（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理實(shí)驗(yàn) 第一講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案

《（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理實(shí)驗(yàn) 第一講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題七 物理實(shí)驗(yàn) 第一講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案（24頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一講　力學(xué)實(shí)驗(yàn) [答案]　(1)逐差法、平均值法、圖像法． (2) (3)刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器． (4)秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)． (5)彈簧測力計(jì)、力傳感器． 熱點(diǎn)考向一　基本儀器的使用 【典例】　(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺的________(選填“內(nèi)測量爪”“外測量爪”或“深度尺”)測得一玻璃杯的內(nèi)高，如圖甲所示，則其內(nèi)高為________cm. (2)該同學(xué)隨后又用螺旋測微器測得玻璃杯的玻璃厚度如圖乙所示，則厚度為________mm. (3)該同學(xué)用螺旋測微器測得一小球直徑如圖丙所示，正確讀數(shù)后得小球直徑為1.731 mm，則a

2、＝________，b＝________. (4)該同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)分別如圖丁、戊所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和________mm. [思路引領(lǐng)]　使用游標(biāo)卡尺時(shí)要掌握各個(gè)部分的作用，讀數(shù)時(shí)要分清最小刻度，注意游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)要從游標(biāo)尺的0刻度開始．螺旋測微器讀數(shù)時(shí)要注意固定刻度上有整毫米和半毫米兩行刻度線，若半毫米刻度線未露出，則只讀整毫米刻度線部分；若半毫米刻度線已露出，則連半毫米刻度線部分一起讀出．刻度尺讀數(shù)時(shí)要精確到最小分度，并估讀到下一位． [解析]　(1)因需測量的是玻璃杯的內(nèi)高即深度，所以要用游標(biāo)卡尺的深度尺測量，根據(jù)圖甲

3、可知，游標(biāo)卡尺主尺上的整毫米數(shù)為100 mm，游標(biāo)尺的精確度為0.1 mm，且第3條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則玻璃杯的內(nèi)高為100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝10.03 cm. (2)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則：測量值＝固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度(0.01 mm)×可動(dòng)刻度讀數(shù)(一定要估讀)，由圖乙可知玻璃厚度為2.5 mm＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm. (3)因1.731 mm＝1.5 mm＋0.01 mm×23.1，由螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則知a＝20，b＝0. (4)由圖丁所示可得金屬桿的長度L＝60.10 cm.由圖戊

4、知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則該金屬桿直徑d＝4 mm＋×10 mm＝4.20 mm. [答案]　(1)深度尺　10.03　(2)2.760　(3)20　0　(4)60.10　4.20 1．游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：d＝主尺讀數(shù)(mm)＋精度×游標(biāo)尺上對齊刻線數(shù)值(mm)． (2)螺旋測微器的讀數(shù)方法 測量值＝固定刻度＋(可動(dòng)刻度＋估讀值)×0.01 mm. 注意要估算到0.001 mm. 2．螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出． (2)可動(dòng)刻

5、度的旋鈕要估讀，估讀到0.001 mm. 3．游標(biāo)卡尺讀數(shù)技巧 (1)讀數(shù)時(shí)應(yīng)以毫米為單位，讀出后再進(jìn)行單位換算． (2)主尺上的讀數(shù)，應(yīng)以游標(biāo)尺零刻度左端主尺上的刻度為準(zhǔn)． (3)20分度的游標(biāo)卡尺，其讀數(shù)要精確到0.05 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“0”或“5”.50分度的游標(biāo)卡尺，其讀數(shù)要精確到0.02 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“0”、“2”、“4”、“6”、“8”． 1．一種游標(biāo)卡尺，它的游標(biāo)尺上有50個(gè)小的等分刻度，總長度為49 mm，用它測量某工件寬度，示數(shù)如圖甲所示，其讀數(shù)為________ mm；圖乙中的螺旋測微器讀數(shù)為_____________________

