01-第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)課件（含講義）-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

題型1 以“測(cè)速度”為核心的實(shí)驗(yàn)
【關(guān)鍵能力】掌握力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),熟悉新課標(biāo)新增實(shí)驗(yàn). 通過填空、畫圖、問答等方式加以考查, 在備考中要立足教材基本實(shí)驗(yàn),弄透各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等基本實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)技能.在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)上突出創(chuàng)新和變通, 近幾年高考中實(shí)驗(yàn)的考查更靈活, 從研究對(duì)象、測(cè)量工具、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法等方面改變常規(guī)實(shí)驗(yàn), 創(chuàng)設(shè)新實(shí)驗(yàn)情景.
測(cè)量物體速度常用的4種方法
1.[2024·福建廈門模擬] 完成以下關(guān)于“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題.
(1) 下列是實(shí)驗(yàn)時(shí)釋放紙帶前瞬間的狀態(tài)圖，重物和手的位置合理的是___.
A. B. C. D.
[解析] 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差和充分利用紙帶，釋放前必須保持提起的紙帶處于豎直位置，并且使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故選C.
小球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于下落高度一定，故下落時(shí)間一定，而小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以小球水平飛出時(shí)的速度與平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移成正比
3.[2024·甘肅卷] 用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
(1) 以下操作正確的是___.
A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
[解析] 為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力，故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；為了保證小車所受細(xì)線拉力等于小車所受合力，則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力，也要保持細(xì)線和長(zhǎng)木板平行，故B正確；補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，需要通過紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)操作要求，應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車，故D錯(cuò)誤.
(選填“小車”“砝碼”或“槽碼”)質(zhì)量比乙組的更大.
A.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律B.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
(2) 在某次實(shí)驗(yàn)中，探究向心力的大小與半徑的關(guān)系，則需要將傳動(dòng)皮帶調(diào)至第____層塔輪(選填“一”“二”或“三”)；
3.[2024·廣西卷] 單擺可作為研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理想模型.
(1) 制作單擺時(shí)，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中______不變；
[解析] 選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中擺長(zhǎng)不變.
4.[2024·海南卷] 為驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細(xì)線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下?shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)：
①?zèng)]有做到彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測(cè)力計(jì)
1.力學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).(2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法,處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法融入實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中.
2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的解法(1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)用原理公式或圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對(duì)結(jié)果進(jìn)行誤差分析.
實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換
1.用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，應(yīng)調(diào)整導(dǎo)軌水平，不必平衡摩擦力.2.用光電門、頻閃相機(jī)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.3.用力傳感器或已知質(zhì)量的鉤碼等代替彈簧測(cè)力計(jì).
例1 [2024·江西卷] 某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,水平軌道上安裝兩個(gè)光電門,小車上固定一遮光片,細(xì)線一端與小車連接,另一端跨過定滑輪掛上鉤碼.
(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度,使細(xì)線與軌道平行,再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力.
[解析] 根據(jù)題圖2分析可知，與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間較大，非線性區(qū)間較小.
(5) 請(qǐng)?jiān)趫D2中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙.
[解析] 在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn)，結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的直線連接各點(diǎn)，使盡可能多的點(diǎn)在線上，不在線上的點(diǎn)均勻地分布在線的兩側(cè).作出圖線丙如圖所示.
實(shí)驗(yàn)方法的拓展與延伸
1.由牛頓第二定律延伸為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)知識(shí);2.用氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器代替長(zhǎng)木板和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；3.設(shè)計(jì)新的動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量物體質(zhì)量.
例2 [2024·湖南卷] 在太空，物體完全失重，用天平無法測(cè)量質(zhì)量.如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案，主要實(shí)驗(yàn)儀器包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、光電計(jì)時(shí)器和待測(cè)物體，主要步驟如下：
(1)調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，將彈簧左端連接氣墊導(dǎo)軌左端，右端連接滑塊；
[解析] 圖線是一條傾斜的直線，說明彈簧振子振動(dòng)周期的平方與砝碼質(zhì)量為線性關(guān)系.
[解析] 換一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊重做上述實(shí)驗(yàn)，則滑塊和砝碼的總質(zhì)量比原來的小，要得到相同的周期，應(yīng)放質(zhì)量更大的砝碼，即同一縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)偏右,相當(dāng)于同一橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)偏下，則所得圖線與原圖線相比下移，即沿縱軸負(fù)方向移動(dòng).
實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)
1.對(duì)于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的處理,首先找出與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的相通之處;2.對(duì)新方案進(jìn)行分析，找出其中的原理;3.然后運(yùn)用熟悉的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行解答.
例3 [2024·北京卷] 如圖甲所示，讓兩個(gè)小球在斜槽末端碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.
(1) 關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是____(填選項(xiàng)前的字母).
A.實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平B.選用兩個(gè)半徑不同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球
[解析] 實(shí)驗(yàn)中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前、后速度成正比，需要確保小球做平拋運(yùn)動(dòng)，即實(shí)驗(yàn)前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，故A正確；為使兩小球發(fā)生的碰撞為對(duì)心正碰，兩小球半徑需相同，故B錯(cuò)誤；為使碰后入射小球與被碰小球同時(shí)飛出，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，故C正確.
用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住，這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn)
① 圖乙為實(shí)驗(yàn)的落點(diǎn)記錄，簡(jiǎn)要說明如何確定平均落點(diǎn)：__________________________________________________________________________.
1.[2024·浙江1月選考] 實(shí)驗(yàn)題
Ⅰ.如圖甲所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置.
(1) 該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是___.
