高考物理突破大二輪浙江專用力學實驗

第1講力學實驗網(wǎng)絡構建備考策略紙帶的三大應用(1)由紙帶確定時間(2)求瞬時速度圖1(3)用“逐差法”求加速度如圖2所示，有連續(xù)的偶數(shù)段數(shù)據(jù)：圖2讀數(shù)類實驗【典例】

某同學用50分度的游標卡尺測量一圓柱體工件的長度，如圖3所示，則工件的長度為________mm；用螺旋測微器測量工件的直徑如圖4所示，則工件的直徑為________mm。解析根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則可知工件的長度為21mm＋0.02mm×36＝21.72mm；根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則可知工件的直徑為4mm＋0.01mm×30.0＝4.300mm。答案21.72

4.300(4.299～4.301范圍即可)測量儀器讀數(shù)的兩點注意(1)需要估讀的儀器(關鍵是確定好最小分度)：刻度尺、螺旋測微器、電表、天平、彈簧測力計。(2)不需要估讀的儀器：游標卡尺、電阻箱、歐姆表(刻度不均勻，可不估讀或按半刻度估讀)。

1.某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖5甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和______mm。甲乙解析直尺的最小刻度為0.1cm，因此讀數(shù)應為60.08cm，游標卡尺是50分度，精確到0.02mm，因此讀數(shù)為4.20mm。答案60.08

4.202.(1)如圖6甲、乙、丙所示的三把游標卡尺，它們的游標尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm。圖6圖7(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖7所示，則金屬絲的直徑是________mm。解析(1)甲圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是17mm，不足1毫米數(shù)是2×0.1mm＝0.2mm，最后讀數(shù)是17mm＋0.2mm＝17.2mm；乙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是23mm，不足1毫米數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后讀數(shù)是23mm＋0.35mm＝23.35mm；丙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是10mm，不足1毫米數(shù)是19×0.02mm＝0.38mm，最后讀數(shù)是10mm＋0.38mm＝10.38mm。(2)固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0×0.01mm，最后的讀數(shù)是2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。答案(1)17.2

23.35

10.38(2)2.150(2.149～2.151范圍即可)【典例】

(2019·浙江杭州上學期高三物理模擬)在探究“功和速度變化關系”的實驗中，小張同學用如圖8所示裝置，嘗試通過測得細繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值進行探究，則“紙帶類”實驗圖8(1)下列說法正確的是(

)A.該方案需要平衡摩擦力B.該方案需要重物的質量遠小于小車的質量C.該方案操作時細線應該與木板平行D.該方案處理數(shù)據(jù)時應選擇勻速時的速度(2)某次獲得的紙帶如圖9所示，小張根據(jù)點跡標上了計數(shù)點(每隔四個點為1個計數(shù)點)，請讀出C計數(shù)點在刻度尺上的讀數(shù)________cm，并求出C點的速度為________m/s(計算結果保留3位有效數(shù)字)。圖9解析(1)由于是外力對物體做的功，則應該是合外力做的功，所以要平衡摩擦力，選項A正確；近似認為是砝碼的重力等于拉力，則必須使重物的質量遠小于小車的質量，選項B正確；若細線與平板不平行，則影響壓力，那么平衡摩擦力就沒有意義了，選項C正確；在該實驗方案中小車做勻加速直線運動，該方案處理數(shù)據(jù)時應求出某計數(shù)點的瞬時速度與小車對應于該點的位移，故D錯誤。(2)由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，刻度尺示數(shù)為9.80cm；答案(1)ABC

(2)9.80(9.78～9.82范圍都可)0.178(0.175～0.180范圍都可)1.如圖10所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。 (1)對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是________。圖10A.重物選用質量和密度較大的金屬B.兩限位孔在同一豎直面內上下對齊C.精確測量出重物的質量D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物(2)某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖11所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有________。圖11A.OA、AD和EG的長度B.OC、BC和CD的長度C.BD、CF和EG的長度D.AC、BD和EG的長度(3)該實驗小組想要測量出物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h。他們利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案。以上方案中只有一種正確，正確的是________。(填入相應的字母)(2)由EG的長度可求出打F點的速度v2，打O點的速度v1＝0，但求不出OF之間的距離h，故選項A錯誤；由BC和CD的長度可求出打C點的速度v2，打O點的速度v1＝0，有OC之間的距離h，可以來驗證機械能守恒定律，故選項B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點的速度v1和打F點的速度v2，有CF之間的距離h，可以來驗證機械能守恒定律，故選項C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出打B、C、F三點的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無法求出，無法驗證機械能守恒定律，故選項D錯誤。(3)不能用自由落體的公式再計算瞬時速度，A、B錯誤；重物下落的高度是用刻度尺測量的，不是計算的，選項C錯誤；D為驗證機械能守恒定律的實驗測量方案，是正確的。答案(1)AB

