第一部分核心主干復習專題專題七物理實驗第17講?？剂W實驗核心知識·固雙基命題熱點·巧突破核心知識?固雙基“科學探究”展示

一、幾種測量速度的方法二、測定重力加速度的幾種常見方案利用落體運動測重力加速度(忽略阻力)物體系統三、實驗的創新與設計應注意的幾點1.加強對實驗思想方法的歸納，如控制變量法、圖像法、逐差法、模擬法、轉換法、放大法、替代法等。這樣在新的實驗情境下，才能設計合理的實驗方案。2.克服思維定式的影響，加強對已掌握的實驗原理的理解和儀器的正確使用方法的訓練，才能在新情境下進行遷移利用。命題熱點?巧突破游標卡尺和螺旋測微器讀數時應注意的問題(1)10分度的游標卡尺，以mm為單位，小數點后只有1位。20和50分度的游標卡尺以mm為單位，小數點后有2位。(2)游標卡尺在讀數時先確定主尺的分度(單位一般是cm，分度值為1mm)，把數據讀成以毫米為單位的。先讀主尺數據，再讀游標尺數據，最后兩數相加。游標卡尺讀數不估讀。(3)不要把游標尺的邊緣當成零刻度，而把主尺的刻度讀錯。(4)螺旋測微器讀數時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經露出；要準確到0.01mm，估讀到0.001mm，即結果若用mm做單位，則小數點后必須保留三位數字。題型1力學基本儀器的使用與讀數〔對點訓練〕1.在一次實驗中，張華同學用螺旋測微器測量某長方體工件的厚度如圖所示，根據圖示可判斷其厚度為_____________mm。該同學用下列某種儀器測得該工件的寬度為1.275cm，則該同學所用的儀器可能是______(將正確答案的序號填在橫線上)。①螺旋測微器

②10分度游標卡尺③20分度游標卡尺1.700③【解析】螺旋測微器固定刻度部分讀數為1.5mm，可動刻度部分分度值為0.01mm，可動刻度部分讀數為0.200mm，工件的厚度為1.700mm。若用某種儀器測出的工件的寬度為1.275cm＝12.75mm，由于以毫米為單位，小數點后有兩位數字，測量儀器不可能是①螺旋測微器和②10分度的游標卡尺，又由于最后一位是5，只有20分度的游標卡尺最后一位才可能是5，所以應是③。2.(2023·濟南三模)(1)利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一工件的直徑和高度，測量結果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為_____________cm，高度為________________________mm。1.0706.865(6.864～6.866)(2)圖丙為“研究勻變速直線運動規律”實驗中獲得的一條紙帶，已知打點計時器的頻率為50Hz，采用逐差法求得加速度的大小a＝_________m/s2。(結果保留兩位小數)2.403.(2023·漢中第一次檢測)(1)用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示。測量方法正確的是_______(選填“圖甲”或“圖乙”)。圖甲(2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖丙所示，則此示數為___________mm。6.700(3)在“用打點計時器測速度”的實驗中，交流電源頻率為50Hz，打出一段紙帶如圖丁所示。打下計數點2時，測得的瞬時速度v＝________m/s。0.36【解析】

(1)用游標卡尺測量小球的直徑，應將小球卡在外測量爪中，故應選題圖甲。(2)螺旋測微器的示數為固定讀數加上可動讀數，即6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。“長木板、小車、紙帶、打點計時器”實驗裝置中的細節及注意事項(1)打點計時器系列四個實驗力學實驗中用到打點計時器的實驗主要有4個，分別是研究勻變速直線運動，驗證牛頓運動定律，探究動能定理，驗證機械能守恒定律。

題型2紙帶類實驗綜合(2)紙帶數據的處理方法(3)平衡摩擦力的兩個實驗及方法驗證牛頓運動定律和探究動能定理兩個實驗均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端，給小車一個初速度，使小車能勻速下滑。(4)四個關鍵點①區分計時點和計數點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要注意“每五個點取一個計數點”與“每隔四個點取一個計數點”的取點方法是一樣的。②涉及打點計時器的實驗均是先接通電源，打點穩定后，再釋放紙帶。③實驗數據處理可借助圖像，充分利用圖像斜率、截距等的物理意義。④小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當M車?m掛時，繩上的力近似等于懸掛物的重力。如果繩上連接著力傳感器或測力器，則可直接讀出繩上的拉力，不要求M車?m掛?！舱骖}研究1〕(2023·全國甲卷)某同學利用如圖甲所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連，右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連，鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數據如圖乙所示。24.0080.0