6、____mm. [解析]　本題考查游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)，意在考查學(xué)生儀器的使用和讀數(shù)能力.50刻度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm，讀數(shù)23 mm＋10×0.02 mm＝23.20 mm；螺旋測微器讀數(shù)1 mm＋13.0×0.01 mm＝1.130 mm. [答案]　23.20　1.130(±0.002均對) 2．(1)某同學(xué)用自己發(fā)明的新式游標(biāo)卡尺測量小鋼球的直徑，新式卡尺將主尺上39 mm在游標(biāo)尺上均分成20等份．如圖所示，則小鋼球的直徑為d＝________cm. (2)該同學(xué)又用螺旋測微器測量某電阻絲的直徑，示數(shù)如圖，則該金屬絲的直徑為________mm. [解

7、析]　(1)游標(biāo)卡尺20個(gè)格總長39 mm，每個(gè)格1.95 mm，比主尺上兩格(2 mm)少0.05 mm，因此讀數(shù)方法與普通20分度卡尺一樣，讀數(shù)為1.035 cm.(2)螺旋測微器讀數(shù)注意上邊半格沒露出，還要注意估讀，根據(jù)測量值＝固定刻度＋(可動(dòng)刻度＋估讀值)×0.01 mm可得1.195 mm. [答案]　(1)1.035　(2)1.195 新式游標(biāo)卡尺的刻度與傳統(tǒng)的舊式游標(biāo)卡尺明顯不同，新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使得讀數(shù)時(shí)顯得清晰明了，方便了使用者正確讀取數(shù)據(jù)，原理與傳統(tǒng)卡尺相同．通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度，20分度，50分度三種，新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三

8、種，但刻度卻是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm等分成50份. 熱點(diǎn)考向二　紙帶類實(shí)驗(yàn) 【典例】　(2019·全國卷Ⅱ)如圖(a)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等．回答下列問題： (1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)． (2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下．多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖(

9、b)所示．圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)．重力加速度為9.80 m/s2.可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(結(jié)果保留2位小數(shù))． [思路引領(lǐng)]　(1)注意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.10 s. (2)可考慮用逐差法求a，減小實(shí)驗(yàn)誤差． [解析]　(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝.(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝5× s＝0.10 s，由逐差法和Δx＝aT2，可得a＝1.97 m/s2，代入μ＝，解得μ＝0.35. [答案]　(1)　(2)0.35 1．一套裝置涉及?？嘉鍌€(gè)

10、實(shí)驗(yàn) (1)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)；(2)驗(yàn)證牛頓第二定律；(3)探究動(dòng)能定理；(4)驗(yàn)證機(jī)械能守恒；(5)測定動(dòng)摩擦因數(shù)． 2．紙帶的三大應(yīng)用 (1)由紙帶確定時(shí)間 要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(打點(diǎn)周期為0.02 s)打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt＝0.1 s. (2)求解瞬時(shí)速度 利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這一段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度．如圖甲所示，第n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝. (3)用“逐差法”求加速度 如圖乙所示，因?yàn)閍1＝，a2＝，a3＝，所以a＝＝. 遷移一　研究勻變速直

11、線運(yùn)動(dòng) 1．(2019·洛陽高三統(tǒng)考)某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶，紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出． (1)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝________s. (2)由紙帶可知，小車的加速度為a＝________m/s2，在打D點(diǎn)時(shí)小車的速度vD＝________m/s(以上兩空保留兩位有效數(shù)字)，F(xiàn)到G的距離大約為________cm. (3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源頻率略低于50 Hz，但該同學(xué)仍按50 Hz計(jì)算小車的加速度，則測量得到的小車的加速度與真實(shí)

12、的加速度相比將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)． [解析]　(1)電源頻率為50 Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝0.1 s. (2)由紙帶數(shù)據(jù)可得Δx＝0.75 cm，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝aT2可得a＝＝ m/s2＝0.75 m/s2.也可用a＝求得a＝＝0.75 m/s2. 利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得vD＝＝＝0.40 m/s xEF＝19.65 cm－14.50 cm＝5.15 cm，xFG＝xEF＋Δx＝5.15 cm＋0.75 cm＝5.90 cm. (3)如果在

