1、1题型研究二 实 验 题 如 何 创 满 分第一讲 力学实验基础命题点点点突破根基牢一、5 年高考统计分析明考情命题角度考题 考查内容 分值2017 卷 T22滴水计时器代替打点计时器、根据水滴位置确定运动状态、求瞬时速度和加速度5 分力学实验基本要求、研究匀变速直线运动及其“发展型实验”2017 卷 T22利用光电门分析滑块的运动、平均速度、速度公式、 vt 图像6 分探究弹力和弹簧伸长的关系及其“发展型实验”2014 卷 T23探究弹簧劲度系数与长度(圈数)的关系、数据处理、图像分析9 分2018 卷 T22测量弹簧的劲度系数、游标卡尺读数5 分弹簧测力计的使用、验证力的平行四边形定则及其
2、“发展型实验”2017 卷 T22测力计读数、作图、平行四边形定则6 分2016 卷 T23作图、 an 图像分析、数据计算、平衡摩擦力、牛顿第二定律、整体隔离法10 分验证牛顿运动定律及其“发展型实验”2014 卷 T22作图、误差分析、提出改进措施、整体隔离法、牛顿第二定律6 分探究动能定理及其“发展型实验”验证机械能守恒定律及其“发展型实验”2016 卷 T22通过自由落体运动分析纸带点迹求解速度、加速度，根据牛顿第二定律求交流电频率5 分验证动量守恒定律及其“发展型实验”2014 卷T35(2)光电计时器、打点计时器、动量守恒定律、误差计算10 分22018 卷 T23测动摩擦因数、弹
3、簧秤的读数、作图、图像分析、平衡条件9 分2018 卷 T22测反应时间、自由落体规律、减小误差的措施6 分2016 卷 T22探究弹簧的弹性势能、实验步骤、通过纸带求速度6 分2015 卷 T22测玩具小车过凹形桥最低点的速度、托盘秤读数、牛顿第二定律6 分 力学“创新型实验”2015 卷 T22通过纸带求加速度、速度，根据牛顿第二定律求动摩擦因数6 分二、实验关键问题归纳抓共性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、验证动量守恒定律等，这些实验都离不开力、长度、速度或加速度
4、的测量，离不开让物体运动起来。其中长度的测量可用刻度尺、游标卡尺或螺旋测微器，现对力、速度、加速度的测量方法及使物体由静止开始运动的方法加以分析。(一)把力测出来方法 仪器器材 应用举例基本法 测力计力传感器 验证力的平行四边形定则等平衡法 测力计、天平 探究弹力和弹簧伸长的关系等替代法 天平 验证牛顿运动定律，探究动能定理等(二)让物体动起来方法 操作 应用举例牵引法重物拉线跨过定滑轮牵引小车或滑块在轨道上运动研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，探究动能定理等弹射法小车或滑块在伸长的橡皮筋作用下由静止射出探究动能定理等3物体在压缩的弹簧作用下由静止射出探究弹性势能等落体法 重物自由落体验证
5、机械能守恒定律，测量重力加速度等自滑法物体由静止无初速释放后沿斜面下滑验证牛顿运动定律，探究动能定理，验证动量守恒定律等(三)把速度测出来方法 主要仪器器材 操作 应用举例纸带法交流电源、打点计时器、刻度尺测出计数点间距，由打出某点前后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度光电门法光电门、螺旋测微器或游标卡尺测出遮光条的宽度及遮光时间，由遮光时间内的平均速度代替物体经过光电门时的速度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，验证动量守恒定律等续表方法主要仪器器材 操作 应用举例竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺验证动量守恒定律等平抛法 弹簧、刻度尺、天平
6、测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度探究弹性势能等力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度探究动能定理，验证机械能守恒定律等圆周法竖直平面内的圆弧轨道、力传感器、天平等 反过来由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度探究向心力等(四)把加速度测出来4方法 原理与操作 应用举例利用纸带或频闪照片，以最常见的 6 段位移为例，逐差法计算加速度的公式为 a x4 x5 x6 x1 x2 x39T2公式法 由物体运动轨道上的两光电门分别测出两个时刻的速度及对应位移，根据 v2 v022 ax 计算加速度算出选定计数点的速度
7、，建立 vt 图像，由图像斜率计算加速度图像法根据 v0 at 建立 t 图像，由图像斜率计算加速度，但要注意，xt 12 xt加速度等于图像斜率的 2 倍，此外纵轴截距表示初速度研究匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，测重力加速度等三、常考实验练中自检查缺漏实验一 探究弹力和弹簧伸长的关系测出弹簧在弹性限度内的伸长量或伸长后的长度及对应弹力，作出弹力与伸长关系图像，或作出弹力与弹簧长度关系图像。若图像为直线，说明弹簧的弹力与伸长量成正比，图像斜率表示弹簧的劲度系数。对点训练1(2018银川一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻弹簧连接起来进行探究(如图)。(1)某次测量如图