A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法
[解析] 研究多個(gè)變量之間的關(guān)系時(shí)，常常采用控制變量法，選項(xiàng)B正確.
(2) 該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是___.
A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行
[解析] 該實(shí)驗(yàn)中，補(bǔ)償阻力時(shí)，不能掛槽碼，但需要安裝紙帶，通過紙帶上打點(diǎn)情況來判斷是否已平衡了阻力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為了充分利用紙帶，得到較多的打點(diǎn)，應(yīng)先接
通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后釋放小車，選項(xiàng)B正確；為使小車受到的合力等于細(xì)繩的拉力，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使細(xì)繩與傾斜導(dǎo)軌平行，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
(3) 在小車質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于” 或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力.上述做法引起的誤差為__________(選填“偶然誤差”或 “系統(tǒng)誤差”).為減小此誤差，下列可行
的方案是___.A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大小
A.迅速向右偏轉(zhuǎn)后示數(shù)逐漸減小B.向右偏轉(zhuǎn)示數(shù)逐漸增大C.迅速向左偏轉(zhuǎn)后示數(shù)逐漸減小D.向左偏轉(zhuǎn)示數(shù)逐漸增大
[解析] 開關(guān)與1接通，電源給電容器迅速充電，電容器下極板帶正電，開關(guān)與2接通后，電容器迅速放電，流過微安表的電流方向與之前相反，并迅速衰減，選項(xiàng)C正確.
(6) 敲擊鋼尺側(cè)面時(shí)若導(dǎo)致小鋼球獲得了一個(gè)水平方向上的未被察覺的小速度，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果______(填“有”“沒有”影響).
[解析] 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性，敲擊鋼尺側(cè)面時(shí)若鋼球獲得一個(gè)較小的水平速度，不影響鋼球豎直方向的運(yùn)動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響.
4.某同學(xué)欲通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩物體碰撞過程中動(dòng)量是否守恒.實(shí)驗(yàn)室提供器材如下：氣墊導(dǎo)軌、一個(gè)側(cè)邊粘有橡
實(shí)驗(yàn)步驟：①按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，注意將壓力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌上并且將輕質(zhì)彈簧連接在傳感器上.
(1) 實(shí)驗(yàn)開始前，為了保證動(dòng)量守恒的條件，需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整為_______.
[解析] 為了保證動(dòng)量守恒的條件，即碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力為0，需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整為水平.
(3) 實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_____________________.
題型2 其他類力學(xué)實(shí)驗(yàn)
6.[2023·新課標(biāo)卷] 一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn).
7.[2023·寧德模擬] 某智能手機(jī)中的“磁傳感器”功能可實(shí)時(shí)記錄手機(jī)附近磁場(chǎng)的變化，磁極越靠近手機(jī)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大.寧德某中學(xué)的小寧在家里用手機(jī)、磁化的小球、支架、塑料夾子等實(shí)驗(yàn)器材組裝成如圖甲所示的裝置來測(cè)量重力加速度，實(shí)驗(yàn)步驟如下；
①把智能手機(jī)正面朝上放在懸點(diǎn)的正下方，接著往側(cè)邊拉開
(2) 遮光條每次經(jīng)過光電門1時(shí)物塊的速度大小為_____(用題中給出的物理量的字母表示).
9.利用如圖所示的裝置研究滑塊在斜面上的運(yùn)動(dòng).一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng).當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上
10.如圖甲所示是某物理興趣小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，能夠測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣炔Ⅱ?yàn)證機(jī)械能守恒定律.先將力傳感器固定在天花板上，再用一條細(xì)線使其一端系在傳感器上，另一端系住一個(gè)小球，傳感器可以顯示出拉力的大小.
題型3 力學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)
(1) 在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是______(填“一元”或“一角”)硬幣；
[解析] 根據(jù)題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，甲選用的是一元硬幣.
(4) 由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1,寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因_________.
(1) 下列選項(xiàng)中不必要的操作是____.
A.需要測(cè)量出滑塊的質(zhì)量B.需要測(cè)量出斜面的傾角C.紙帶必須與長(zhǎng)木板平行D.先接通電源再釋放滑塊E.墊高長(zhǎng)木板一端補(bǔ)償滑塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力
14.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置測(cè)量角速度等物理量，實(shí)驗(yàn)過程如下：
15.[2023·全國(guó)乙卷] 在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：木板、白紙、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干.完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①用圖釘將白紙固定在水平木板上.
A.用刻度尺量出橡皮條的長(zhǎng)度B.用刻度尺量出兩細(xì)線的長(zhǎng)度C.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置D.用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
[解析] 驗(yàn)證力的平行四邊形定則需要記錄力的大小和方向，同時(shí)為了達(dá)到相同的作用效果，需要記錄圓環(huán)位置，并用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉動(dòng)時(shí)將圓環(huán)拉到相同位置，故選C、D.
③與②中標(biāo)記的小圓環(huán)同一位置
[解析] 將小圓環(huán)拉到與②中標(biāo)記的小圓環(huán)同一位置，以保證力的作用效果相同.
大小與方向在誤差允許的范圍內(nèi)是否相同
16.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做探究向心力大小與角速度大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn).水平直桿隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊套在水平直桿上，用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接，細(xì)繩處于水平伸直狀態(tài)，當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉力的大小可以通過力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過角速度傳感器測(cè)得.
(2) 小明由圖乙判斷小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，他作出該判斷的理由是_______________________________________________________；
在誤差允許的范圍內(nèi)，相同時(shí)間間隔內(nèi)相鄰的位移差為定值
20.研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲裝置測(cè)定滑塊與平直長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù).
(1) 實(shí)驗(yàn)過程如下：

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