13、某次實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率f<50 Hz，則實(shí)際打點(diǎn)周期變大，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式Δx＝aT2，分析可知，測量的加速度與真實(shí)的加速度相比偏大． [答案]　(1)0.1　(2)0.75　0.40　5.90　(3)偏大 遷移二　探究加速度與受力的關(guān)系 2．(2019·重慶七校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組調(diào)試如圖1所示的裝置準(zhǔn)備探究加速度與受力的關(guān)系．已知小車的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電的頻率為50 Hz. (1)實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①按圖1所示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中動(dòng)滑輪與定滑輪及彈簧測力計(jì)相連的細(xì)線豎直； ②不掛砝碼和砝碼盤的情況下，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿

14、長木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，其目的是__________________； ③掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度； ④改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③，求得小車在不同合力作用下的加速度； ⑤彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為F，則小車所受合外力大小為________． (2)實(shí)驗(yàn)過程中，關(guān)于砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M的關(guān)系，下列說法正確的是________． A．M必須遠(yuǎn)大于m B．M必須遠(yuǎn)小于m C．M可以不用遠(yuǎn)大于m D．M必須等于m (3)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖2所示，則由該紙帶可求得小車的加速度為________m/s2. [解析]　(1)②

15、小車可以沿長木板勻速下滑，說明摩擦力與小車重力沿長木板方向的分力已平衡；⑤小車已平衡摩擦力，所受細(xì)線拉力即為小車所受合外力，而彈簧測力計(jì)直接測量細(xì)線拉力，故其讀數(shù)F等于小車所受合外力．(2)由(1)的分析可知，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)即為小車所受合外力，故C正確．(3)根據(jù)公式Δx＝aT2可知：(0.0751－0.0721) m＝2a(5T)2，解得a＝0.15 m/s2. [答案]　(1)②平衡摩擦力?、軫　(2)C　(3)0.15 熱點(diǎn)考向三　“橡皮條、彈簧”類實(shí)驗(yàn) 【典例】　某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌(帶兩個(gè)光電門和光電計(jì)時(shí)器)、帶有擋光條的滑塊、彈簧、砝碼、刻度尺等器材設(shè)計(jì)了一個(gè)探究彈簧彈性

16、勢能的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定在鐵架臺(tái)上，在上端的托盤中依次增加砝碼，測得相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.8 m/s2) 砝碼質(zhì)量(g) 50 100 150 彈簧長度(cm) 8.62 7.63 6.66 (2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示．用天平測出滑塊(含擋光條)的質(zhì)量m；將滑塊放在導(dǎo)軌上，調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)通過兩個(gè)光電門的速度大小________． (3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，讀出滑塊上的擋光條通過光電門的擋光時(shí)

17、間t. (4)重復(fù)(3)中的操作，得到與x的關(guān)系如圖丙所示． 為了計(jì)算被壓縮彈簧彈性勢能的大小，還必須知道的物理量是________________(寫出物理量及表示該物理量相應(yīng)的字母)，彈簧彈性勢能大小的表達(dá)式為Ep＝________. 由圖丙可知，與x成________關(guān)系，由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________________________________________________________________________成正比． [思路引領(lǐng)]　 [解析]　(1)表格中，當(dāng)砝碼質(zhì)量為50 g時(shí)，彈簧長度為8.62 cm，當(dāng)砝碼質(zhì)

18、量為100 g時(shí)，彈簧長度為7.63 cm，當(dāng)砝碼質(zhì)量為150 g時(shí)，彈簧長度為6.66 cm，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為x0，根據(jù)胡克定律F＝kx，有0.05 kg×9.8 m/s2＝k(x0－0.0862 m)，0.1 kg×9.8 m/s2＝k(x0－0.0763 m)，聯(lián)立兩式，解得k＝50 N/m. (2)通過光電門可以測量滑塊的瞬時(shí)速度．為使彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，導(dǎo)軌必須水平，因此滑塊自由滑動(dòng)時(shí)通過兩個(gè)光電門的速度大小相等． (4)釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能，擋光條通過光電門的時(shí)間t已知，還需要知道擋光條的寬度L，從而獲得滑塊脫離彈簧后的速度v，則滑塊脫