8、所示，指针示数为_ cm。(2)在弹性限度内，将 50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针 A、 B 的示数 LA和 LB，用下表中数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m (重力加速度 g 取 10 m/s2)；由表中数据_(选填“能 ”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数。 钩码数 1 2 3 4LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36解析：(1)刻度尺读数需估读到最小刻度的下一位，指针示数为 16.00 cm。(2)由表格中的数据可知，当弹力的变化量 F0.5 N 时，弹簧形变量的变化量为 x4.02 cm，根据胡克定律
9、知： k1 N/m12.4 N/m；结合 LA和 LB示数的 F x 0.50.040 2变化，可以得出弹簧形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧的劲度系数。答案：(1)16.00(15.9516.05 均可)5(2)12.4(12.212.6 均可) 能实验二 验证力的平行四边形定则先用两个弹簧测力计互成角度的拉橡皮条，再用一个弹簧测力计将橡皮条拉到同一结点位置，分别记下测力计的示数 F1、 F2和 F及细绳套的方向，并用同一标度分别作出力的图示，并用平行四边形定则作出 F1、 F2的合力 F，然后比较合力 F 与 F的大小和方向。对点训练2(2018聊城二模)在验证力的平行
10、四边形定则的实验中，某同学进行的实验步骤是：a如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的 A 点，另一端栓上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计；b沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为 O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力 F1、 F2的大小，用笔在两绳的拉力方向上分别标记 B、 C 两点，并分别将其与 O 点连接，表示两力的方向；c再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至 O 点，记录其拉力 F 的大小并用上述方法记录其方向。(1)步骤 b、c 中，都将橡皮筋的活动端拉至 O 点，这样做的目的是_。(2)图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示
11、，其中_是 F1和 F2合力的实际测量值。(3)某次测量如图丙所示，两个弹簧测力计 M、 N 的拉力方向互相垂直，即 90。若保持弹簧测力计 M 的示数不变，当角 由图中所示的值逐渐减小时，要使橡皮筋的活动端仍在 O 点，可采用的办法是_。A增大 N 的示数，减小 角B减小 N 的示数，减小 角C减小 N 的示数，增大 角D增大 N 的示数，增大 角解析：(1)用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至 O 点，这样做的目的是与F1、 F2共同作用的效果相同。(2)F1和 F2合力的实际测量值是用一根弹簧测力计拉的，不是根据平行四边形定则作6出的，故 F 是 F1和 F2合力的实际测量值。(3)由
12、题意可知：保持 O 点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计 M 的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形，画出受力分析图如图所示。所以由图可知 角逐渐变小时， N 的示数减小，同时 角减小。答案：(1)使 F 与 F1、 F2共同作用的效果相同(2)F (3)B实验三 研究匀变速直线运动选择匀变速直线运动规律或推论，测出与加速度有关的物理量，再由实验原理计算加速度，或利用测得量作出有关的线性图像，再由图像斜率计算加速度，注意并不一定斜率就等于加速度，比如 t 图像中加速度等于斜率的 2 倍。xt对点训练3(2018梅州二模)如图甲所示，是研究小车做匀变速直线运动规律的实验装置，打点计时器
13、所接的交流电源的频率为 f50 Hz，试问：(1)实验中，必要的措施是_。A细线必须与长木板平行B小车必须具有一定的初速度C小车质量远大于钩码质量D必须平衡小车与长木板间的摩擦力(2)如图乙所示， A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 是刚打好的纸带上 7个连续的点。从图乙中可读得 s6_ cm，计算 F 点对应的瞬时速度的表达式为 vF_。(3)如图丙所示，是根据实验数据画出的 v22s 图线( v 为各点的速度大小)，由图线可知小车运动的加速度为_ m/s2。(保留两位有效数字)解析：(1)实验中，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，选项 A 正确；实验中让小车由静止释放，不需要初速
