1、2017屆高考物理二輪專題突破 專題九 實驗技能與創新（1）力學實驗與創新導學案2017屆高考物理二輪專題突破 專題九 實驗技能與創新（1）力學實驗與創新導學案 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發布的，發布之前我們對文中內容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（2017屆高考物理二輪專題突破 專題九 實驗技能與創新（1）力學實驗與創新導學案）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業

2、績進步，以下為2017屆高考物理二輪專題突破 專題九 實驗技能與創新（1）力學實驗與創新導學案的全部內容。 專題九 實驗技能與創新第1講:力學實驗與創新一、題型、技巧歸納高考題型一 探究彈力和彈簧伸長的關系【例1】 如圖1甲為某同學用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關系的實驗情景.用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質彈簧，讀出不同拉力下的標尺刻度x及拉力大小f（從電腦中直接讀出)。所得數據記錄在下列表格中：圖1拉力大小f/n0。450.690.931。141.441.69標尺刻度x/cm57。0258。0159。0060。0061.0362。00 (1）從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_c

3、m；（2)根據所測數據,在圖丙坐標紙上作出f與x的關系圖象；（3)由圖象求出該彈簧的勁度系數為_n/m、彈簧的原長為_cm。(均保留三位有效數字)高考預測1(1）某次研究彈簧所受彈力f與彈簧長度l的關系實驗時得到如圖2（a)所示的fl圖象，由圖象可知：彈簧原長l0_cm，求得彈簧的勁度系數k_n/m.圖2(2)如圖(b)所示,細繩的左端掛上鉤碼(已知每個鉤碼重g1n),右端固定在彈簧的右端，o處固定一塊帶孔的數字擋板，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩定后指針指示如圖(b)，則指針所指刻度尺示數為_cm。由此可推測圖(b)中所掛鉤碼的個數為_個.歸納小結實驗數據的處理方法（1)列表法：將測得的實驗數

4、據填入設計好的表格之中，可以分析兩物理量間的定性關系。(2)圖象法:根據記錄的實驗數據在平面直角坐標系內進行作圖.若是曲線應平滑，若是直線要讓盡量多的點過直線，或在直線兩側均勻分布.(3）函數法：往往是根據圖象得到物理量間的函數關系方程式.高考題型二 驗證力的平行四邊形定則【例2】 如圖3所示，某同學在家中嘗試驗證力的平行四邊形定則，他找到三條長度和粗細相同的橡皮筋（遵循胡克定律),以及重物、刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子等。他設計了如下實驗:將三條橡皮筋的一端系在一起，另一端分別連一個繩套.他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等。在墻上a、b兩點釘兩個釘子，將白紙固定

5、在墻面上合適的位置,再將橡皮筋的兩個繩套套在兩釘子上，測出此時三條橡皮筋的長。將重物掛在第三個繩套c上,測量并記錄三條橡皮筋的長度并記下結點o的位置。取下白紙，畫出受力圖，驗證平行四邊形定則。換用不同的重物并改變a、b的位置重復實驗.圖3（1）實驗步驟的目的是_；（2)實驗步驟中，有一個重要遺漏是_；(3）實驗步驟中_（選填“要”或“不要）保證o點位置不變；（4）為了使實驗更準確,下述做法不正確的是_。a。a、b要一樣高b.a、b距離要適當c。重物質量不能太大d。橡皮筋要與墻面平行高考預測2某同學利用如圖4甲所示的裝置驗證力的平行四邊形定則。在豎直放置、貼有白紙的木板上固定有兩個輕質小滑輪,細

6、線ab和oc連接于o點，細線ab繞過兩滑輪,d、e是細線與光滑滑輪槽的兩個切點.在細線末端a、b、c三處分別掛有不同數量的相同鉤碼.設所掛鉤碼個數分別用n1、n2、n3表示。掛上適當數量的鉤碼,當系統平衡時進行相關記錄.改變所掛鉤碼的數量，重復進行多次實驗.圖4（1)下列關于本實驗操作的描述,正確的有_.a。需要利用天平測出鉤碼的質量b.eod不宜過大c。兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上d.每次實驗都應使細線的結點o處于同一位置（2）每次實驗結束后，需要記錄的項目有n1、n2、n3的數值和_。(3）該同學利用某次實驗結果在白紙上繪制了如圖乙所示的實驗結果處理圖，則根據你對本實驗的理解，要驗證

