔轮边缘处质点，相等时间内转过的弧长相等，线速度大小相等.

半径

[解析]

根据题意可知，两个钢球的向心力之

(5)

方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出)，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动.水平直

0.30

具体步骤如下：①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图甲所示.

(4)

本实验的误差来源包括_____.A.空气阻力B.弹簧质量不为零C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置[解析]

实验时光电门应对齐弹簧振子振动过程中的平衡位置，这样托盘通过平衡位置时遮光条挡光时间才最短，计时才最准确，若光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置，则计时准确度变低，造成测量弹簧振子振动周期出现偶然误差，C正确；光电门是固定的，它对齐的是弹簧振子未振动√√

根据该同学的实验，回答下列问题：

[解析]

为了防止两球碰后出现反弹现象，入射球的质量一定要大于被碰球的质量.

根据该同学的实验，回答下列问题：

根据该同学的实验，回答下列问题：

根据该同学的实验，回答下列问题：

1.0

1.用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图所示,其读数为

cm.

1.50(1.49~1.51均可)[解析]读数时要注意分度值是1mm,要估读到分度值的下一位.2.某班同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验:(1)打点计时器是一种

(选填“计时”或“测位移”)仪器,如图甲是实验室一种常用的打点计时器——电火花计时器,该打点计时器所用的电源是图乙中的

(选填“A”或“B”).

甲乙计时B[解析]打点计时器是一种计时仪器,电火花计时器使用220V交流电源,故选B.(2)刘同学采用的是电磁打点计时器,实验时他发现纸带穿过打点计时器有如图所示的两种穿法,感到有点犹豫.你认为

(选填“a”或“b”)的穿法效果更好.

b[解析]在使用电磁打点计时器时,纸带应放在复写纸的下方,故b的效果更好.(3)刘同学将实验器材组装后,如图所示为释放小车前瞬间的情景.在接通电源进行实验之前,请你指出图中的错误或不妥之处(写出一处即可）:.电源用的是干电池(或小车离打点计时器过远)[解析]电源用的是干电池,打点计时器应使用交流电源;释放小车前,小车应靠近打点计时器.(4)如图所示是刘同学在某次实验中获得的一条纸带,在所打的点中,取A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点之间还有四个点未标出,打点计时器每隔0.02s打一个点.若已知s1=1.20cm、s2=3.40cm、s3=5.60cm、s4=7.80cm,则打下C点时小车的速度v=

m/s(保留2位有效数字).

0.45(5)如图所示为刘同学从两次实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图像,则下列说法正确的是

(填选项前的字母).

A.第一次实验中处理纸带时,舍掉了开头一些密集的打点B.第二次实验中处理纸带时,舍掉了开头一些密集的打点C.第一次的实验误差比第二次的大D.第一次的实验误差比第二次的小BC[解析]第一次的图像过坐标原点,说明t=0时速度为0,分析纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹,第二次的图像不过坐标原点,说明t=0时速度不为0,分析纸带时舍掉了开头一些密集的点迹,故A错误,B正确;第一次的图中的一些点偏离了直线,第二次的图中的点几乎都在一条直线上,故第一次的实验误差比第二次的大,故C正确,D错误.3.“探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系”实验中:(1)下列实验与本实验所采用的实验探究方法相同的有

.

A.探究平抛运动的特点B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系C.探究两个互成角度的力的合成规律D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系BD[解析]在本实验中,利用控制变量法来探究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系.探究平抛运动的特点,例如两球同时落地,两球在竖直方向上的运动效果相同,应用了等效思想,故A错误;当一个物理量与多个物理量相关时,应采用控制变量法,探究该物理量与某一个量的关系,在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中,保持原线圈输入的电压U1一定,探究副线圈输出的电压U2与匝数n1、n2的关系,故B正确;探究两个互成角度的力的合成规律,即两个分力与合力的作用效果相同,采用的是等效替代的思想,故C错误;探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法研究的,故D正确.(2)某同学用向心力演示器进行实验,实验情景如甲、乙、丙所示.①三个情景中,图

(选填“甲”“乙”或“丙”)是探究向心力大小F与质量m关系.

丙[解析]根据F=mrω2可知,要探究向心力大小F与质量m关系,需控制小球的角速度和半径不变,由图可知,两侧采用皮带传动,所以两侧具有相等的线速度,根据皮带传动的特点可知,应该选择两个塔轮的半径相等,而且运动半径也相同,选取不同质量的小球,故图丙正确.②在甲情景中,若两钢球所受向心力的比值为1∶9,则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为

.

3∶1[解析]两个球的质量相等,半径相同,根据牛顿第二定律有F=mω2R,F'=mω'2R,已知F∶F'=1∶9,所以ω∶ω'=1∶3,两个塔轮边缘的线速度相等,v=v',由v=ωr=ω'r',知两个变速塔轮的半径之比为r∶