14、度，选项 B 错误；此实验不需要使得小车质量远大于钩码7质量，选项 C 错误；此实验没必要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项 D 错误。(2)从题图乙中可读得 s66.00 cm，计算 F 点对应的瞬时速度的表达式为vF 。s6 s42T f s6 s42(3)由图线可知小车运动的加速度为a m/s20.50 m/s 2。 v22s 1.50 0.252510 1答案：(1)A (2)6.00 (3)0.50(0.02)f s6 s42实验四 验证牛顿运动定律控制物体质量不变，改变合力测出对应加速度，作出加速度与合力图像，若图像为过原点的倾斜直线，说明在质量一定时加速度与合力成正比；控制物体所受
15、合力不变，改变物体质量测出对应加速度，作出加速度与质量倒数图像，若图像为过原点的倾斜直线，说明在合力一定时加速度与质量成反比。对点训练4如图 1 为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。图中 A 为小车， B 为砝码及砝码盘， C 为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接 50 Hz 交流电。小车 A 的质量为 M，砝码及砝码盘 B 的质量为 m。(1)下列说法正确的是_。A实验时应先平衡摩擦力，以后改变小车质量时，不必重新平衡摩擦力B实验时应先接通电源后释放小车C细线的拉力等于砝码及砝码盘 B 的重力D小车 A 的质量不变，不断增加砝码及砝码盘 B 的质量，
16、小车的加速度不会超过重力加速度 g(2)实验后，测得的 aF 图像为如图 2 中的图线丙，图线不经过坐标原点的原因是_。解析：(1)平衡摩擦力后假设木板倾角为 ，则有： f mgsin mg cos ， m 约掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故 A 正确；实验时应先接通电源后释放小车，故 B 正确；实际上细线的拉力 F Ma mg，故 F mg，故 C 错误；加速度 a ，随 m 的MM m mgM m gMm 18增大小车的加速度逐渐增大且无限趋近于 g，不会超过 g，故 D 正确。(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，小车不动的情况。故图线丙说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
17、答案：(1)ABD (2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足实验五 探究动能定理测出物体运动过程中合力的功，测出做功始末物体的速度、物体的质量，计算出做功始末物体动能增量，比较动能增量与合力的功，看两者是否相等。或作出动能增量与合力的功关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。对点训练5(2019 届高三青岛模拟)某同学用如图甲所示的装置，研究细绳对小车的拉力做功与小车动能变化的关系。通过改变动滑轮下所挂钩码的个数可以改变细绳对小车的拉力，实验所用钩码质量均为 m。(1)关于本实验，下列说法正确的是_。A实验时，小车应靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数B本
18、实验不需要平衡摩擦力C实验过程中，动滑轮和所挂钩码所受的重力等于弹簧测力计示数的 2 倍D实验中不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量(2)某次实验时，所挂钩码的个数为 2 个，记录的弹簧测力计示数为 F，小车质量为M，所得到的纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为 T，两相邻计数点间的距离分别为 s1、 s2、 s3、 s4，该同学分析小车运动过程中的 BD 段，在操作正确的情况下应该有等式_成立。解析：(1)实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故 A 错误；探究外力做功与速度变化关系的实验，要求合力为拉力，所以要平衡摩擦力，故
19、 B 错误；实验过程中，设所挂钩码和动滑轮的质量为m，根据牛顿第二定律可知 a ，动滑轮和所挂钩码所受的重力大于弹簧测力计m g 2Fm示数的 2 倍，故 C 错误；拉力可以由弹簧测力计测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于小车的质量，故 D 正确。(2)小车运动过程中的 BD 段合力做功为 W F(s2 s3)，动能的变化量 Ek MvD2129MvB2 M 2 M 2，所以操作正确的情况下应该有等式 F(s2 s3)12 12(s3 s42T ) 12(s1 s22T )M 2 M 2。12(s3 s42T ) 12(s1 s22T )答案：(1)D (2) F(s2 s3) M 2 M
20、212(s3 s42T ) 12(s1 s22T )实验六 验证机械能守恒定律物体只在重力做功的情况下运动，测出运动过程中两个状态的速度，算出减少的重力势能与增加的动能，比较两者是否相等。或作出重力势能减少量与动能增加量关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。运动物体质量是否需测出，视具体实验而定。对点训练6(2018西安联考)用如图甲所示的实验装置验证 m1、 m2组成的系统机械能守恒， m2从高处由静止开始下落， m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4 个打点(图中未标