7、力的平行四邊形定則，還需對該圖作出如下完善:_。歸納小結1。本實驗考查的重點是“力作用效果的等效性。2.對實驗步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點。高考題型三 驗證牛頓運動定律【例3】 (2016全國丙卷23）某物理課外小組利用圖5中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有n5個，每個質量均為0。010kg.實驗步驟如下：圖5(1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。（2

8、）將n(依次取n1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余nn個鉤碼仍留在小車內；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象，經數據處理后可得到相應的加速度a.（3）對應于不同的n的a值見下表.n2時的st圖象如圖6所示；由圖6求出此時小車的加速度(保留2位有效數字)，將結果填入下表。n12345a/（ms2)0。200。580.781.00圖6(4）利用表中的數據在圖7中補齊數據點，并作出a-n圖象。從圖象可以看出:當物體質量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比.圖7（5）利用a-n圖象求得小車(空載）的質量為_kg

9、（保留2位有效數字,重力加速度取g9.8ms2）。（6）若以“保持木板水平來代替步驟(1），下列說法正確的是_(填入正確選項前的標號）a。an圖線不再是直線b.an圖線仍是直線，但該直線不過原點c.an圖線仍是直線，但該直線的斜率變大高考預測3在“用dis研究小車加速度與所受合外力的關系”實驗中時，甲、乙兩組分別用如圖8(a）、（b)所示的實驗裝置進行實驗，重物通過細線跨過滑輪拉相同質量小車,位移傳感器(b）隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器（a）固定在軌道一端。甲組實驗中把重物的重力作為拉力f,乙組直接用力傳感器測得拉力f，改變重物的重力重復實驗多次，記錄多組數據，并畫出af圖象.圖8（1

10、）位移傳感器(b)屬于_.(填“發射器或“接收器”）(2）甲組實驗把重物的重力作為拉力f的條件是_.（3）圖9中符合甲組同學作出的實驗圖象的是_；符合乙組同學作出的實驗圖象的是_.圖9歸納小結考試大綱規定的六個力學實驗中有四個涉及打點計時器：研究勻變速直線運動、探究加速度與力、質量的關系、探究動能定理和驗證機械能守恒定律.這類實驗的關鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常有以下三大應用：(1)由紙帶確定時間要區別打點計時器打出的點與人為選取的計數點之間的區別與聯系，便于測量和計算，一般每五個點取一個計數點，這樣時間間隔為t0.025s0。1s。（2）求解瞬時速度利用做勻變速直線運動的物體在一

11、段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。如圖10所示，打n點時的瞬時速度vn圖10高考題型四 探究動能定理【例4】 為驗證“拉力做功與物體動能變化的關系”,某同學到實驗室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪）、電磁打點計時器、質量為200g的小車、質量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細線、學生電源（有“直流”和“交流”擋)。該同學進行下列操作：a.組裝實驗裝置，如圖11（a）所示b.將質量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車c。選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤p上d。釋放小車，接通打點計時器的電源,打出一條紙帶e。在多次重復實驗得到的紙帶中選出一條點跡清晰的紙帶,如圖(b）所示f。

12、進行數據采集與處理圖11請你完成下列問題：(1）進行實驗時，學生電源應選擇用_擋(選填“直流或“交流”).（2）該同學將紙帶上打出的第一個點標為“0,且認為打“0時小車的速度為零,其后依次標出計數點1、2、3、4、5、6（相鄰兩個計數點間還有四個點未畫),各計數點間的時間間隔為0。1s，如圖（b）所示.該同學測量出計數點0到計數點3、4、5的距離，并標在圖(b)上。則在打計數點4時，小車的速度大小為_m/s；如果將鉤碼的重力在數值上當作小車所受的拉力，則在打計數點0到4的過程中,拉力對小車做的功為_ j,小車的動能增量為_ j。（取重力加速度g9.8 m/s2,結果均保留兩位有效數字)（3）由

13、（2)中數據發現,該同學并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結論，且對其他的點（如2、3、5點)進行計算的結果與“4計數點相似。你認為產生這種實驗結果的主要原因有(寫出兩條即可）_；_。高考預測4探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，實驗裝置如圖12所示.實驗過程中有平衡摩擦力的步驟,并且設法讓橡皮筋對小車做的功以整數倍增大，即分別為w0、2w0、3w0、4w0。圖12(1）實驗中首先通過調整木板傾斜程度平衡摩擦力,目的是_（填寫字母代號）.a。為了釋放小車后小車能做勻加速運動b.為了增大橡皮筋對小車的彈力c。為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功d.為了

