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1、专题 力学实验,1.实验一：研究匀变速直线运动2.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系3.实验三：验证力的平行四边形定则4.实验四：验证牛顿运动定律5.实验五：探究动能定理6.实验六：验证机械能守恒定律,1.学会正确使用的仪器主要有：刻度尺、天平、秒表、电火花计时器、电磁打点计时器、弹簧测力计等.2.理解各实验原理，并能根据实验原理进行正确的实验操作.还要会一些简单的创新实验.3.掌握常用的实验方法，例如控制变量法、图象法处理数据.,4.了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在力学实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差，但要知道如何采取措施尽可能地减小
2、误差.5.知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果,间接测量的有效数字运算不作要求.,研究匀变速直线运动【典例1】(2012山东高考)某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.,(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速.(2)计数点5对应的速度大小为_m/s，计数点6对应的速度大小为_m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中
3、加速度的大小为a=_m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(选填“偏大”或“偏小”).,【审题视角】解答本题应明确以下三点:【关键点】(1)从点迹的间距正确判断物块的运动情况.(2)中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度.(3)正确应用逐差法公式s=aT2解题.,【精讲精析】(1)由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2 cm，而计数点6、7之间的距离比计数点5、6之间的距离多1.27 cm，故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速.(2)计数点5对应的速度物块做加速运动时加速度大小,(3)物块做减速运动时的加速度大小为
4、由牛顿第二定律得：mg=ma，所以 由于除去物块与桌面间的摩擦力，纸带还受到摩擦力的作用，故计算结果比动摩擦因数的真实值偏大.答案：(1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大,【命题人揭秘】 处理纸带数据应明确三个问题(1)每相邻两个计数点之间所对应的打点的时间间隔；(2)瞬时速度的求解方法；(3)根据“逐差法”求加速度.,探究弹簧弹力大小与伸长量的关系【典例2】(2011安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出.(g=9.8 m/s2),(1)作出m
5、-l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为_ N/m.【审题视角】分析该题的关键是：【关键点】(1)明确坐标轴所表示的物理量及单位.(2)明确描点画线的原则.(3)分析图线斜率的物理意义.,【精讲精析】(1)如图所示，让直线通过尽可能多的点，使不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧;,(2)由胡克定律得mg=kl,故从图线中取两相距较远的点，代入上式得:答案：(1)见精讲精析 (2)0.2500.255,【命题人揭秘】本题考查“探究弹力和弹簧伸长的关系”.重在考查学生利用图象处理数据的能力.该实验探究应注意以下几点：(1)所挂砝码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度.要注意观察，适可而止.
6、(2)每次所挂砝码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上描的点尽可能稀，这样作出的图线精确.(3)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使不能落在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧.(4)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.,验证力的平行四边形定则【典例3】(2011江苏高考)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.,(1)本实验用的弹簧测力计示数的
7、单位为N，图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_.(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法.,【审题视角】解答该题应注意：【关键点】(1)弹簧测力计的读数要求.(2)当测知重物M的重量后，作用于O点的三力大小、方向确定，由此判定是否使O静止于同一位置.,【精讲精析】(1)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6 N.(2)要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合
8、力与M的重力等大反向，所以应测量M的重力.为减小测量误差应该做到弹簧测力计使用前校零，拉线的方向与木板平面平行，A、B、C对.改变拉力进行多次实验，O点位置可以不同，D错.,(3)A的拉力超过其量程，为减小A的数值，有多个方法，例如：使B拉力减小，减小M的重力大小，A换成量程更大的弹簧测力计，改变B的拉力方向等.答案：(1)3.6 (2)D(3)使B拉力减小；减小M的重力大小；A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等(任选两种),【命题人揭秘】本题考查验证力的平行四边形定则，意在考查学生的实验与探究能力.该题是在课本实验基础上迁移创新而来,要求学生不能生搬硬套,要灵活地根据实验要求进行判
9、断分析.体现了高考对实验能力的要求,即能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.,加速度的分析测定【典例4】(2011新课标全国卷)利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变,光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值，所得数据如表所示.,完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块
10、加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出 图线；,【审题视角】解答该题的思路是：【关键点】(1)根据运动学公式，写出a与v1、s和t之间的关系式.(2)由以上公式变形得出 关系式，然后分析斜率的意义.,(3)由所画出的 图线，得出滑块加速度的大小为a=_m/s2(保留2位有效数字).,【精讲精析】(1)由运动学公式 从此式可知， 图线是一条斜率为负数的直线.(2)根据题目提供的数据按进行处理，把处理的数值对应描点，然后用一条直线连接这些点，所得图象如图所示.,(3)由图线知斜率绝对值为又从
11、斜率的绝对值为故有 即a=2.0 m/s2.答案：(1)(2)见精讲精析图 (3)2.0(1.82.2范围内均正确),【命题人揭秘】本题主要考查学生处理实验数据的能力.通过物理公式得出所研究的图象纵横坐标物理量关系,然后分析图线的斜率的意义.该题中，是由 得出结论 由此可知a的大小为图象斜率的2倍.,验证机械能守恒定律【典例5】(2010新课标全国卷)如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题：,(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_.(填入正确选项前的字母)A.米尺 B.秒表C.012 V的直流
12、电源 D.012 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有_.(写出两个原因),【审题视角】解答本题时应注意以下两点：【关键点】(1)明确验证机械能守恒定律的实验原理，在此基础上选择实验器材.(2)能够分析本实验的误差来源. 【精讲精析】(1)用米尺测量纸带两点间的距离，故选A.打点计时器需要低压交流电源供电，故选用D项交流电源，不选低压直流电源C.打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，故不选B.,(2)纸带与打点计时器之间有摩擦和下落过程有空气阻力，这将导致增加的动能小于减少的重力势能；用米尺测量纸带上点距读数时存在误差,这属于偶然误差；交流电频率不稳定，计时点之间时间间隔不均匀等.答案：(1
13、)A、D (2)纸带与打点计时器之间有摩擦；下落过程有空气阻力；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差；交流电频率不稳定(任选其二),【命题人揭秘】本题用验证机械能守恒定律的实验命题，考查考生对实验器材的选择和实验误差的分析.选择实验器材的依据是实验原理，所以理解实验原理是做好一个实验的重中之重.本实验原理是以自由落体运动情景为载体，因为从理论上分析，在自由落体运动中只有重力做功，机械能守恒，重力势能转化为动能，检验下落过程减少的重力势能是否等于增加的动能，即检验 其中质量可以约去，不必测量重锤质量.,验证牛顿第二定律【典例6】(2010山东高考)请完成以下三小题.某同学设计了如图所示的装置来探
14、究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.,再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_.(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示
15、数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是_.,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_.a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度,【审题视角】解答本题应注意以下三点：【关键点】(1)根据实验原理分析该实验中提供的测量合外力的方法.(2)能够分析误差来源并采取措施尽可能减小.(3)该实验未平衡摩擦力，而是测出滑动摩擦力，体会加水法与挂钩码相比的好处.,【精讲精析】(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量d、t，取平均值.(2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水瓶的质量m，此时可认为绳上的拉力T近似等于弹簧测力计示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1-F0).图象反映的是a与F1的关系，而不是a与(F1-F0)的关系，所以图象不,