19、離彈簧時(shí)的動(dòng)能Ek＝m2；根據(jù)與x的關(guān)系圖可知，與x成正比，由動(dòng)能表達(dá)式可知，動(dòng)能與的平方成正比，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比． [答案]　(1)50　(2)相等　(4)擋光條的寬度L m2　正比例　壓縮量的平方 彈簧類問題數(shù)據(jù)處理方法 1．列表法：直接從表格數(shù)據(jù)中得到彈力F與伸長量x的比值是一個(gè)常數(shù)． 2．圖像法：以彈力F為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，可得到一條過原點(diǎn)的直線．作圖像時(shí)要使盡可能多的點(diǎn)在一條直線上，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對稱分布在直線兩側(cè)，如果遇到個(gè)別偏差較大的點(diǎn)屬誤差較大或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，應(yīng)舍去．如果橫坐標(biāo)是彈

20、簧的總長度，則畫出的F－x關(guān)系圖像不過原點(diǎn)，但是F－x圖像中傾斜直線的斜率都等于彈簧的勁度系數(shù)． 3．函數(shù)法：在誤差允許范圍內(nèi)，可寫出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關(guān)系式F＝kx.實(shí)際解題中常與圖像法配合使用，用得到函數(shù)式對比實(shí)際關(guān)系式以計(jì)算物理量等． 遷移一　驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1．(2019·河北六校聯(lián)考)完成以下“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要步驟： (1)如圖甲，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，記下結(jié)點(diǎn)O的位置，兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1、F2以及兩細(xì)繩的方向． (2)如圖乙，用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到_________

21、_______，記下細(xì)繩的方向(如圖丙中的c)，讀得彈簧測力計(jì)的示數(shù)F＝________. (3)如圖丙，按選定的標(biāo)度作出了力F1、F2的圖示，請?jiān)趫D丙中： ①按同樣的標(biāo)度作出力F的圖示． ②按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′. (4)若F′與F________________________________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證． [解析]　(2)用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，記下細(xì)繩的方向，由圖乙可讀得彈簧測力計(jì)的示數(shù)F＝4.0 N. (3)①作出力F的圖示如圖所示． ②根據(jù)力的平行四邊形定則，作出F1、F2的合力F′，如圖所示．

22、(4)若有F′與F在誤差允許范圍內(nèi)大小相等，方向相同，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證． [答案]　(2)同一位置O　4.0 N　(3)見解析　(4)在誤差允許范圍內(nèi)大小相等，方向相同 遷移二　探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 2．(2019·江西七校聯(lián)考)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)(刻度尺零刻度在上，且與彈簧上端對齊)，重力加速度為g. (1)彈簧自然懸掛，待彈簧靜止時(shí)，在彈簧下端每次增加質(zhì)量為m的鉤碼，彈簧下端的指針?biāo)肝恢靡来蜗陆郸1、Δx2、Δx3、Δx4、Δx5，則它們________(選填“依次增大”“依次減小”或“不變

23、”)．若懸掛5個(gè)質(zhì)量為m的鉤碼，彈簧共伸長Δx，則該彈簧的勁度系數(shù)k＝________.若使用刻度尺的最小分度為1 mm，記錄數(shù)據(jù)用cm作單位，則應(yīng)該保留________位小數(shù)． (2)若該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)作出的M(鉤碼的質(zhì)量之和)－L(彈簧下端的指針?biāo)肝恢玫目潭戎?圖像如圖乙所示，其中a、b為已知量，則彈簧的原長為________，勁度系數(shù)為________． (3)將彈簧一端固定置于水平桌面上，用外力F緩慢拉該彈簧自由端，當(dāng)彈簧伸長x0時(shí)，外力為F0，外力F做的功W＝________，彈簧的彈性勢能為________． [解析]　(1)根據(jù)胡克定律，在彈簧下端每次增加質(zhì)量

