高考物理二轮复习 专题冲刺 专题复习篇七 力学实验练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

《高考物理二轮复习 专题冲刺 专题复习篇七 力学实验练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 专题冲刺 专题复习篇七 力学实验练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc（45页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、力学实验要点提炼1.力学实验的主要思想方法(1)等效法：等效法是将复杂(或抽象)的物理问题转换为熟知(或形象)的物理问题的方法。例如：验证动量守恒定律的实验中，将小球的动量关系等效转换为小球的质量与水平位移乘积间的关系；验证力的平行四边形定则的实验中，用合力与分力效果相同来检验定则是否成立；在测量微小长度的仪器中，螺旋测微器利用等效的思想把微小的直线位移转化为角位移并在较大的圆周上对其进行显示等。(2)控制变量法：所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化。例如：验证牛顿第二定律等。(3)描迹法：把

2、瞬息即逝的现象(位置、轨迹、图像)记录下来，以便从容地测量、比较、研究的方法。例如：打点计时器打下纸带、频闪照片等。2实验数据的处理方法(1)列表法：在记录和处理数据时，将数据列成表格的处理方法。优点：数据列表可以简单而又明确地表示各物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律性的联系。注意事项：写明表的标题或加上必要的说明。必须交代清楚表中各符号所表示的物理量的意义，并写明单位。表中的数据是正确反映测量结果的有效数字。(2)平均值法：将测得的多组数据通过运算求得多个运算结果，将运算结果取算术平均值的处理方法。优点：可减小偶然误差，但对减小系统误差无效。注意事项：取平均值时按测量仪器的精确程度

3、决定保留的有效数字位数。注意对测量数据是应先取平均值再运算还是应先运算再对结果取平均值。(3)作图法：通过建立平面直角坐标系，将测得的一系列数据在坐标系中描点、连线，进而利用图线斜率、在坐标轴上的截距、与坐标轴所围面积等获得实验结果的方法。优点：直观、简便，有取平均的效果。容易得出结果、找出规律，还可剔除错误数据。注意事项：描点时要注意每个坐标轴代表的物理量和单位。用平滑的线连线时不一定能通过所有的数据点，但要使尽可能多的点落在线上，不能落在线上的点均匀分布在线的两侧，离线较远的点可舍弃。在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点，不一定要取原来测得的数据点。作图时常设法使图线线性化，即“

4、化曲为直”。要使作出的图线大致分布在整个坐标图纸上。3测速度的方法4测加速度的方法物理考试大纲规定的七个力学实验，包括研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律。这些实验都离不开力、长度、速度或加速度的测量，其中长度的测量可用刻度尺、游标卡尺或螺旋测微器，速度、加速度的测量用纸带法、光电门法等测量，力的测量用测力计、力传感器等。高考考向1纸带、光电门类实验命题角度1纸带类实验例1(2019江苏高考)某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。(1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：A

5、电磁打点计时器B电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_(选填“A”或“B”)。(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是_(选填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图2所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA_ m/s。(4)测出小车的质量为M，再测

6、出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用EkMv算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。实验中，小车的质量应_(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用WmgL算出。多次测量，若W与Ek均基本相等则验证了动能定理。解析(1)电磁打点计时器打点时运动的纸带受到的阻力较大，而电火花打点计时器打点时运动的纸带所受阻力较小，故选B。(2)由于刚开始运动，拉力等于最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故平衡摩擦力的两种看法中，乙同学正确。(3)取与A点相邻的两点，用毫米刻度尺测出两点之间的距离，如图所示，可测得x1.24 cm。用这一

7、段的平均速度表示A点的瞬时速度，则vA m/s0.31 m/s。(4)由题意知，本实验用砝码、砝码盘和沙子的总重力大小表示小车受到的拉力大小，故要求小车的质量应远大于砝码、砝码盘和沙子的总质量。答案(1)B(2)乙(3)0.31(0.300.33都算对)(4)远大于(1)高考涉及的纸带类实验广义的纸带类实验除打点计时器纸带外，还包括频闪照相、滴水法等。高考中涉及“纸带”的实验包括：研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律，以及测量重力加速度、测量动摩擦因数等创新实验。(2)纸带问题的两个关键点区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的