【答案】

(2)見解析圖。70.059.0b2k【解析】

(1)ΔxAD＝ΔxAB＋ΔxBC＋ΔxCD＝24.00cm。(2)如圖所示?！矊c訓練〕(2023·湖南長沙模擬)圖甲為“探究加速度與物體所受合外力關系”的實驗裝置，實驗中所用小車的質量為M，重物的質量為m，實驗時改變重物的質量，記下測力計對應的讀數F。(1)實驗過程中，_________滿足M?m(填“需要”或“不需要”)。(2)實驗過程中得到如圖乙所示的紙帶，已知所用交流電的頻率為50Hz。其中A、B、C、D、E為五個計數點，相鄰兩個計數點之間還有4個點沒有標出，根據紙帶提供的數據，可求出小車加速度的大小為___________m/s2。(計算結果保留三位有效數字)不需要0.638(3)當重物質量合適時，小車做勻速運動，此時測力計的讀數為F0。更換重物，用a表示小車的加速度，F表示彈簧測力計的示數，下列描繪的a－F關系圖像合理的為_____。D【解析】

(1)實驗中，細線對滑輪和小車的作用力通過測力計測量，不需要滿足M?m。(3)小車勻速運動時有2F0＝f當更換重物后，由牛頓第二定律有2F－f＝Ma〔真題研究2〕(2023·浙江6月高考卷)在“探究平拋運動的特點”實驗中(1)用圖甲裝置進行探究，下列說法正確的是_____。A．只能探究平拋運動水平分運動的特點B．需改變小錘擊打的力度，多次重復實驗C．能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點

題型3研究“平拋運動”類實驗B(2)用圖乙裝置進行實驗，下列說法正確的是_____。A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調節擋板N時必須每次等間距移動C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止滾下C(3)用圖丙裝置進行實驗，豎直擋板上附有復寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時的點跡。實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點靜止滾下，撞擊擋板留下點跡0，將擋板依次水平向右移動x，重復實驗，擋板上留下點跡1、2、3、4。以點跡0為坐標原點，豎直向下建立坐標軸y，各點跡坐標值分別為y1、y2、y3、y4。測得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為_____。D

【解析】

(1)兩球同時落地，只能探究平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，選項A、C錯誤；實驗時，需要改變小錘擊打的力度，多次重復實驗，選項B正確。(2)研究平拋運動，斜槽末端必須水平，但軌道沒必要光滑，選項A錯誤；描繪平拋運動的軌跡，沒必要將擋板N等間距移動，選項B錯誤；為了保證平拋運動的初速度一定，小鋼球從斜槽M上同一位置靜止滾下，選項C正確。〔對點訓練〕(2023·遼寧沈陽一模)小明學完平拋運動后，嘗試利用平拋運動的知識測量家里的彈射器射出彈丸的速度。小明準備了白紙、米尺、復寫紙、支架等材料。實驗時，先將白紙和復寫紙固定在墻上，并用支架將彈射器固定好，裝置如圖甲所示。接著壓縮彈射器朝墻壁發射彈丸，彈丸通過碰撞復寫紙，在白紙上留下落點位置。隨后將彈射器沿垂直于墻面方向遠離墻壁移動，每次移動的距離為0.2m。通過幾次重復實驗，挑了一張有4個連續落點痕跡的白紙，如圖乙所示。已知重力加速度g＝10m/s2。(1)下列實驗步驟必要的是_________。A．在安裝時，必須確保彈射器水平放置B．為了減小實驗誤差，應選用體積小密度大的彈丸C．每次必須將彈簧壓縮至相同位置釋放彈丸D．第一次實驗時，需要測量彈射器開口到墻壁的距離(2)根據測量的數據，可知彈丸離開彈射器的速度大小為_________m/s，彈丸打到C點時的速度大小為_________m/s。(所有計算結果均保留兩位有效數字)ABC2.02.8【解析】

(1)要保證每次彈丸都做平拋運動，則必須確保彈射器水平放置，故A符合題意；為了減小實驗誤差，應選用體積小密度大的彈丸，故B符合題意；為保證彈丸的初速度相同，每次必須將彈簧壓縮至相同位置釋放彈丸，故C符合題意；第一次實驗時，不需要測量彈射器開口到墻壁的距離，故D不符合題意。故選ABC。1.探究彈力和彈簧伸長量的關系操作關鍵(1)實驗中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過彈性限度。(2)畫圖像時，不要連成“折線”，而應盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線兩側。

題型4

“彈簧”“橡皮條”實驗2.驗證力的平行四邊形定則的操作關鍵(1)每次拉伸后結點O的位置必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫力的圖示時應選擇適當的標度?！舱骖}研究3〕(2023·浙江6月高考卷)如圖所示，某同學把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究A、B彈簧彈力與伸長量的關系。在B彈簧下端依次掛上質量為m的鉤碼，靜止時指針所指刻度xA、xB的數據如表。鉤碼個數012xA/cm7.758.539.30xB/cm16.4518.5220.60鉤碼個數為1時，彈簧A的伸長量ΔxA＝___________cm，彈簧B的伸長量ΔxB＝___________cm，兩根彈簧彈性勢能的增加量ΔEp_____mg(ΔxA＋ΔxB)(選填“＝”“<”或“>”)。0.781.29＝【解析】鉤碼個數為1時，彈簧A的伸長量ΔxA＝(8.53－7.75)cm＝0.78cm，彈簧B的伸長量ΔxB＝(18.52－16.45)cm－ΔxA＝1.29cm，根據機械能守恒定律得，彈簧彈性勢能的增加量等于重力勢能的減小量，即ΔEp＝mg(ΔxA＋ΔxB)?！舱骖}研究4〕(2023·全國乙卷)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質小圓環、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質小圓環上。將兩細線也系在小圓環上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當的力拉動兩個測力計，小圓環停止時由兩個測力計的示數得到兩拉力F1和F2的大小，并_______。(多選，填正確答案標號)A．用刻度尺量出橡皮條的長度B．用刻度尺量出兩細線的長度C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環的位置D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向CD(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環拉到___________________________________，由測力計的示數得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結果在白紙上根據力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。(5)比較F′和F的_______________________________________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。步驟(2)中標記的小圓環同一位置大小和方向在誤差允許的范圍內是否一致【解析】

