《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题17力学实验(含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题17力学实验(含解析)（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题17：力学实验考点01 基本仪器的读数和使用1考点02 “纸带类”实验5考点03 “橡皮条、弹簧、碰撞”类实验8考点04 力学创新实验10考点05 其它实验12考点01 基本仪器的读数和使用【考点诠释】1两种常见长度测量仪器的使用及读数方法游标卡尺(不估读)(1)读数：测量值主尺读数(mm)精度游标尺上对齐刻线数值(mm)。(2)常用精确度：10分度游标，精度0.1 mm；20分度游标，精度0.05 mm；50分度游标，精度0.02 mm螺旋测微器(需估读)测量值固定刻度可动刻度(带估读值)0.01 mm2.时间类测量仪器的读数(1)打点计时器：每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五
2、个点取一个计数点，则时间间隔为t0.025 s0.1 s。(2)频闪照相机：用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，时间间隔t。(f为频闪照相机的频率)(3)光电计时器：记录遮光条通过光电门的遮光时间。【典例1】 用如下图所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数。把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M，槽码的总质量m，计算木块与木板之间的摩擦力f。改变M和m进行多次实验。(1)下列实验操作步骤，正确顺序是_；释放木
3、块接通打点计时器电源将木板固定在水平桌面上调节滑轮高度使细线与木板平行将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上(2)实验打出的一段纸带如下图所示打点计时器的工作频率为50Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为_m/s2；(3)甲同学测得的数据见下表。M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.181.801.501.16请根据表中的数据，在方格纸上作出f-M图像_；(4)已知重力加速度g=9.80m/s2，可求得该木块与木板的动摩擦因数=_；(5)乙同学用(3)问表中的数据逐一计算出每次测量的值，取其平均值作为测量结果。他发现该值比甲同学在(4)问中得
4、出的值大。你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由_。【答案】(1). (2). 0.47 (3). 见解析 (4). 0.33(0.320.34) (5). 见解析【解析】(1)1实验时，将木板固定在水平桌面上，接着将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上，然后把细线拴在小车上，使细线跨过定滑轮并挂上槽码，调节滑轮高度使细线与木板平行。再接通打点计时器电源，接着释放木块。最后关闭电源，取下纸带。故正确顺序是。(2)2如图所示每四个点选用一个计数点，标上字母。则计数点之间的时间间隔为用刻度尺测得C、E两点到O点的距离分别为，由逐差法得(3)3根据表中数据描点，用平滑的曲线连接如下(4)4由
5、滑动摩擦力公式得：可知，图线的斜率为，则：解得：(5)5用图象法求，需要连线，连线时尽量让更多的点在线上，但不会去将就每一个点。这样偏离直线较远的点，说明有问题，可以自动排除。但乙同学通过求平均值就做不到这一点，因此甲同学的结果更准确。【变式1-1】某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为_mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为_mm.【答案】：8.470(8.4708.472均正确)2.065【解析】：螺旋测微器的固定刻度读数8 mm，可动刻度读数为0.0147.00.470 mm，所以最终读数为8 mm0.470 mm8.470 mm，由于需要估读
6、，因此在范围8.4708.472 mm内均正确；游标卡尺的主尺读数为2 cm，游标尺上第13个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.0513 mm0.65 mm0.065 cm，所以最终读数为2 cm0.065 cm2.065 cm。【变式1-2】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧按如下图甲方式连接起来研究(1)某次毫米刻度尺读数如图乙所示，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、LB见下表用表中数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m(结果保留三位有效数字，取g10 ms2)由表中数据_(选填“能”或“不能”)计算出
7、弹簧的劲度系数钩码数1234LA/cm15.7619.7723.6727.76LB/cm29.9635.7641.5147.36【答案】(1)25.85(2)12.5(12.312.7)能【解析】(1)指针示数为25.85 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x4.00 cm，根据胡克定律知：k N/m12.5 N/m.结合两弹簧的示数的变化，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.考点02 “纸带类”实验【考点诠释】1利用纸带判定物体的运动性质(如图所示)(1)若x1、x2、x3、x6基本相等，在误差允许的范
8、围内可认为物体做匀速直线运动。(2)利用x1、x2、x3、x6计算出相邻相等时间内的位移差x2x1、x3x2、x6x5，若大致相等，则在误差允许的范围内认为xaT2可判定物体做匀变速直线运动。2平均速度法求速度：如图所示，做匀变速直线运动的物体在某段时间的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn。3利用纸带求加速度的三种方法(1)利用第m个T时间内的位移和第n个T时间内的位移求a，即a。(2)逐差法：如从纸带上得到6个连续相等时间间隔内的位移，则a。(3)vt图象法：求出各点的瞬时速度，画出vt图线，图线的斜率表示加速度a。【典例2】在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的
9、装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是_。已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值_J、C点的动能_J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是_。A工作电压偏高 B存在空气阻力和摩擦力 C接通电源前释放了纸带【答案】阻力与重力之比更小（或其它合理解释） 0.547 0.588 C【解析】1在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小2由
10、图中可知OC之间的距离为，因此机械能的减少量为3匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此因此动能的增加量为4工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。【变式2-1】(1)用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。关于这个实验，下列说法正确的是_；A需要补
11、偿小车受到阻力的影响B该实验装置可以“验证机械能守恒定律”C需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行D需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第_条（填写“I”或“II”）纸带；根据实验数据，在坐标纸上画出的W-v2图象是一条过原点的直线，据此图象_（填“能”或“不能”）求出小车的质量。【答案】ACD 能 【解析】(1)1A题中需要将盘和砝码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和砝码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A正确；D然后挂上盘与砝码，根据牛顿第二
12、定律对小车，根据牛顿第二定律两式相比解得绳子拉力当满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，即，盘和砝码的重力可当作牵引力，D正确；B实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故B错误。C细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和砝码的重力可完全当作牵引力，C正确。故选ACD。2小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第II条。3根据动能定理可知，图像的斜率为，据能求出小车的质量。考点03 “橡皮条、弹簧、碰撞”类实验【考点诠释】1探究弹力和弹簧伸长量的关系的操作关键(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过其弹性限度。(2)画图象时
13、，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧。2验证力的平行四边形定则的操作关键(1)每次拉伸结点位置O必须保持不变。(2)记下每次各力的大小和方向。(3)画力的图示时应选择适当的标度。3验证动量守恒定律的关键无论采用哪种方案验证动量守恒定律，均须测量系统内各物体作用前后的动量(即质量和速度的乘积)。4常见的数据处理方法(1)列表法：直接从表格数据中得到弹力F与伸长量x的比值是一个常数。(2)图象法：以弹力F为纵坐标，弹簧的伸长量x为横坐标，根据所测数据，在坐标系中描点连线，可得到一条过原点的直线。Fx图线为一条过原点的直线，而Fl图线为一条倾斜直线但不过原点。Fx图线和
14、Fl图线的斜率均表示弹簧(或橡皮筋)的劲度系数。Fl图线在l轴的截距表示弹簧(或橡皮筋)的原长。Fx图线和Fl图线发生弯曲的原因是弹簧(或橡皮筋)超出了弹性限度。(3)函数法：在误差允许范围内，可写出弹力与弹簧伸长量的函数关系式Fkx。实际解题中常与图象法配合使用，以得到函数式或对比实际关系式用以计算物理量等。【典例3】某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。n1234568.0410.0312.0514.0716.1118.09（1）利用计算弹簧的