21、出)，计数点间的距离如图乙所示。已知 m150 g、 m2150 g，则(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v5_ m/s。(2)在打点 05 过程中系统动能的增加量 Ek_ J，系统重力势能的减少量 Ep_ J(取当地的重力加速度 g10 m/s 2)。(3)若同学作出的 v2h 图像如图丙所示，则当地的实际重力加12速度 g_ m/s 2。解析：(1)根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可以知道打下计数点 5 时的速度为：v5 m/s2.4 m/s。x462T 0.216 0.26420.1(2)在打点 05 过程中系统动能的增
22、量 Ek (m1 m2)v20.576 J；12系统重力势能的减小量等于物体重力做的功，故： Ep( m2 m1)gh0.60 J。(3)根据机械能守恒知： (m1 m2)v2( m2 m1)gh1210解得： v2 gh gh gh12 m2 m1m1 m2 100200 12所以图像的斜率大小表示 k g 4.85，12 5.821.2所以 g9.7 m/s 2。答案：(1)2.4 (2)0.576 0.60 (3)9.7实验七 验证动量守恒定律本实验可利用不同的方案验证，具体如下：实验方案 实验装置利用气垫导轨完成一维碰撞实验滑块速度的测量 v x t用两摆球碰撞验证动量守恒定律摆球速度
23、的测量 v 2gh在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律小车速度的测量 v x t利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律速度与平抛运动的水平位移成正比对点训练7(2018湖南衡阳三次联考)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。在足够大的水平平台上的 A 点放置一个光电门。水平平台上 A 点右侧摩擦很小，可忽略不计，左侧为水平面，当地重力加速度大小为 g。采用的实验步骤如下：11A在小滑块 a 上固定一个宽度为 d 的窄挡光片；B用天平分别测出小滑块 a(含挡光片)和小球 b 的质量 ma、 mb；C在 a 和 b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻短弹簧，静止放置在平台上；
24、D细线烧断后， a、 b 瞬间被弹开，向相反方向运动；E记录滑块 a 通过光电门时挡光片的遮光时间 t；F小球 b 从平台边缘飞出后，落在水平地面的 B 点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度 h 及平台边缘铅垂线与 B 点之间的水平距离 s；G改变弹簧压缩量，进行多次测量。(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度为_ mm。(2)该实验要验证“动量守恒定律” ，则只需验证 a、 b 两物体弹开后的动量大小相等，即 _ (用上述实验所涉及物理量的字母表示)。解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为 3.5 mm，可动刻度读数为 0.015.0 mm0.050 mm，所以最终读
25、数为：3.5 mm0.050 mm3.550 mm。(2)烧断细线后， a 向左运动，经过光电门，根据速度公式可知， a 经过光电门的速度为： va ；故 a 的动量为：dtpa madtb 离开平台后做平抛运动，根据平抛运动规律可得：h gt212s vbt解得： vb sg2h动量大小： pb mbsg2h若动量守恒，设向右为正，则有：0 mbvb mava即 ma mbs 。dt g2h答案：(1)3.550 (2) ma mbsdt g2h128(2018河南名校二模)如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度 d 如图乙所示，则 d
26、_ mm。(2)质量为 m2的滑块 2 静止放在水平气垫导轨上光电门的右侧，质量为 m1的滑块 1从光电门的右侧向左运动，穿过光电门与滑块 2 发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门，滑块 2 与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块 1 穿过光电门后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块 1 通过光电门的时间 t、滑块 2 和滑块 1 依次通过光电门的时间 t2和 t1。本实验中两个滑块的质量大小关系应为_。若等式_成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒(用题中的所给的字母表示)。解析：(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d1.3 cm0.05 mm1613.