24、為m的鉤碼，彈簧下端的指針?biāo)肝恢靡来蜗陆迪嗟染嚯x，即Δx1＝Δx2＝Δx3＝Δx4＝Δx5.由胡克定律有F＝kx，可得k＝.根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，所用刻度尺的最小分度為1 mm，讀數(shù)要估讀到0.1 mm，記錄數(shù)據(jù)用cm作單位，則應(yīng)該保留兩位小數(shù)． (2)鉤碼的質(zhì)量之和為M，鉤碼的重力G＝Mg等于彈簧受到的拉力，由Mg＝kx＝k(L－L0)及圖乙可知，彈簧的原長為L0＝a，勁度系數(shù)為k＝. (3)當(dāng)彈簧伸長x0時(shí)，外力為F0，力F隨x變化的圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，圖線與橫軸所圍面積表示外力做的功，即W＝F0x0，根據(jù)功能關(guān)系，彈簧的彈性勢能為F0x0. [答案]　(1)不變　　兩　(2)a

25、　　(3)F0x0　F0x0 彈簧的彈性勢能計(jì)算公式E＝kx2在高考中不作定量要求，而彈簧多變是命題的絕好素材，所以很多功能問題采用了轉(zhuǎn)化的方法求解彈性勢能，即將彈性勢能的求解轉(zhuǎn)化為其他形式的能的求解. 高考熱點(diǎn)題型突破——力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通?？煞譃閮深悾? 第一類為通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出物理規(guī)律； 第二類為給出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，讓你選擇實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．第一類必須在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上下工夫，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，掌握物理量間的關(guān)系，得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律；第二類必須從已知規(guī)律入手，正確選擇測量的物理量，根據(jù)問題聯(lián)想相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，確定實(shí)驗(yàn)原理，選擇儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、

26、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理． 【典例】　(2019·河北名校聯(lián)盟)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度． 實(shí)驗(yàn)步驟： ①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G； ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示．在A端向右拉動(dòng)木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F； ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②； 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示： G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61 ④如圖乙所示，將木板固定在水平桌

27、面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h； ⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s. 完成下列作圖和填空： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F—G圖線． (2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________________________________________________________________________(保留2位有效數(shù)字)． (3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)． [審題指導(dǎo)]　

28、 第一步　讀題干—提信息 題干 信息 向右拉動(dòng)木板 說明滑塊與板之間是滑動(dòng)摩擦力 彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后 說明滑塊靜止，處于平衡狀態(tài) 最終停在木板上的D點(diǎn) 說明滑塊末速度為0 第二步　審程序—順?biāo)悸? [解析]　(1)如圖所示 (2)因彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后滑塊靜止，由題意知此時(shí)滑動(dòng)摩擦力f＝F，又因滑塊與板間壓力FN＝G，故由f＝μFN得F＝μG，即F－G圖線的斜率即為μ，由圖線可得μ＝k＝0.40. (3)設(shè)最大速度為v，從P下降h高度到滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過程中由動(dòng)能定理得0－mv2＝－μmg·(s－h(huán))，故有v＝. [答案]　(1)見解析圖 (2)0.40(0.38

29、、0.39、0.41、0.42均正確) (3) 靈活選取研究對象及解題過程是解題關(guān)鍵．本題重物P的重力未知，但著地后可單獨(dú)研究滑塊，除動(dòng)能定理外也可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題. 1．如圖甲所示為某探究小組設(shè)計(jì)的“用DIS測定動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．一長木板固定在水平桌面上，長木板上表面水平，輕彈簧水平放置在長木板上，其右端固定在長木板的C處，左端連一木塊，木塊上方固定有窄片P，當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，木塊在A點(diǎn)處，光電門(未畫出，用以測量窄片的遮光時(shí)間)固定在A點(diǎn)．第一次，將木塊向右壓縮彈簧使木塊移到B點(diǎn)處并由靜止釋放，木塊通過A處時(shí)記下窄片的遮光時(shí)間t1，測出木塊的質(zhì)量m1；第二次，在

30、木塊上方增加砝碼后，向右壓縮彈簧使木塊再次移到B點(diǎn)處并由靜止釋放，木塊通過A處時(shí)記下窄片的遮光時(shí)間t2，測出木塊和砝碼的總質(zhì)量m2；如此反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)．請回答下列問題．(已知重力加速度大小為g) (1)為了測量木塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有________． A．窄片的寬度d B．A、B兩點(diǎn)間的距離x C．木塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間t0 D．彈簧的勁度系數(shù)k (2)在坐標(biāo)紙上作出窄片遮光時(shí)間t的平方的倒數(shù)隨木塊質(zhì)量的倒數(shù)變化的關(guān)系圖像，如圖乙所示，根據(jù)圖線，求得木塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________，木塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程，彈簧對木塊做的總功W

