專題八物理試驗1/46定位

五年考情分析Ⅰ卷T22測定勻變速直線運動加速度用驗證機械能守恒定律裝置求瞬時速度、加速度、頻率向心力研究驗證牛頓第二定律測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數T23描繪小燈泡伏安特征曲線熱敏電阻控制電路設計、器材選擇及過程分析把電流表改裝為電壓表測定電源電動勢和內阻測量多用電表內電池電動勢和內部電路總電阻2/46Ⅱ卷T22測定勻變速直線運動加速度、平均速度探究彈簧彈性勢能測定勻變速運動速度、加速度,物塊與斜面間動摩擦因數伏安法測電阻探究彈簧彈性勢能T23測微安表內阻電壓表內阻測量半偏法測電壓表內阻探究彈簧勁度系數k與其長度關系多用電表原理和使用Ⅲ卷T22驗證力平行四邊形定則探究影響安培力大小原因T23用多用電表測電阻探究加速度與合外力關系3/46專題定位本專題是物理試驗,試驗包含力學試驗和電學試驗兩部分,每年必考;試驗以填空題形式出現,一力一電,一小一大組合形式基本固定.經過對近五年高考命題分析能夠看出,力學主要考查紙帶類問題、彈簧類問題和以牛頓第二定律為基礎力學創新型試驗,開始動量守恒定律試驗成為力學必考試驗之一;電學主要考查以測電阻(電表內阻)為關鍵試驗、以多用電表使用為關鍵試驗、以測電源電動勢和內阻為關鍵試驗.應考提議復習備考過程中,仍從兩方面引發重視:(1)高考試驗題命題仍是“源于教材,不拘泥于教材”理念,所以熟悉教材試驗、抓住試驗靈魂——原理,是復習重中之重;(2)重視創新型試驗,比如設計型、開放型、探討型試驗等都有不一樣程度創新,比如由單純求加速度轉化為求動摩擦因數,設計各種求重力加速度方法,各種方法求電阻,都要引發高度重視.4/46第1講力學試驗與創新5/46突破實戰6/46熱點考向一紙帶類問題【關鍵提煉】1.打點計時器系列五個試驗力學試驗中用到打點計時器試驗有5個,分別是用打點計時器測速度,探究小車速度隨時間改變規律,探究加速度與力、質量關系,探究做功與速度改變關系及驗證機械能守恒定律.突破熱點考向聚焦7/462.紙帶數據處理方法8/463.平衡摩擦力兩個試驗及方法探究加速度與力、質量關系及探究做功與速度改變關系兩個試驗均需平衡摩擦力,平衡摩擦力方法是墊高有打點計時器一端,給小車一個初速度,小車能勻速下滑.4.三個關鍵點(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點.計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取點.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”取點方法是一樣.(2)包括打點計時器試驗均是先接通電源.打點穩定后,再釋放紙帶.(3)試驗數據處理可借助圖像,充分利用圖像斜率、截距等物理意義.9/46【典例1】(·廣東珠海模擬)某同學利用圖(甲)所表示試驗裝置,探究小車在均勻長木板上運動規律.10/46(1)在小車做勻加速直線運動時打出一條紙帶,已知打點計時器所用電源頻率為50Hz,圖(乙)中所表示是每打5個點所取計數點,x1=3.62cm,x4=5.12cm,由圖中數據可求得:小車加速度為

m/s2,第3個計數點與第2個計數點距離(即x2)約為

cm.

答案:(1)0.50

4.1211/46(2)若用該試驗裝置“探究ɑ與F,M之間關系”,要用鉤碼(質量用m表示)重力表示小車所受細線拉力,需滿足

,滿足此條件做試驗時,得到一系列加速度a與合外力F對應數據,畫出a-F關系圖像,如圖(丙)所表示,若不計滑輪摩擦及紙帶阻力影響,由圖像可知,試驗操作中不妥之處為

;小車質量M=

kg;假如試驗時,在小車和鉤碼之間接一個不計質量微型力傳感器用來測量拉力F,如圖(丙)所表示,從理論上分析,該試驗圖線斜率將

(填“變大”“變小”或“不變”).

12/46答案:(2)M?m沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1變大13/46(3)為了驗證動能定理,在用鉤碼重力表示小車所受合外力條件下,在圖(乙)中1,3兩點間對小車用試驗驗證動能定理表示式為

.(用題中所包括數據字母表示,兩個計數點間時間間隔用T表示)

14/46【預測練習1】(·河北保定模擬)在用打點計時器驗證機械能守恒定律試驗中,使質量為m=1.00kg重物自由下落,打點計時器在紙帶上打出一系列點,選取一條符合試驗要求紙帶如圖所表示.O為第一個點,A,B,C為從適當位置開始選取連續點中三個點.已知打點計時器每隔0.02s打一個點,當地重力加速度g取9.80m/s2.則:15/46(1)依據圖上所得數據,應取圖中O點到

點來驗證機械能守恒定律.