(2)兩拉力F1和F2共同作用，產生的效果是使橡皮條一端的小圓環到某一位置；用一個力F將小圓環拉到同一位置，說明兩種方法達到的效果一樣，所以要記錄小圓環的位置，選項C正確，A錯誤；力是矢量，所以還需記錄兩拉力F1和F2的方向，以便步驟(4)繪制平行四邊形。細線的方向即為F1和F2的方向，選項D正確；F1和F2的大小、方向與細線的長度無關，選項B錯誤?！矊c訓練〕(2023·河南溫縣模擬)某同學在“探究彈簧和彈簧伸長量的關系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數為1000N/m。如圖所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下：(1)彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數是___________N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數可能為___________N。(第二空保留2位小數)(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤b的讀數_______(填“變大”“變小”或“不變”)。8.006.00變大1.力學創新實驗的特點(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、處理數據的基本方法——圖像法、逐差法融入到實驗的綜合分析之中。

題型5力學創新實驗2.力學創新實驗的分類(1)第一類是通過實驗和實驗數據的分析得出物理規律。這類實驗題目需認真分析實驗數據，根據數據特點掌握物理量間的關系，得出實驗規律。(2)第二類是給出實驗規律，選擇實驗儀器，設計實驗步驟，并進行數據處理。這類實驗題目需從已知規律入手，正確選擇測量的物理量，根據問題聯想相關的實驗模型，確定實驗原理，選擇儀器，設計實驗步驟，記錄實驗數據并進行數據處理。3.創新實驗題的解法(1)根據題目情境，提取相應的力學實驗模型，明確實驗的理論依據和實驗目的，設計實驗方案。(2)進行實驗，記錄數據。應用原理公式或圖像法處理實驗數據，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。〔真題研究5〕(2023·湖北高考卷)某同學利用測質量的小型家用電子秤，設計了測量木塊和木板間動摩擦因數μ的實驗。如圖(a)所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子秤上的重物B通過跨過定滑輪的輕繩相連。調節滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物B間的輕繩豎直。在木塊A上放置n(n＝0,1,2,3,4,5)個砝碼(電子秤稱得每個砝碼的質量m0為20.0g)，向左拉動木板的同時，記錄電子秤的對應示數m。(1)實驗中，拉動木板時_______(填“必須”或“不必”)保持勻速。(2)用mA和mB分別表示木塊A和重物B的質量，則m和mA、mB、m0、μ、n所滿足的關系式為m＝_______________________。(3)根據測量數據在坐標紙上繪制出m－n圖像，如圖(b)所示，可得木塊A和木板間的動摩擦因數μ＝__________(保留2位有效數字)。不必mB－μ(mA＋nm0)0.40〔方法技巧〕測定動摩擦因數實驗一般結合在“研究勻變速直線運動”“驗證牛頓運動定律”或“探究動能定理”等實驗中考查。實驗的原理是：利用打點計時器等器材測出物體做勻變速運動的加速度，再利用牛頓第二定律計算動摩擦因數，或者利用平衡條件、動能定理或能量守恒定律等計算動摩擦因數。實驗方法創新思維實驗原理將研究運動物體轉化為研究靜止物體利用F彈＝Ff＝μFN求μ實驗方法創新思維實驗原理讓物塊先做加速運動，當重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運動減速運動中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma進一步求μ將動摩擦因數的測量轉化為角度的測量利用a＝gsinθ－μgcosθ求μ(a通過逐差法求解)〔對點訓練〕1.(2023·遼寧高考卷)某同學為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設計了如下實驗：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段，選擇相同材質的一元硬幣和一角硬幣進行實驗。測量硬幣的質量，得到一元和一角硬幣的質量分別為m1和m2(m1>m2)，將硬幣甲放置在斜面上某一位置，標記此位置為B。由靜止釋放甲，當甲停在水平面上某處時，測量甲從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側與O點重合，將甲放置于B點由靜止釋放。當兩枚硬幣發生碰撞后，分別測量甲、乙從O點到停止處的滑行距離OM和ON，保持釋放位置不變，重復實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2。(1)在本實驗中，甲選用的是_______(