27、80 mm。(2)滑块 1 穿过光电门 1 的速度： v ；滑块 1 穿过光电门 2 的速度： v1 ；滑d t d t1块 2 穿过光电门 2 的速度： v2 ；若动量守恒，则 m1 m1 m2 ，即 d t2 d t d t1 d t2 m1 t ；为防止碰后 m1反弹，则两滑块的质量关系是 m1m2。m1 t1 m2 t2答案：(1)13.80 (2) m1 m2 m1 t m1 t1 m2 t2力学实验基础保分练 1(2018全国卷)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确13对齐的装置，简
28、化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为 1.950 cm；当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为_ cm。当地的重力加速度大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_ N/m(保留三位有效数字)。解析：标尺的游标为 20 分度，精确度为 0.05 mm，游标的第 15 个刻度与主尺刻度对齐，则读数为 37 mm150.05 mm37.75 mm3.775 cm。弹簧形变量 x(3.7751.950)cm1.825 cm，砝码平衡时， m
29、g kx，所以劲度系数 k N/m53.7 N/m。mgx 0.1009.801.82510 2答案：3.775 53.72(2018天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为 5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个
30、测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置 O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。14解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故 A 错误。同一次实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点 O 的位置应相同，不同次实验结点 O 的位置可以不同，故 B 正确。为减小弹簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故 C 正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D 错误。(2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两
31、分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选 B。答案：(1)BC (2)B3(2019 届高三烟台模拟) A、 B 两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。(1)实验装置如图甲所示，打出了一条纸带如图乙所示，计时器所用交流电源的频率为50 Hz，从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为_ m/s 2(结果保留两位有效数字)。(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别得到如图丙中 A、 B 两条直线，图线斜率为_，则 A、 B 两同学用的小车与木
32、板间的动摩擦因数的关系为 A_ B(选填“大于” “小于”或“等于”)。解析：(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带，用公式 x at2求解加速度，关键弄清公式中各个量的物理意义， x 为连续相等时间内的位移差， t 为连续相等的时间间隔，如果每 5 个点取一个点，则连续两点的时间间隔为 t0.1 s， x(6.496.34)10 2 15m1.510 3 m，得加速度 a0.15 m/s 2。(2)当没有平衡摩擦力时有： F f ma，故 a g ，即图线斜率为 ，纵轴截距的Fm 1m大小为 g ，观察图线可知 A B。答案：(1)0.15 (2)小车质量的倒数 大于4(2018河南南阳一中
33、模拟)下面几个实验都用到了打点计时器。运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验(1)运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验是否需要平衡摩擦阻力？_(选填“是”或“否”)。(2)如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用交流电的频率为 50 Hz，图中刻度尺的最小分度为 1 mm，请问该条纸带是以四个实验哪一个实验时得到的？_(填实验的代码)。(3)由如图丁的测量，打 C 点时纸带对应的速度为_ m/s(保留三位有效数字)。