(2)BC

(3)D2.某探究學習小組欲探究物體的加速度與力、質量的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖12所示的裝置，圖中小車的質量用M表示，鉤碼的質量用m表示。要順利完成該實驗，則：圖12(1)為使小車所受合外力等于細線的拉力，應采取的措施是________________；要使細線的拉力約等于鉤碼的總重力，應滿足的條件是________。(2)某次打出的某一條紙帶，A、B、C、D、E、F為相鄰的6個計數(shù)點，如圖13，相鄰計數(shù)點間還有四個點未標出。利用圖中給出的數(shù)據(jù)可求出小車的加速度a＝________m/s2(保留2位小數(shù))。圖13(3)某位同學經過測量、計算得到如下數(shù)據(jù)，請在圖中作出小車加速度與所受合外力的關系圖象。組別1357M/kg0.580.580.580.58F/N0.100.200.300.40a/(m·s－2)0.100.260.430.59(4)由圖象可以看出，該實驗存在著較大的誤差，產生誤差的主要原因是____________________。解析(1)為使小車所受合外力等于細線的拉力，所以必須使小車的重力沿軌道的分力等于軌道對小車的摩擦力，所以做實驗時必須平衡摩擦力。(3)圖象如圖所示。(4)由圖象可知，當拉力約為0.05N時，小車才有加速度，所以是平衡摩擦力不夠，木板傾角過小。答案(1)平衡摩擦力Mm

(2)0.50

(3)圖象見解析(4)木板傾角偏小(或平衡摩擦力不夠)“橡皮條、彈簧”類實驗【典例】

(2019·浙江諸暨中學模擬)某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗裝置如圖14甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在白紙上所作圖如圖乙所示，已知實驗過程中操作正確。圖14(1)乙圖中F1、F2、F、F′四個力，其中力________(填上述字母)不是由彈簧測力計直接測得的。實驗中，要求先后兩次力的作用效果相同，指的是________(填正確選項前字母)。A.兩個彈簧測力計拉力F1和F2的大小之和等于一個彈簧測力計拉力的大小B.橡皮條沿同一方向伸長C.橡皮條伸長到同一長度D.橡皮條沿同一方向伸長同一長度(2)丙圖是測量中某一彈簧測力計的示數(shù)，讀出該力大小為________N。解析(1)F在以F1與F2為鄰邊的平行四邊形的對角線上，不是由彈簧測力計直接測出的。該實驗采用了“等效替代”法，即合力與分力的關系是等效的，前后兩次要求橡皮條沿同一方向伸長同一長度，選項A、B、C錯誤，D正確。(2)根據(jù)丙圖讀出力的值為9.0N。答案(1)F

D

(2)9.0(8.8～9.2均可)1.(2019·浙江定海模擬)某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：①將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。②如圖15所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧測力計示數(shù)為某一設定值時，將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2，記錄彈簧測力計的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50N，測出所對應的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示：圖15③找出②中F＝2.50N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為O、O′，橡皮筋的拉力記為FOO′。④在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖16所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。圖16F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖17中坐標紙上畫出F－l圖線，根據(jù)圖線求得l0＝________cm。圖17(2)測得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，則FOA的大小為________N。(3)根據(jù)給出的標度，在圖中作出FOA和FOB的合力F′的圖示。(4)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實驗結論。解析(1)在坐標系中描點，用平滑的曲線(直線)將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側。如圖甲所示，由圖線可知與橫軸的交點l0＝10.0cm。(2)橡皮筋的長度l＝OA＋OB＝13.60cm，由圖甲可得F＝1.80N，所以FOA＝FOB＝F＝1.80N。(3)利用給出的標度作出FOA和FOB的圖示，然后做以FOA和FOB為鄰邊的平行四邊形，其對角線即為合力F′，如圖乙。(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果相同，F(xiàn)′是FOA、FOB兩個力的合力，所以只要比較F′和FOO′的大小和方向，即可得出實驗結論。答案(1)見解析10.00(9.80、9.90、10.10均正確)(2)1.80(1.70～1.90均正確)