31、F＝________.(用含a、b、g及還需要測量的物理量字母表示) [解析]　木塊通過A點(diǎn)時(shí)的速度大小v＝，t為窄片通過光電門的遮光時(shí)間，木塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程，根據(jù)動(dòng)能定理有WF－μmgx＝mv2－0，得＝·－，結(jié)合題圖乙得＝a，＝，得μ＝，WF＝，可見為測量μ，還需要測量x和d，故選AB. [答案]　(1)AB　(2)　 2．(2019·福州高三質(zhì)量抽測) 為了驗(yàn)證矩形線框自由下落過程上、下邊經(jīng)過光電門時(shí)機(jī)械能是否守恒，使用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．已知矩形線框用直徑為d的圓形材料做成．某次實(shí)驗(yàn)中矩形線框下邊和上邊先后經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間分別為t1和t2. (1)為完成該實(shí)

32、驗(yàn)，還需通過操作測量的物理量是________． A．用天平測出矩形線框的質(zhì)量m B．用刻度尺測出矩形線框下邊到光電門的距離h C．用刻度尺測出矩形線框上、下邊之間的距離L D．用秒表測出線框上、下邊通過光電門的時(shí)間間隔Δt (2)如果滿足關(guān)系式__________________(請用測量的物理量和已知量來表示，重力加速度為g)，則矩形線框自由下落過程上、下邊經(jīng)過光電門時(shí)機(jī)械能守恒． [解析]　(1)本實(shí)驗(yàn)是對線框經(jīng)過光電門過程的機(jī)械能是否守恒進(jìn)行驗(yàn)證，所以可以用圓形材料的直徑和通過光電門的擋光時(shí)間求得上、下邊通過光電門時(shí)的速度，并求得對應(yīng)的動(dòng)能，測出線框上、下邊之間距離L，求得

33、重力勢能的減少量，驗(yàn)證動(dòng)能的增加量是否等于重力勢能的減少量即可，選項(xiàng)C正確．(2)光電門記錄線框上、下邊經(jīng)過的擋光時(shí)間t2、t1，要將線框下、上邊通過光電門的平均速度視為線框下、上邊到達(dá)光電門的瞬時(shí)速度，則有v1＝、v2＝，如果滿足mgL＝mv－mv，即2－2＝2gL，則機(jī)械能守恒． [答案]　(1)C　(2)2－2＝2gL 專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十五) 1．(2019·全國卷Ⅰ)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究．物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出．在A、B、C

34、、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是____________點(diǎn)．在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為________m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數(shù)字)． [解析]　根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是A點(diǎn)．根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點(diǎn)對應(yīng)的刻度為1.20 cm，C點(diǎn)對應(yīng)的刻度為3.15 cm，D點(diǎn)對應(yīng)的刻度為5.85 cm，E點(diǎn)對應(yīng)的刻度為9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm.兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間T＝5× s＝0.10 s

35、，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得，打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2. [答案]　A　0.233　0.75 2．(2019·江蘇卷)某興趣小組用下圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理． (1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供實(shí)驗(yàn)選用： A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 B．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 為使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇________(選填“A”或“B”)． (2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔．實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入

36、沙子，直到小車開始運(yùn)動(dòng)．同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消除．同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)．看法正確的同學(xué)是________(選填“甲”或“乙”)． (3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼．接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，松開小車，小車運(yùn)動(dòng)．紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如下圖所示．圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，紙帶上A點(diǎn)的速度vA＝________m/s. (4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L.小車動(dòng)能的變化量可用ΔEk＝Mv算出．砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)中，小車的質(zhì)量應(yīng)________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“

37、接近”)砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用W＝mgL算出．多次測量，若W與ΔEk均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理． [解析]　(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力小于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力，實(shí)驗(yàn)時(shí)誤差小，故選B.(2)在砝碼盤中慢慢加入沙子直至小車開始運(yùn)動(dòng)，小車從靜止開始做加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)砝碼盤和沙子的總重力大于小車與長木板間的滑動(dòng)摩擦力，平衡摩擦力過度；輕推小車，小車做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可知，此時(shí)砝碼盤和沙子的總重力等于小車與長木板間的滑動(dòng)摩擦力大小，消除了摩擦力的影響，看法正確的是同學(xué)乙．(3)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．用刻度尺量出A左側(cè)第一