14、使小車獲得較大的動能(2）圖13是在正確操作情況下打出的一條紙帶,從中截取了測量物體最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm_m/s(保留3位有效數字）。圖13(3）幾名同學在實驗中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功w與小車獲得的最大速度vm的數據，并利用數據繪出了下列給出的四個圖象，你認為其中正確的是_。歸納小結在探究動能定理時，通常有定性分析和定量計算兩種考查方式.定性分析一般要求作出wv2圖象，也可以拓展為與w或v2相關的物理量間的關系圖象，如lv2等；定量計算時需要用wfl計算合外力做的功,再利用ekmv2mv計算出動能的變化量,比較即可.高

15、考題型五 驗證機械能守恒定律 【例5】 (2016全國乙卷22)某同學用圖14（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律,其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20hz、30hz和40hz,打出紙帶的一部分如圖(b)所示.圖14該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數據和其它題給條件進行推算.(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出b點時,重物下落的速度大小為_，打出c點時重物下落的速度大小為_，重物下落的加速度大小為_。(2）已測得s18.89cm,s29.50cm，s310.10cm；當重力加速度大小為9。80m/s

16、2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1。由此推算出f為_hz.高考預測5某同學利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖15所示。氣墊導軌與水平桌面的夾角為，導軌底端p點有一帶擋光片的滑塊,滑塊和擋光片的總質量為m，擋光片的寬度為b，滑塊與沙桶由跨過輕質光滑定滑輪的細繩相連.導軌上q點固定一個光電門,擋光片到光電門的距離為d.圖15(1）實驗時，該同學進行了如下操作：開啟氣泵，調節細沙的質量，使滑塊處于靜止狀態，則沙桶和細沙的總質量為_；在沙桶中再加入質量為m的細沙，讓滑塊從p點由靜止開始運動.已知光電門記錄擋光片擋光的時間為t，則滑塊通過q點的瞬時速度為_.（2）在滑塊從p點運動到

17、q點的過程中，滑塊的機械能增加量e1_,沙桶和細沙的機械能減少量e2_.在誤差允許的范圍內，如果e1e2，則滑塊、沙桶和細沙組成的系統機械能守恒。歸納小結1。驗證機械能守恒定律的數據處理方法一：利用起始點和第n點計算.代入ghn和v，如果在實驗誤差允許的范圍內，ghnv，則驗證了機械能守恒定律.方法二：任取兩點計算.任取兩點a、b測出hab,算出ghab；算出vv的值;在實驗誤差允許的范圍內，若ghabvv，則驗證了機械能守恒定律.方法三：圖象法.從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸,以h為橫軸，根據實驗數據繪出v2h圖線。若在實驗

18、誤差允許的范圍內圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律.2。誤差分析教材中驗證機械能守恒定律的實驗是利用自由落體運動進行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的,屬于系統誤差。而利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律，動能的減少量略大于重力勢能的增加量，所以在對誤差進行分析時，要根據實驗方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結論。高考題型六 力學創新實驗【例6】 (2016全國甲卷22）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖16所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿

19、過打點計時器并與物塊連接.向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊，通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.圖16(1）實驗中涉及到下列操作步驟:把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號).(2)圖17中m和l紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果.打點計時器所用交流電的頻率為50hz.由m紙帶所給的數據，可求出在該紙帶對應的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為_m/s.比較兩紙帶可知，_（填“m或“l”)紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。圖17高考預測6某研究小組設計了一種“用一把

20、尺子測定動摩擦因數”的實驗方案。如圖18所示，a是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽（滑槽末端與桌面相切)，b是質量為m的滑塊(可視為質點）。圖18第一次實驗，如圖(a)所示,將滑槽末端與桌面右端m對齊并固定,讓滑塊從滑槽最高點由靜止滑下，最終落在水平地面上的p點，測出滑槽最高點距離桌面的高度h、m距離地面的高度h、m與p間的水平距離x1；第二次實驗，如圖(b)所示，將滑槽沿桌面向左移動一段距離并固定，讓滑塊b再次從滑槽最高點由靜止滑下，最終落在水平地面上的p點，測出滑槽末端與桌面右端m的距離l、m與p間的水平距離x2.(1)在第二次實驗中，滑塊到m點的速度大小為_.(用實驗中所測物理量的符號表