34、解析：(1)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，小车存在阻力，对其规律的研究没有影响，因此不需要平衡摩擦力。(2)根据推论公式 x aT2可以判断物体做匀变速直线运动，并求出加速度 a9.80 m/s 2，由加速度大小可知，纸带属于验证机械能守恒定律的实验得到的。xCE xAC4T2(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，vC m/s1.50 m/s。xBDtBD 0.136 0.0760.0416答案：(1)否 (2) (3)1.50(1.491.52 均可)5(2018齐鲁名校协作体联考)某同学利用倾斜气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示。
35、其主要实验步骤如下：a用游标卡尺测量挡光条的宽度 l，结果如图乙所示；b读出导轨标尺的总长 L0，并用直尺测出导轨标尺在竖直方向的高度 H0；c读出滑块释放处挡光条与光电门中心之间的距离 s；d由静止释放滑块，从数字计时器(图甲中未画出)上读出挡光条通过光电门所用的时间 t。回答下列问题：(1)由图乙读出 l_ mm。(2)_(选填“有”或“没有”)必要用天平称出滑块和挡光条的总质量 M。(3)多次改变光电门位置，即改变距离 s，重复上述实验，作出 随 s 的1t2变化图像，如图丙所示，当已知量 t0、 s0、 l、 H0、 L0和当地重力加速度 g 满足表达式 _时，可判断滑块下滑过程中机械
36、能守恒。1t02解析：(1)游标尺上共有 20 小格，精确度为 0.05 mm，用游标卡尺测量挡光条的宽度 l8 mm0.054 mm8.20 mm。(2)欲验证机械能守恒定律，即 Mgssin M 2， 为气垫导轨与水平面间的夹角，12(lt)只需验证 gssin 2，可见没有必要测量滑块和挡光条的总质量 M。12(lt)(3)由几何知识得 sin ，当 s s0， t t0时有 。H0L0 1t02 2gH0s0L0l2答案：(1)8.20 (2)没有 (3) 2gH0s0L0l26(2018东北三省四市二模)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块
37、悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用两个光电门以及滑块 A 和 B 来探究动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：17a用天平分别测出滑块 A、 B 的质量 mA、 mBb调整气垫导轨，使导轨处于水平c给 B 一个水平向左的初速度，记录 B 通过光电门 2 的挡光时间为 tBd B 与静止在导轨上的 A 发生碰撞后， A 向左运动通过光电门 1 的挡光时间为 tA， B向右运动通过光电门 2 的挡光时间为 tB(1)实验中测得滑块 B 上遮光条的宽度为 dB，还应测量的物理量是_。(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式_成立，即可验证动量守恒定律。解析：(1
38、)由于滑块上遮光条的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度，所以还应测量的物理量是滑块 A 上遮光条的宽度 dA。(2)由于系统水平方向所受合外力为 0，故系统水平方向动量守恒，在碰撞前系统的动量为 mB ，取向左为正方向，故在碰撞后系统的动量为 mA mB ，则根据动量守恒有：dBtB dAtA dBtBmB mA mB ，即可验证动量守恒定律。dBtB dAtA dBtB答案：(1)滑块 A 上遮光条的宽度 dA(2)mB mA mB dBtB dAtA dBtB7(2018保定一模)几个同学在旱冰场闲聊时说起了滑旱冰的物理学知识，于是大家想要粗略验证动量守恒定律，设计好方
39、案后按下列步骤进行：a在宽阔水平的场地上选取两个基准点为原点，分别沿相反方向画射线，选取一定长度为标度画上刻度；b两个同学穿好旱冰鞋分别站立在一个原点上，对推，旁边同学用智能手机跟拍；c改变对推人数，比如一方两个同学相互抱住，另一方一个同学，旁边同学拍下运动场景；d选取同学的运动轨迹基本沿着射线的视频，从视频中得到一些相关数据。请回答：(1)要完成实验目的，选出下列你认为需要用到的数据_。A本地重力加速度 gB对推双方的质量 m1、 m2C对推双方滑行的标度数目 n1、 n2D互推过程的时间18E旱冰鞋与地面之间的摩擦因数 (2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式_。(3)写出可能影响验证