38、個(gè)點(diǎn)與A右側(cè)第一個(gè)點(diǎn)之間的距離l＝1.24 cm，再除以0.02 s×2＝0.04 s，可得vA＝0.31 m/s.(4)本實(shí)驗(yàn)中砝碼的重力近似等于小車所受的拉力．只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤、砝碼以及沙子的總質(zhì)量時(shí)，才可以將砝碼的重力當(dāng)成小車受到的合外力． [答案]　(1)B　(2)乙　(3)0.31(0.30～0.33都算對)　(4)遠(yuǎn)大于 3．(2019·武漢市示范高中聯(lián)考)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)．理論與實(shí)際都表明k＝，其中Y是一個(gè)由材料決定的常量． (1)在國際單位中，Y的單位應(yīng)該是_______

39、_． A．N B．m C. D. (2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像如圖所示．由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝________N/m.(保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)根據(jù)表達(dá)式k＝可知Y＝，勁度系數(shù)k的單位為N/m，L的單位為m，S的單位為m2，則Y的單位應(yīng)為N/m2，選項(xiàng)C正確．(2)由胡克定律可知，外力F與伸長量x之間的關(guān)系為F＝kx，外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像的斜率等于勁度系數(shù)k，則橡皮筋的勁度系數(shù)k＝＝ N/m＝5.0×102 N/m. [答案]　(1)C　(2)5.0×102 4．(2019·陜西省部分學(xué)校

40、摸底)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，該小組的同學(xué)完成了如下的操作： (1)首先利用螺旋測微器測出了小球的直徑，其示數(shù)如圖乙所示，則該小球的直徑d＝________cm. (2)將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放，測得小球先后通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間為Δt1和Δt2，則小球通過兩光電門的速度分別為v1＝________，v2＝________.(用所測量的物理量符號(hào)表示) (3)該小組的同學(xué)測出了兩光電門之間的距離為H，重力加速度用g表示，若小球的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為__________________________．(

41、用所測量的物理量符號(hào)表示) [解析]　(1)小球直徑：d＝3.5 mm＋0.01 mm×30.0＝3.800 mm＝0.3800 cm.(2)小球通過光電門1、2的速度分別為：v1＝、v2＝.(3)設(shè)小球質(zhì)量為m，在該過程中，小球的重力勢能減少量為mgH，小球的動(dòng)能增加量為m2－m2，若小球的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為mgH＝m2－m2，即：2gH＝2－2. [答案]　(1)0.3800　(2)　　(3)2gH＝2－2 5．(2019·濟(jì)南市高三質(zhì)量評估)空間站中不能利用天平測量質(zhì)量，為此某同學(xué)為空間站設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用來測量小球質(zhì)量．圖中彈簧固定在擋板上，光滑軌道

42、B處裝有光電門，可以測量出小球經(jīng)過光電門所用的時(shí)間．該同學(xué)設(shè)計(jì)的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d ②將彈簧左端固定在擋板上 ③小球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄壓縮量x ④由靜止釋放小球，測量小球離開彈簧后經(jīng)過光電門所用的時(shí)間t ⑤改變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟③、④多次 ⑥分析數(shù)據(jù)，得出小球的質(zhì)量 已知彈簧彈性勢能Ep＝kx2，k為勁度系數(shù)，x為形變量．該同學(xué)使用了一個(gè)已知?jiǎng)哦认禂?shù)為k0的彈簧進(jìn)行了上述實(shí)驗(yàn)，請回答下列問題． (1)步驟①中游標(biāo)卡尺示數(shù)情況如圖(b)所示，小球的直徑d＝________cm. (2)某一次步驟④中測得小球通過光電門所用的時(shí)間t為5