(2)從O點到(1)問中所取點,重物重力勢能降低許ΔEp=

J,動能增加量ΔEk=

J(結果保留3位有效數字).

答案:(1)B

(2)1.8816/46(3)若測出紙帶上全部各點到O點之間距離,依據紙帶算出各點速度v及物體下落高度h.則以為縱軸,以h為橫軸畫出圖像是下列圖中

.

答案:(3)A17/46熱點考向二橡皮條、彈簧類問題【關鍵提煉】1.探究彈力和彈簧伸長量關系操作關鍵(1)試驗中不能掛過多鉤碼,預防彈簧超出彈性程度.(2)畫圖像時,不要連成“折線”,而應盡可能讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線兩側.2.驗證力平行四邊形定則操作關鍵(1)每次拉伸結點位置O必須保持不變.(2)記下每次各力大小和方向.(3)畫力圖示時應選擇適當標度.18/46【典例2】(·全國Ⅲ卷,22)某探究小組做“驗證力平行四邊形定則”試驗,將畫有坐標軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)紙貼在水平桌面上,如圖(a)所表示.將橡皮筋一端Q固定在y軸上B點(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上A點時,橡皮筋處于原長.(1)用一只測力計將橡皮筋P端沿y軸從A點拉至坐標原點O,此時拉力F大小可由測力計讀出.測力計示數如圖(b)所表示,F大小為

N.

解析:(1)由圖可知,F大小為4.0N.答案:(1)4.019/46(2)撤去(1)中拉力,橡皮筋P端回到A點;現使用兩個測力計同時拉橡皮筋,再次將P端拉至O點,此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所表示方向,由測力計示數讀出兩個拉力大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N.①用5mm長度線段表示1N力,以O為作用點,在圖(a)中畫出力F1,F2圖示,然后按平行四邊形定則畫出它們協力F合;②F合大小為

N,F合與拉力F夾角正切值為

.若F合與拉力F大小及方向偏差均在試驗所允許誤差范圍之內,則該試驗驗證了力平行四邊形定則.

20/46答案:(2)①看法析②4.0

0.0521/46【預測練習2】(·河北石家莊質檢)在“探究彈力和彈簧伸長量關系”試驗中(1)以下說法正確是

.

A.彈簧被拉伸時,不能超出它彈性程度B.用懸掛砝碼方法給彈簧施加拉力,應確保彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態C.用直尺測得彈簧長度即為彈簧伸長量D.用幾個不一樣彈簧,分別測出幾組拉力與伸長量,得出拉力與伸長量之比相等解析:(1)彈簧被拉伸時,不能超出它彈性程度,不然彈簧會損壞,故A正確.用懸掛鉤碼方法給彈簧施加拉力,要確保彈簧位于豎直位置,使鉤碼重力等于彈簧彈力,要待鉤碼平衡時再讀數,故B正確.彈簧長度不等于彈簧伸長量,故C錯誤.拉力與伸長量之比是勁度系數,由彈簧決定,同一彈簧勁度系數是不變,不一樣彈簧勁度系數不一樣,故D錯誤.22/46(2)若某同學采取試驗裝置如圖(甲)所表示,所用每個鉤碼重力相當于對彈簧提供了向右恒定拉力.試驗時先測出不掛鉤碼時彈簧自然長度,再將5個鉤碼逐一掛在繩子下端,每次測出對應彈簧總長度.①有一個同學經過以上試驗測量后把6組數據描點在圖(乙)中,請作出F-L圖線.②由此圖線可得出該彈簧原長L0=

cm,勁度系數k=

N/m.(結果均保留2位有效數字)

23/46解析:(2)①作出F-L圖線,如圖所表示;答案:(2)①看法析圖②5.0③2024/46(3)若某同學把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧原長L0,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后長度L,把L-L0作為彈簧伸長量x,這么操作,因為彈簧本身重力影響,最終畫出圖線可能是

.