8、点，计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带。备课记录： 11(2019全国卷)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_点。在打出C点时物块的速度大小为_ m/s(保留三位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_ m/s2(保留两位

9、有效数字)。答案A0.2330.75解析物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故先打出A点。打C点时物块的速度大小vC m/s0.233 m/s。物块下滑的加速度大小a m/s20.75 m/s2。12(2020河南省高三段考)某同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。他在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示。把打下的第一个点记作0，从0点后某个点开始，依次记为1、2、3，分别测出各个计时点到0点的距离，已标在图乙中，已知打点计时器打点周期T0.02 s，当地重力加速度大小g9.80 m/s2，回答下列问题。(1)这五个数据中有一个不符合测量读数要求，该数据是_(填图乙中的数据，

10、不用写单位)。(2)改正(1)中不符合测量读数要求的数据后，通过该纸带上的数据，可得出重物下落的加速度a_ m/s2。(3)若重物的质量为0.5 kg，从开始下落到打第4个标记点时，重物的机械能损失为_ J。(结果保留两位有效数字)(4)在处理纸带时，测出各点的速度v后，描绘v2h(各点到0点的距离)图象如图丙所示，若选取的重物质量较大而密度不是很大，所受空气阻力会随重物的速度增大而明显增大，则v2h图象可能是A、B、C中的_。答案(1)12.4(2)9.75(3)0.010(4)C解析(1)根据有效数字规则可知，五个数据中，应保留两位小数，其中数据12.4 cm不符合测量读数要求。(2)根据

11、逐差法，利用纸带求解加速度，t0.02 s，a102 m/s29.75 m/s2。(3)重物做匀加速直线运动，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打第4个标记点的瞬时速度为：v4 m/s1.94 m/s；下落过程中动能增加量为：Ekmv0.9409 J；重力势能减少量为：Epmgh40.59.8019.41102 J0.9511 J；则机械能损失为：EEpEk0.010 J。(4)空气阻力随重物的速度增大而明显增大，下落相同的高度h时，阻力做功逐渐增大，动能增加量减小，速度平方的增加量减小，故C正确。命题角度2 光电门类实验例2(2019四川南充三诊)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有

12、两个光电传感器A、B，A、B间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“”“ADEm1OPm1OMm2ONm1OP2m1OM2m2ON2(2)天平、刻度尺(3)甲是利用平抛射程间接代替速度，乙是直接求出速度解析(1)实验中，斜槽轨道末端必须水平，以保证小球能做平抛运动，故选A；为保证两球发生正

13、碰，两球必须等大，即r1r2；为防止入射球反弹，则入射球的质量要大于被碰球的质量，即m1m2；要验证动量守恒定律，即验证：m1v1m1v2m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：m1v1tm1v2tm2v3t，即m1OPm1OMm2ON，因此需要完成的必要操作步骤是A、D、E。若两小球相碰前后动量守恒，则：m1OPm1OMm2ON；若碰撞是弹性碰撞，则还可以写出表达式为m1vm1vm2v，即m1OP2m1OM2m2ON2，即m1OP2m2OM2m2ON2。(2)完成上述实验步骤需要的实验器材有天平和刻度尺；碰撞前后滑块A的速度分别

14、为：vA0；vA1；碰撞后滑块B的速度为：vB；则要验证的关系是：mAvA0mAvA1mBvB，即；两滑块碰撞过程中损失的机械能为：EmAv。(3)甲是利用平抛射程间接代替速度，乙是利用遮光板通过光电门的时间直接求出速度。高考考向3力学创新型实验命题角度1实验目的创新测定动摩擦因数例5(2019全国卷)如图a，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数_(用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使3

15、0。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图b所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2，可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_(结果保留两位小数)。解析(1)铁块受重力、木板弹力及摩擦力作用，受力分析如图。由牛顿第二定律得：mgsinFNma且FNmgcos联立以上两式解得。(2)由逐差法求铁块加速度：a m/s21.97 m/s2代入，得0.35。答案(1)(2)0.35测定动摩擦因数的实验一般结合在“研究匀变速直线运动”“验证牛顿运动定律”或“探究动能定理”等实验中考查。实验的