21、示，已知重力加速度為g).（2）通過上述測量和進一步的計算，可求出滑塊與桌面間的動摩擦因數，下列能引起實驗誤差的是_。（選填序號)a。h的測量b。h的測量c。l的測量d。x2的測量（3）若實驗中測得h15cm、h25cm、x130cm、l10cm、x220cm，則滑塊與桌面間的動摩擦因數_。（結果保留1位有效數字）參考答案【例1】 答案(1）63.60(63。5563.65）（2)如圖(3）24.85(24.8024。90）55。2（55.055.5)解析(1)由圖可知，刻度尺的最小分度為0。1cm，故讀數為63.60cm；（2)根據表中數據利用描點法得出對應的圖象如圖所示；(3)由胡克定律可

22、知，圖象的斜率表示勁度系數，則可知k24.85n/m；圖象與橫坐標的交點為彈簧的原長,則可知,原長為55。2cm。高考預測1答案（1)3。0200（2)1.503【例2】 答案(1)判斷橡皮筋的勁度系數是否相同(2）記下拉力的方向（3）不要（4)a解析(1)他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等,目的是判斷橡皮筋的勁度系數是否相同。（2)實驗步驟中,有一個重要遺漏是記下拉力的方向。(3）該實驗,橡皮筋遵守胡克定律，結點o處于平衡狀態,所受合力為零，通過任意兩個力的合力與第三個是否等值反向驗證力的平行四邊形定則,不要保證o點的位置不變.（4）在該實驗中,a、b不一定要一樣高，但是

23、a、b的距離要適當，不能太大，也不能太小，所掛重物的質量適當，不能太大，拉力的方向與墻面平行,則橡皮筋與墻面需平行，故a錯誤，b、c、d正確.高考預測2答案(1）bc（2)oc、od、oe三段細線的方向（3）過o點作出與foc等大反向的力f解析（1)用鉤碼的個數可以代表拉力的大小，因此不需要測量鉤碼的質量,故a錯誤;eod若太大，導致其合力較小，增大了誤差，故eod不宜過大,故b正確；只要便于記錄通過滑輪的力的方向即可，兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上，故c正確；該題應用了物體的平衡來驗證力的平行四邊形定則,不需要每次實驗都使細線的結點o處于同一位置,故d錯誤。（2)為驗證力的平行四邊形定則

24、，必須作受力圖，所以先明確受力點，即標記結點o的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，因此從力的三要素角度出發，要記錄鉤碼的個數和記錄oc、od和oe三段細線的方向。（3)本實驗是要驗證力的平行四邊形定則，故應將由平行四邊形定則得出的合力，與真實的合力進行比較而去判斷平行四邊形定則得出的結果是否正確，由圖乙可知，要驗證力的平行四邊形定則，還需要過o點作出與foc等大反向的力f.【例3】 答案(3)0.39（4)見解析圖（5)0。44(6）b解析（3）因為小車做初速度為零的勻加速直線運動,將題圖中點(2.00，0。78)代入sat2可得，a0.39m/s2。（4)根據描點法可

25、得如圖所示圖線。（5)根據牛頓第二定律可得nmg(m5m）a,則an，圖線斜率k，可得m0。44kg.（6）若保持木板水平，則小車運動中受到摩擦力的作用,n的數值相同的情況下,加速度a變小，直線的斜率變小.繩的拉力等于摩擦力時，小車才開始運動，圖象不過原點，選項b正確。高考預測3答案（1)發射器(2)小車的質量遠大于重物的質量(3)解析（1）位移傳感器(b）屬于發射器.(2)在該實驗中實際是：mg(mm）a，要滿足mgma,應該使重物的質量遠小于小車的質量.即小車的質量遠大于重物的質量。（3)在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實驗原理：mgma得a而實際上a，即隨著重物的質量增大，不

26、再滿足重物的質量遠小于小車的質量，所以圖中符合甲組同學作出的實驗圖象的是。乙組直接用力傳感器測得拉力f，隨著重物的質量增大,拉力f測量是準確的，af關系為一傾斜的直線,符合乙組同學作出的實驗圖象的是.【例4】 答案（1)交流 (2)0。585.91023。4102(3)小車質量不滿足遠大于鉤碼質量；沒有平衡摩擦力；沒考慮鉤碼動能的增加。解析（1）打點計時器是一種計時儀器，使用交流電源；（2)根據勻變速直線運動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個計數點間的時間間隔為t0.1s，得:v4m/s0。58 m/s，在打計數點0到4的過程中,拉力對小車做的功為:wmgx040。059。80。12j0.059j；小車的動能增量為：ekmv0.20。58