解析:(3)當豎直懸掛時,因為本身重力影響彈簧會有一段伸長量L1,但此時所掛重物重力為0(F=0),結合彈簧彈力特點可得,F=k(L-L0-L1)=k(L-L0)-kL1=kx-kL1,其圖像只可能是C圖.答案:(3)C25/46熱點考向三力學創新試驗【關鍵提煉】1.力學創新試驗幾個特點(1)試驗器材等效與替換,主要有3個方面創新:①用電子秤或已知質量鉤碼替換彈簧測力計;②氣墊導軌替換長木板;③用光電門、閃光攝影機替換打點計時器.(2)試驗結論拓展與延伸:主要經過一些試驗裝置得出物體加速度,再利用牛頓第二定律求出物體所受阻力或小車與木板間動摩擦因數.(3)情景設計與創新:近幾年在試題情景設計上進行了較多創新,不過考查試驗原理和試驗處理方法依然不變,所以只要把最根本方法從新情景中分離出來,找出與常規試驗相同之處就能夠.26/462.創新試驗易錯點(1)試驗原理不清楚,找不出解題突破口.(2)對試驗結論拓展與延伸,不知從何處入手.(3)不能從新情景中把試驗方法分離出來.3.創新試驗題解法(1)以基本力學模型為載體,依靠運動學規律和力學定律設計試驗;(2)將試驗基本方法——控制變量法,處理數據基本方法——圖像法,逐差法,融入試驗綜合分析之中;(3)依據題目情境,提取對應力學模型,明確試驗理論依據和試驗目標,設計試驗方案;(4)進行試驗,統計數據,應用原理公式或圖像法處理試驗數據,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.27/46【典例3】(·全國Ⅲ卷,23)某物理課外小組利用圖(甲)中裝置探究物體加速度與其所受合外力之間關系.圖中,置于試驗臺上長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼.本試驗中可用鉤碼共有N=5個,每個質量均為0.010kg.試驗步驟以下:28/46(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小物塊,使小車(和鉤碼)能夠在木板上勻速下滑.(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n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,同時用傳感器統計小車在時刻t相對于其起始位置位移s,繪制s-t圖像,經數據處理后可得到對應加速度a.29/46(3)對應于不一樣na值見下表.n=2時s-t圖像如圖(乙)所表示,由圖(乙)求出此時小車加速度(保留2位有效數字),將結果填入下表.n12345a/(m·s-2)0.200.580.781.00答案:(3)0.3930/46(4)利用表中數據在圖(丙)中補齊數據點,并作出a-n圖像.從圖像能夠看出:當物體質量一定時,物體加速度與其所受合外力成正比.解析:(4)在題圖(丙)中描出數據點(2,0.39),(3,0.58)(5,1.00)并過各數據點作出a-n圖像,如圖所表示.答案:(4)a-n圖像看法析31/46答案:(5)0.44(5)利用a-n圖像求得小車(空載)質量為

kg(保留2位有效數字,重力加速度取g=9.8m·s-2).

32/46答案:(6)BC(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),以下說法正確是

(填入正確選項前標號).

A.a-n圖線不再是直線B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點C.a-n圖線仍是直線,但該直線斜率變大33/46【預測練習3】(·福建寧德模擬)某物理小組對輕彈簧彈性勢能進行探究,試驗裝置如圖(甲)所表示,輕彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿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,經過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后彈性勢能步驟以下:A.用天平測量出物塊質量m,按圖(甲)所表示安裝好試驗裝置;B.向左推物塊使彈簧壓縮,并測量彈簧壓縮量x;C.把紙帶向左拉直,接通打點計時器電源;D.松手釋放物塊.34/46(1)圖(乙)是物塊脫離彈簧后打點計時器所打出紙帶,每相鄰兩個計數點之間有4個點未畫出.相鄰計數點間距離如圖(乙)所表示.打點計時器電源頻率為50Hz,物塊做勻減速直線運動加速度大小a=

m/s-2,若重力加速度為g,則物塊與桌面間動摩擦因數表示式為μ=

,這么代入數據得到結果比動摩擦因數真實值

(選填“偏大”或“偏小”).

35/46(2)若物塊脫離彈簧時速度為v,則彈簧被壓縮時含有彈性勢能大小是

.(用m,g,v,x和動摩擦因數μ表示)

36/46實戰高考真題演練1.[測勻變速直線運動速度和加速度](·全國Ⅰ卷,22)某探究小組為了研究小車在桌面上直線運動,用自制“滴水計時器”計量時間.試驗前,將該計時器固定在小車旁,如圖(a)所表示.試驗時,保持桌面水平,用手輕推一下小車.在小車運動過程中,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖(b)統計了桌面上連續6個水滴位置.(已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴)37/46解析:(1)小車在水平桌面上做減速運動,相鄰兩個水滴之間距離越來越小,由圖(b)可知,小車在桌面上是從右向左運動.答案:(1)從右向左(1)由圖(b)可知,小車在桌面上是

(填“從右向左”或“從左向右”)運動.

38/46(2)該小組同學依據圖(b)數據判斷出小車做勻變速運動.小車運動到圖(b)中A點位置時速度大小為

m/s,加速度大小為

m/s2.(結果均保留2位有效數字)

答案:(2)0.19

0.03739/462.[用驗證機械能守恒裝置測速度、加速度和頻率](·全國Ⅰ卷,22)某同學用圖(a)所表示試驗裝置驗證機械能守恒定律,其中打點計時器電源為交流電源,能夠使用頻率有20Hz、30Hz和40Hz.打出紙帶一部分如圖(b)所表示.該同學在試驗中沒有統計交流電頻率f,需要用試驗數據和其它題給條件進行推算.40/46(1)若從打出紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖(b)中給出物理量能夠寫出:在打點計時器打出