(3)見解析(4)FOO′2.(2019·浙江諸暨牌頭中學模擬)(1)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，橡皮條的一端固定在木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套。實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套，把橡皮條的一端拉到某一確定的O點，則下列說法中正確的是哪一項________。A.兩根細繩必須等長B.同一次實驗中，O點位置不允許變動C.實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧測力計之間的夾角必須取90°D.實驗中，要始終將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(2)讀一讀圖18彈簧測力計的讀數(shù)________N。(3)如圖19所示，是甲、乙兩位同學在做本實驗時得到的結果，其中F是用作圖法得到的合力，F(xiàn)′是通過實驗測得的合力，則結果符合實驗事實的那個實驗是________(填“甲”或“乙”)。圖18圖19解析(1)細線的作用是能顯示出力的方向，所以不必等長，選項A錯誤；本實驗研究合力與分力的關系，合力與分力是等效的，同一次實驗過程中，O點位置不能變動，以保證橡皮筋伸長的長度相同，效果相同，選項B正確；只要橡皮筋的另一端兩次都拉到O點，達到效果相同，拉力方向沒有限制，兩彈簧測力計之間的夾角不需要取90°，選項C錯誤；本實驗，彈簧測力計的拉力應不超過量程，兩個彈簧測力計拉力的大小沒有要求，只要使兩次效果相同就行，選項D錯誤。(2)由圖示可知，彈簧測力計分度值為0.1N，其示數(shù)為1.65N。(3)F1、F2合力的理論值是指通過平行四邊形定則求出的合力值，而其實驗值是指一個彈簧測力計拉橡皮條時所測得的數(shù)值，一定沿AO方向，由此可知F是F1、F2合力的理論值，F(xiàn)′是合力的實驗值；由于誤差的存在，作圖法得到的合力與實驗值有一定的差別，故甲更符合實驗事實。答案(1)B

(2)1.65

(3)甲力學創(chuàng)新實驗1.力學創(chuàng)新型實驗的特點 (1)以基本的力學實驗模型為載體，依托運動學規(guī)律和力學定律設計實驗。 (2)將實驗的基本方法——控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法融入到實驗的綜合分析之中。2.創(chuàng)新實驗題的解法 (1)根據(jù)題目情境，提取相應的力學實驗模型，明確實驗的理論依據(jù)和實驗目的，設計實驗方案。 (2)進行實驗，記錄數(shù)據(jù)。應用原理公式或圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，結合物體實際受力情況和理論受力情況對結果進行誤差分析?！镜淅?/p>

實驗創(chuàng)新體現(xiàn)了學生駕馭知識的能力，為此某同學利用如圖20甲所示的裝置探究加速度與合外力的關系。小車質量為M，砂桶和砂的總質量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出?，F(xiàn)保持小車質量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質量m進行多次實驗，得到多組a、F值(F為彈簧測力計的示數(shù))。圖20(1)圖21為上述實驗中打下的一條紙帶，A點為小車剛釋放時打下的起始點，每兩點間還有四個計時點未畫出，打點計時器的頻率為50Hz，則小車的加速度為________m/s2。(保留1位有效數(shù)字)圖21(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖20乙所示的一條過坐標原點的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應為________。(選填字母代號)(3)砂桶和砂的總質量較大導致a較大時，關于乙圖的說法，正確的是________。(選填字母代號)A.圖線逐漸偏向縱軸

B.圖線逐漸偏向橫軸C.圖線仍保持原方向不變

D.均有可能解析(1)由于每兩個計數(shù)點間還有四個計時點未畫出，紙帶上面計數(shù)點之間的時間間隔是0.1s。根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可得答案(1)4

(2)D

(3)C圖221.“用DIS研究加速度與力的關系”的實驗裝置如圖22a所示，實驗中用所掛鉤碼的重力作為細線對小車的拉力F。通過增加鉤碼的數(shù)量，多次測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a－F圖線，如圖b所示。(1)圖線________(選填“①”或“②”)是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的；(2)在軌道水平時，小車運動的阻力Ff＝________N；(3)圖b中，拉力F較大時，a－F圖線明顯彎曲，產生誤差。為避免此誤差可采取的措施是________。A.調整軌道的傾角，在未掛鉤碼時使小車能在軌道上勻速運動B.在增加鉤碼數(shù)量的同時在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質量始終遠小于小車的總質量C.將無線力傳感器捆綁在小車上，再將細線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替鉤碼的重力D.更換實驗中使用的鉤碼規(guī)格，采用質量較小的鉤碼進行上述實驗解析(1)當右側抬高，導致平衡摩擦力過度，則F＝0時，加速度不為零，可知圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的。(2)由圖線②可知，當F＝0.5N時，小車開始運動，可知小車運動的阻力Ff＝0.5N。(3)拉力F較大時，a－F圖線明顯彎曲，因為此時鉤碼的質量不滿足遠小于小車的質量，鉤碼的重力不等于繩子的拉力，避免此誤差的方法是運用力傳感器，直接讀出繩子的拉力，不用鉤碼的重力代替拉力，故選C。答案(1)①