16、原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速直线运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或能量守恒定律等计算动摩擦因数。实验方法创新思维实验原理将研究运动物体转化为研究静止物体利用F弹FfFN求让物块先做加速运动，当重物掉到地面上之后物块做匀减速直线运动减速运动中，利用逐差法求加速度，利用Fmgma进一步求将动摩擦因数的测量转化为角度的测量利用agsingcos求(a通过逐差法求解)将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量利用vv2as求加速度，再利用动力学知识得到备课记录： 51(2018全国卷)某同学用图a所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮

17、的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值从图b中弹簧秤的示数读出。砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列问题：(1)f4_ N。(2)在图c的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线。(3)f与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式f_，fm图线(直线)的斜率的表达式k_。(4)取

18、g9.80 m/s2，由绘出的fm图线求得_。(保留两位有效数字)答案(1)2.75(2)图见解析(3)(Mm)gg(4)0.41解析(1)指针在2.7与2.8之间，估读为2.75 N。(2)描点画线注意让所有点均匀分布在线上或线的两侧，作图如图所示。(3)木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义知f(Mm)g。化简可得：f(Mm)g(g)mMg，所以图象的斜率kg。(4)取g9.80 m/s2，取图象上相距较远的两点求斜率，k4，则0.41。52(2019江西南昌二模)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示。一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定

19、滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始向右运动，在纸带上打出一系列小点。(1)图乙中给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，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乙所示。根据图中数据计算滑块的加速度a_ m/s2(保留三位有效数字)。(2)为测量动摩擦因数，还需要测量的物理量有_(填入所选物理量前的字母)。A木块的长度LB木板的质量m1C滑块的质量m2D托盘和砝码的总质量m3E滑块运动的时间t(

20、3)滑块与木板间的动摩擦因数_(用上述物理量的符号表示，重力加速度为g)。答案(1)0.497(2)CD(3)解析(1)每相邻两计数点间还有4个点，说明相邻计数点间的时间间隔为T0.1 s，由逐差法可得：a m/s20.497 m/s2。(2)对托盘和砝码，由牛顿第二定律得：m3gTm3a，对滑块，有：Tfm2a，滑动摩擦力：fm2g，解得：，要测得动摩擦因数，需要测出滑块的质量m2与托盘和砝码的总质量m3，故选C、D。(3)由(2)分析可知，滑块与木板间的动摩擦因数为：。命题角度2 实验目的创新测定重力加速度例6(2019全国卷)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实

21、验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是_。(填正确答案标号)A米尺 B秒表 C光电门 D天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：_ _。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab24.5 cm、ac58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g_ m/s2。(保留两位有效数字)解析(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验中还必须使用米尺，A正确。(2)将米尺竖直放置，小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距

22、离。(3)根据sgT2得重力加速度大小g m/s29.7 m/s2。答案(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7重力加速度的测定是力学实验的创新热点，常见方案有以下几种：备课记录： 61(2019河北衡水中学三模)如图甲所示为阿特武德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特武德于1784年制成。他将质量均为M的两个重物用不可伸长的轻绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态。再在一个重物上附加一质量为m的小物块，这时，由于小物块的重力而使系统做初速度为零的缓慢加速运动，测出加速度。完成一次实验后，换用不同质量的小物块，重复实验，测出不同m

23、时系统的加速度。(1)所产生的微小加速度可表示为a_(用M、m、重力加速度g表示)。(2)若选定如图甲所示左侧重物从静止开始下落的过程进行测量，想要求出重物的质量M，则需要测量的物理量有_。A小物块的质量mB重物下落的距离及下落这段距离所用的时间C绳子的长度D滑轮半径(3)经过多次重复实验，得到多组a、m数据，作出图象，如图乙所示，已知该图象斜率为k，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度g_，并可求出每个重物质量M_。答案(1)(2)AB(3)解析(1)根据牛顿第二定律得：(mM)gT(mM)a，TMgMa，解得：a。(2)根据hat2，则有：g，所以需要测量的物理量有：小物块的质量m，重物下落的距离及下落这段距离所用的时间。故A、B正确。(3)因为a，则，知图线斜率k，b，解得g，M。62(2019西安二模)某实验小组利用如图甲所示装置测定当地重力加速度的数值。实验开始时，小钢球被电磁铁吸引静止不动，光电门位于钢球的下方，二者的中心处在同一竖直线上。将此时钢球球心位置记为A点，光电门中心位置