43、.00 ms，則此次小球離開彈簧時(shí)的速度v＝________m/s. (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中測得的物理量，可得小球的質(zhì)量m＝________.(用實(shí)驗(yàn)步驟①、③、④中測得的物理量和k0表示) [解析]　(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm＝1.14 cm.(2)由于小球經(jīng)過光電門的時(shí)間極短，因此小球經(jīng)過光電門的平均速度可近似為瞬時(shí)速度，等于小球離開彈簧時(shí)的速度，則v＝＝ m/s＝2.28 m/s.(3)小球被彈開的過程，由能量守恒定律得k0x2＝mv2＝m2，解得m＝. [答案]　(1)1.14　(2)2.28　(3) 6．(2019·

44、昆明市高三摸底)某小組的同學(xué)通過設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的輕彈簧從形變量為x到恢復(fù)原長的過程中，彈力做的功為W＝kx2”的結(jié)論． (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．將一輕彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌的左端，彈簧左端固定，讓彈簧處于自然狀態(tài)．在彈簧下面的氣墊導(dǎo)軌上水平固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度線與彈簧的左端剛好對齊，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x1，如圖甲所示． B．用彈簧測力計(jì)拉著彈簧右端水平向右緩慢移動(dòng)，當(dāng)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F時(shí)，彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x2，如圖乙所示(彈簧的形變在彈性限度內(nèi))．則此彈簧的勁度系數(shù)為________． C．在水平

45、氣墊導(dǎo)軌的右端合適位置安裝一個(gè)光電門(光電門與彈簧最左端的距離大于x1)，如圖丙所示． D．用天平測得小車(帶有遮光條)的質(zhì)量為m，用螺旋測微器測得遮光條寬度d的結(jié)果如圖丁所示，則d＝________mm. E．把小車置于氣墊導(dǎo)軌上，向左推小車使彈簧壓縮一段距離(彈簧與小車未拴接)，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x3，如圖丙所示(彈簧的形變在彈性限度內(nèi))．由靜止釋放小車，測得小車通過光電門時(shí)的遮光時(shí)間為Δt.小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度大小為________(用實(shí)驗(yàn)中所測物理量的符號(hào)表示)． (2)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若________＝________(用實(shí)驗(yàn)中所測物理量的符

46、號(hào)表示)，就可驗(yàn)證彈力做的功W＝kx2的結(jié)論． (3)同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)過程中有如下討論，其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是________． A．遮光條的寬度越小越好 B．把氣墊導(dǎo)軌左端墊起適當(dāng)高度來平衡摩擦力 C．計(jì)算彈簧勁度系數(shù)時(shí)，多次測量取平均值 D．向左推小車壓縮彈簧時(shí)，彈簧形變量越大越好 [解析]　(1)由題意知，彈簧的原長為x1，用彈簧測力計(jì)拉著彈簧緩慢向右移動(dòng)至x2位置時(shí)，彈簧伸長了Δx＝x2－x1，根據(jù)胡克定律有F＝k·Δx＝k(x2－x1)，因此彈簧的勁度系數(shù)為k＝；螺旋測微器的讀數(shù)由兩部分構(gòu)成，即固定讀數(shù)＋可動(dòng)讀數(shù)，所以d＝2.5 mm＋17.0×0.01 mm＝2.6

47、70 mm；由于遮光條較窄，因此可以用小車通過遮光條的平均速度來代替通過光電門的瞬時(shí)速度，所以有v＝.(2)小車的動(dòng)能是由彈性勢能轉(zhuǎn)化而來，由能量守恒知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若·(x1－x3)2＝m2，則說明彈力做的功為W＝kx2.(3)遮光條的寬度適當(dāng)?shù)男∮欣跍p小實(shí)驗(yàn)誤差，但并不是越小越好，因?yàn)閷挾忍?huì)導(dǎo)致測量誤差增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；應(yīng)用氣墊導(dǎo)軌時(shí)不需要平衡摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)時(shí)，多次測量有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，選項(xiàng)C正確；在實(shí)際操作時(shí)，向左推小車壓縮彈簧時(shí)，彈簧形變量太大，彈簧可能無法完全恢復(fù)原狀，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　(1)B.　D．2.670　E.　 (2)·(x1－x3)2　m2　(3)C 24