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1、第三板块DSANBANKUAI力学实验题先向“基础”要方法再向“创新”要成绩第12讲“分门别类”掌握实验基础学法指导常考实验高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外,研究匀变速直线运动;探究还增加了对演示实验的考查,利用学生所学过的知识,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。对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计。复习本讲内容时要注意以下几点：熟知各种器材的特性；熟悉课本实验，抓住实验的灵魂一一实验原理；掌握数据处理的方法；熟知两类误差分析系统误差和偶然误差。常规非：-：对游标卡尺和螺旋测微器的考查考查点(
2、一)游标卡尺读数方法刻度格数刻度总长度(mm)每小格与1mm相差(mm)精确度(mm)游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时游标卡尺的读数(mm)1090.10.1主尺上读的毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02n注意：(1)读数最后的0”不能丢，且不需要估读。(2) 读数时主尺和游标尺所用单位要统一，都用mm，最后根据题目要求转换单位。(3) 游标卡尺可以测量外径、内径、长度、深度等。例1下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲为50分度游标卡尺，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数
3、分别为:甲6789cm01020解析在题图甲中，主尺读数为42mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是50分度的，所以读数为42mm+8X0.02mm=42.16mm;在题图乙中，主尺读数为63mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是20分度的，所以读数为63mm+6X0.05mm=63.30mm;在题图丙中，主尺读数为29mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标卡尺是10分度的，所以读数为29mm+8X0.1mm=29.8mm。答案42.16mm63.30mm29.8mm考查点（二）螺旋测微器读数方法测量值=固定刻度值（
4、注意半毫米刻度线是否露出）+精确度X可动刻度上与固定刻度水平线所对的刻度值（注意刻度值要估读一位）。精确度为0.01mm。注意：（1）螺旋测微器读数以mm”为单位时，小数点后面一定有三位数字。（2）螺旋测微器需要估读，读数时要估读到0.001mm。例2如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三种刻度，其读数分别为：mm、mm、mm。401530解析图甲：固定尺读数+可动尺读数=图乙：固定尺读数+可动尺读数=0+0.76.5mm+35.8X0.01mm=6.858mm。X0.01mm=0.007mm。丙：固定尺读数+可动尺读数=0.5mm+14.6X0.01mm=0.646mm。答案6.8580.0070.
5、646常规对力学基础实验的考查考查点(一)研究匀变速直线运动利用纸带确定时间、速度、加速度(1)由纸带确定时间：要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔&=0.02X5s=0.10so(2)求解瞬时速度：利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点的瞬时速度。如图甲所示，第Xn+xn+1_2Tn点时的速度用“逐差法”求加速度：如图乙所示，因为X4XiX5X2X6X3ai=飞产，a2=飞产，a3=PF所ai+a?+a33X4+X5+X6-Xi-X2-X39P(4) 图像法求加速度 由Vn=Xn；n+1
6、，求出相应点的速度。 确定各计数点的坐标值(v1,T)、(v2,2T)、(vn,nT)o 画出V-t图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。注意：凡是应用打点计时器的实验，都必须先接通电源，等打点稳定后，再释放纸带。例1(2016天津高考)某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必需的措施是A细线必须与长木板平行B. 先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。si=3.59cm,S2=4
7、.41cm,S3=5.19cm,54=5.97cm,55=6.78cm,=7.64cm。贝U小车的加速度a=m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度Vb=m/s。(结果均保留两位有效数字)AfiDEfG)TT1TrTTj!iiiiIIHI4H4Ii:Ibii$i升九；*H解析(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，S4+S5+S6SiS2S3a=9T=0.80需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码
8、的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必需的措施是A、B选项。222、(2)由S4si=3aT、S5S2=3aT、S6-S3=3aT知加速度m/S2Sl+S2打B点时小车的速度vB=一市=0.40m/s。答案(1)AB(2)0.800.40考查点(二)探究弹力和弹簧伸长的关系实验数据的处理方法列表法将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系图像法根据记录的实验数据在平面直角坐标系内进行作图。若是曲线应平滑，若是直线要让直线过尽量多的点，或各点在直线两侧均匀分布函数法往往是根据图像得到物理量间的函数关系方程式例2在“探究
9、弹力和弹簧伸长的关系”实验中。某同学先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长为L0,再把弹簧竖直悬挂起来，然后用钩码挂在弹簧下端，测出弹簧的长度为L,把LL0作为弹簧的伸长量X,改变钩码个数重复操作。由于弹簧自身重力的影响，最后作出的F-x图像，可能是下图中的()(2)另一同学使用两条不同的轻质弹簧度的图像如图所示。下列表述正确的是(A. a的原长比b的长B. a的劲度系数比b的大C. a的劲度系数比b的小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钩D. 测得的弹力与弹簧的长度成正比码。实验测出了钩码质量m与弹簧长度I的相应数据，其对应点已在图上标
10、出。作出m-l的8.O2.关系图线。弹簧的劲度系数为N/m(结果保留3位有效数字)。T*T114D16.018.0lA-miFTl/g5050502.1.1.0.0_解析(1)由于弹簧自身重力的原因，在不施加外力，把弹簧竖直悬挂起来时，弹簧有一定的伸长量，根据公式F=k&可知图像是一条倾斜的直线，故C正确。弹簧的斜率表示劲度系数，所以a的劲度系数比b的大，由于图像没有通过原点，即弹簧的长度等于原长加变化量，即弹簧的长度和弹力不成正比。(1) 由胡克定律F=kx得：k=-=gk斜=0.255N/m。答案(1)C(2)B(3)如图所示0.255(0.2480.262均正确)16.0IM.Q2,05
11、O&O5O2.2.LLO.O.O考查点(三)验证力的平行四边形定则1 本实验考查的重点是实验原理的理解，即“力作用效果的等效性”。2 .对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点。例3(2017全国卷川)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为(2)撤去(
12、1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为Fi=4.2N和F2=5.6N。ILn1i1lai11niIijIiiiII1ill:丁iialIhII1i1ii1Ii1i111iJy*ILJFxJzsTX:JL(i)用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力Fi、F?的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；(a)(ii)F合的大小为N,F合与拉力F的夹角的正切值为。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。解析(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0No(2)(i)利用平行四边形定则作图,如图所示。屏jii.ilfeiaJ7if(ii)由图可知F合=4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。答案(1)4.0(2)(i)图见解析(ii)4.00.05考查点(四)验证牛顿运动定律1 .实验方法：控制变量法。2 平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手给
