【物理】2020届高考二轮精品复习资源专题十二 力学实验

物理

专题十二 力 学 实 验 考向预测

近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。

知识与技巧的梳理 纸带的三大应用 (1)由纸带确定时间

xn＋xn＋1

(2)求瞬时速度：如图所示，打n点时的速度vn＝。 2T

(3)用“逐差法”求加速度：如图所示，有连续的偶数段数据： （x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）a＝。

（3T）2

限时训练 （45分钟）

1．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。

经典常规题

【解析】图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05 mm。主尺读数为12 mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12 mm＋4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm。螺旋测微器的精度为0.01 mm，

物理

由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm。

【答案】1.220 6.860 考点二、“纸带类”实验的处理

2．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)

(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)

【解析】(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的。

30

(2)滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为T＝ s≈0.67 s。根据匀变速直线运

46－1动的规律，可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为vA＝共有5组数据，舍去中间的一组数据，则加速度a＝m/s2。

【答案】(1)从右向左 (2)0.19 0.037

3．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示，已知实验过程中操作正确。

0.117＋0.133

m/s≈0.19 m/s。根据逐差法，

2×0.67

x4＋x5－x1－x2

≈－0.037 m/s2，因此加速度的大小为0.037 2

6T

(1)乙图中F1、F2、F、F′四个力，其中力________(填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的。实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是________(填正确选项前字母)。

A．两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小 B．橡皮条沿同一方向伸长 C．橡皮条伸长到同一长度

物理

D．橡皮条沿同一方向伸长同一长度

(2)丙图是测量中某一弹簧测力计的示数，读出该力大小为________ N。

【解析】(1)F在以F1与F2为邻边的平行四边形的对角线上，不是由弹簧测力计直接测出的。该实验采用了“等效替代”法，即合力与分力的关系是等效的，前后两次要求橡皮条沿同一方向伸长同一长度，选项A、B、C错误，D正确。

(2)根据丙图读出力的值为9.0 N。 【答案】(1)F D (2)9.0(8.8～9.2均可)

1．某同学利用图示装置，验证以下两个规律：

高频易错题

①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等； ②系统机械能守恒。

P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫桌上，物块R与轻质滑轮连接，放在正中间，a、b、c代表三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放。

(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必须测量的物理量有________。

A．P、Q、R的质量M B．两个定滑轮的距离d C．R的遮光片到c的距离H D．遮光片的宽度x

(2)根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，需要验证的表达式为____________________。 (3)若要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等，则验证表达式为____________________。 (4)若已知当地重力加速度g，则验证系统机械能守恒的表达式为____________________。

111

【解析】(1)验证系统机械能守恒，需验证的表达式是MgH＝MvP2＋MvQ2＋MvR2，可知质量M可以约

222去，对实验结果不会有影响，因此不需要测量P、Q、R的质量M，A错误；根据验证的表达式可知，两个定滑轮的距离d不需要测量，B错误；根据验证的表达式可知，需要测量R的遮光片到c的距离H，这样才能计算出系统减少的重力势能，C正确；根据验证的表达式可知，要测量P、Q、R三个物块遮光片的速度，速度x

v＝，因此需要测量遮光片的宽度x，D正确。 t

xx

(2)物块P的速度vP＝，物块Q的速度vQ＝，因此分析出P、Q的速度大小相等，即需要验证表达式t1

t1t2

＝t2。

物理

x

(3)物块R的速度vR＝，要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等，则需要验证表达式vR·

t3

t32H

vP，将vP、vR代入得＝。 t14H2＋d2

＝

d?2

H2＋?2??

H

1?x2x2x2?

(4)整个系统减少的机械能是ΔE＝MgH，增加的机械能是ΔE′＝M?t2＋t2＋t2?，要验证机械能守恒，则

2123

x2x2x2

ΔE＝ΔE′，即验证表达式gH＝2＋2＋2。 2t32t22t1

t32Hx2x2x2

【答案】(1)CD (2)t1＝t2 (3)＝ (4)gH＝2＋2＋2 t12t32t22t14H2＋d2

2．如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H?d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则：

(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝______mm。 (2)小球经过光电门B时的速度表达式为________。

1

(3)多次改变高度H，重复上述实验，作出2 随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加

t速度g及小球的直径d满足以下表达式：________时，可判断小球下落过程中机械能守恒。

(4)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将________(选填“增加”、“减小”或“不变”)。

【解析】(1)小球的直径d＝7 mm＋0.05 mm×5＝7.25 mm； d

(2)小球经过光电门B时的速度表达式为v＝； t

11d?212g12g(3)若机械能守恒，则满足mgH＝mv2＝m?，整理可得：＝H，由图线可知，当满足＝2H0时，2222?t?tdt2d0

可判断小球下落过程中机械能守恒；

(4)因小球下落时受空气阻力作用，故使得动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减小量ΔEp；若增加下落高度后，则空气阻力做功增加，则ΔEp－ΔEk将增加。

d12g2【答案】(1)7.25 (2) (3)2＝2H0或2gH0t20＝d (4)增加 tt0d

1．如图甲所示为验证动量守恒的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：

精准预测题