(2)0.5

(3)C2.某學習興趣小組的同學在探究功與速度變化的關系時，設計了如圖23所示的實驗，實驗步驟如下：圖23A.將長木板置于水平桌面；B.在一薄木板上標出A、B、C、D、E、F點，使AB＝BC＝CD＝DE＝EF，然后將薄木板傾斜放置于長木板上并固定，形成斜面，斜面的A點與長木板接觸；C.將物塊分別從斜面上B、C、D、E、F各點由靜止釋放，并分別記下物塊在長木板上停止的位置A1、A2、A3、A4、A5；D.用刻度尺測量出各停止的位置點與A點間的距離x1、x2、x3、x4、x5。(1)本實驗中釋放物塊時是否需要平衡物塊與薄木板之間的摩擦力？________(填“是”或“否”)。(2)關于本實驗，下列說法正確的是________。A.實驗中探究的是物塊在斜面上合力做的功與物塊在斜面上運動速度改變的關系B.實驗中探究的是物塊在水平長木板上合力做的功與物塊在水平長木板上運動速度改變的關系C.實驗中斜面、水平長木板與物塊間的動摩擦因數(shù)必須相同D.實驗中斜面、水平長木板與物塊間的動摩擦因數(shù)不必相同(3)將測量數(shù)據(jù)記錄在表格中：釋放點BCDEF滑行距離x/cm2.986.029.0412.0215.02由表格中數(shù)據(jù)得到的結論為____________________________________________。解析物塊在固定斜面上下滑時，沿斜面向下受到重力的分力與摩擦力，二者的合力為恒力，下滑距離加倍時，合力做功加倍。物塊在水平長木板上做勻減速運動，直到停止，由v2＝2ax得，v2與x成正比，實驗中探究物塊在斜面上合力做的功與速度變化的關系，可轉變?yōu)樘骄课飰K在斜面上合力做的功與物塊在長木板上滑行距離的關系。(1)實驗中物塊沿斜面加速下滑受到恒力作用，故不需要平衡摩擦力。(2)本實驗的目的是探究物塊在斜面上加速運動時合力做功與速度變化的關系，選項A正確；斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)和水平長木板與物塊間的動摩擦因數(shù)不需要相等，選項D正確。(3)物塊從B點釋放到運動至斜面底端，合力做功為W，則從C、D、E、F點釋放，物塊運動到斜面底端，合力做功為2W、3W、4W、5W，由題表中數(shù)據(jù)可得物塊從C、D、E、F點釋放后，在水平長木板上滑行的距離為2x1、3x1、4x1、5x1，可見物塊在斜面上下滑時合力做的功與物塊在水平長木板上滑行的距離成正比，由v2＝2ax得，v2與x成正比，則物塊在斜面上下滑時，合力所做的功與物塊在斜面上滑行時速度平方的變化成正比。答案(1)否(2)AD

(3)在誤差允許的范圍內，合力所做的功與物塊速度平方的變化成正比高考實驗題答題策略①——做到一“明”、二“看”、三“提取”又快又準破解實驗題1.明——明確考查的知識范圍

現(xiàn)在的物理實驗題涉及力學、電(場、路)磁(場、感)學等知識。盡管題目千變萬化，但通過仔細審題，都能直接地判斷出命題人想要考查的知識點和意圖。2.看——看清實驗題圖

實驗題一般配有相應的示意圖、實物圖，目的是告知實驗儀器(或部分)及其組裝情況，讓考生探究考查意圖。認識這些器材在實驗中所起的作用，便能初步勾畫實驗過程。3.提取——提取信息試題總是提供諸多信息再現(xiàn)實驗情景，因此，解答時必須捕捉并提取有價值的信息，使問題迎刃而解。一般需要關注如下信息：(1)新的概念、規(guī)律、公式一些新穎的非常規(guī)實驗題、陌生的新知識(概念公式)應用題、新規(guī)律驗證題，都會為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎上提取有用信息為解題服務。(2)新的表格數(shù)據(jù)通過解讀表格，了解實驗測量的物理量，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，判斷相關物理量之間的關系。如正比例、反比例關系，平方還是開方關系，或者是倒數(shù)關系。根據(jù)數(shù)據(jù)描點作圖可以直觀反映實驗的某種規(guī)律。(3)新的物理圖象實驗題本身提供物理圖象，但這些圖象平時沒有接觸過，關鍵要明確圖象的物理意義，才能正確分析實驗問題?！镜淅?/p>

(2018·北京理綜，21)用圖