40、的某一个因素_。解析：(1)要验证的关系是： m1v1 m2v2；而 v1 ， v2 ，即 m1 m22an1 2an2 2an1，即 m1 m2 。则需要用到的数据是：对推双方的质量 m1、 m2以及对推双方滑2an2 n1 n2行的标度数目 n1、 n2，故选 B、C。(2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式为 m1 m2 。n1 n2(3)可能影响验证的某一个因素：双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等。答案：(1)BC (2) m1 m2 (3)双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整n1 n2程度不同；对推
41、过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等8(2018开封模拟)某同学验证动能定理的实验装置如图甲所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为 m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上 B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为 t， d 表示遮光片的宽度， L 表示 A、 B 两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦，用 g 表示重力加速度。(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度d_ cm。(2)该同学首先调整导轨倾角，易
42、拉罐内盛上适量细沙，用细绳通过滑轮连接在滑块上。让滑块恰好在 A 点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为_(用题目中所给的物理量符号表示)。(3)为验证从 A B 过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为_(用题目中所给的物理量符号表示)。解析：(1)宽度 d(110.4)mm11.4 mm1.14 cm。(2)由于滑块在 A 点静止，因此滑块的下滑分力等于易拉罐及细沙的总重力 mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，其受到的合外力等于 mg。(3)本实验应该验证 mgL Mv2，而到达 B 点时的速度 v ，代入可得 mgL M 2。12 d
43、t 12(dt)19答案：(1)1.14 (2) mg (3) mgL M12d2t2第二讲 力学实验创新命题点系统归纳思维活近几年高考实验追求创新变化的命题态势持续不变，而且这些创新型问题都能在教材中找到原型，下面以 3 个常考的创新点为例，选摘经典问题结合教材内容感悟高考命题的变化及对策。创新点一 测定重力加速度重力加速度的测定是力学实验的创新热点，可有以下几种常见方案。利用落体测重力加速度(忽略阻力) 运动组合 物体系统匀速圆周运动计时， x gT2(也可以测量转速)(m1 m2)12v2( m2 m1)gh打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图像法求 g光电门计时，原理为v2
44、v022 gx(也可以利用频闪照片)滴水法计时，原理为 h ，gt22可以利用图像求g 再创新：可以验证牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律创新演练1(2019 届高三贵阳模拟)某同学用如图甲所示装置测量重力加速度 g，所用交流电频率为 50 Hz，在所选纸带上取某点为 0 号计数点，然后每 3 个点取一个计数点，所测量数据及其标记符号如图乙所示。该同学用两种方法处理数据( T 为相邻两计数点的时间间隔)：方法 A：由 g1 ， g2 ， g5 取平均值 g8.667 m/s 2；x2 x1T2 x3 x2T2 x6 x5T2方法 B：由 g1 ， g2 ， g3 取平均值 g8.673 m
45、/s 2。x4 x13T2 x5 x23T2 x6 x33T2从数据处理方法看，选择方法_(选填“A”或“B”)更合理，方法 A 中对实验20结果起作用的数据有_(选填 x1、 x2、 x3、 x4、 x5、 x6)；本实验误差的主要来源有_(写出两条)。解析：在方法 A 中，根据数学知识可知， ，只有gg1 g2 g3 g4 g55 x6 x15T2x1、 x6起作用；方法 B： ，因此六组数gg1 g2 g33 x4 x5 x6 x1 x2 x39T2据都起作用，故方法 B 数据应用充分，更合理一些。这样可以减少实验的偶然误差。本实验误差的主要来源有：空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等。答案：B x1、 x6 空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力，交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等2(2018淄博二模)某同学用如图甲所示实验装置来测量重力加速度。在水平放置的气垫导轨上有一带
