力學實驗命題區間高考題型近年考頻力學實驗“紙帶”“光電門”類實驗2024年江西卷T112023年全國甲卷T232022年廣東卷T112021年湖南卷T11“橡皮條、彈簧”“碰撞”類實驗2024年新課標卷T222024年湖北卷T122023年湖南卷T112022年湖南卷T112021年廣東卷T11力學創新實驗2024年湖南卷T122024年山東卷T132023年遼寧卷T112023年湖北卷T112022年山東卷T132021年山東卷T13命題分析素養落實本部分屬于高考必考內容，每個實驗都有可能考查，但紙帶類問題為命題的重點。由于實驗考查“來源于教材，而又不拘泥于教材”的特點，所以在復習中一定要把握實驗的靈魂——原理，只有在原理性內容掌握之后，才能進行數據的處理和誤差分析。1．基本實驗儀器的使用與讀數2．基礎實驗的實驗原理和實驗方法的理解與掌握3．探究實驗的實驗方案、實驗器材及數據處理的理解與掌握“紙帶”“光電門”類實驗1．打點計時器系列實驗力學實驗中用到打點計時器的實驗有測量做直線運動物體的瞬時速度、驗證牛頓第二定律、驗證機械能守恒定律。2．紙帶數據的處理方法(2023·全國甲卷T23)某同學利用如圖(a)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(b)所示。(1)已知打出圖(b)中相鄰兩個計數點的時間間隔均為0.1s，以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中，小車發生對應位移所用時間和平均速度分別為Δt和v。表中ΔxAD＝________cm，vAD＝________cm/s位移區間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30v/(cm·s-1)66.073.0v87.394.6(2)根據表中數據得到小車平均速度v隨時間Δt的變化關系，如圖(c)所示。在圖(c)中補全實驗點。(3)從實驗結果可知，小車運動的v-Δt圖線可視為一條直線，此直線用方程v＝kΔt＋b表示，其中k＝________cm/s2，b＝________cm/s。(結果均保留3位有效數字)(4)根據(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA＝________，小車的加速度大小a＝________。(結果用字母k、b表示)命題立意：本題考查利用紙帶求速度及圖像法求加速度的數據處理問題第一步：由vAD＝xAD第二步：作出v隨時間Δt變化的圖像，求斜率和截距第三步：由v＝vA＋12aΔt結合v-Δt圖像的斜率和截距求打出A規范解答：(1)根據題中紙帶的數據可得ΔxAD＝ΔxAB＋ΔxBC＋ΔxCD＝6.60cm＋8.00cm＋9.40cm＝24.00cmAD段的平均速度為vAD＝xAD3(2)根據第(1)小題結果補全實驗點，如圖所示。(3)從實驗結果可知，小車運動的v-Δt圖線可視為一條直線，如圖所示。把此直線用方程v＝kΔt＋b表示，由圖像可知其中k＝101.0-59.00.6cm/s2＝70.0cm/s2，b＝59.0cm/s(4)由題知小車做勻加速直線運動，由位移公式x＝v0t＋12at2xt＝v0＋1即v＝vA＋12aΔ故根據圖像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。[答案](1)24.0080.0(2)見解析圖(3)70.059.0(4)b2k難點：圖像法處理數據的能力易錯：不能正確理解打出A點時小車的速度大小和小車的加速度大小與v-Δt圖像的斜率和截距的關系而造成錯誤“橡皮條、彈簧”“碰撞”類實驗1．彈簧測力計讀數時要先看量程和分度值，再根據指針所指的位置讀出所測力的大小。如分度值為0.1N，則要估讀，即小數點后有兩位小數；如分度值為0.2N，則小數點后只能有一位小數。2．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，先用兩個彈簧測力計互成角度地拉伸橡皮條，后用一個彈簧測力計拉伸橡皮條，并且結點位置O必須保持不變，記下每次各力的大小和方向。畫力的圖示時應選擇適當的標度，但利用平行四邊形定則求得的合力與用一個彈簧測力計測得的合力一般不完全重合，只要在誤差允許的范圍內即可。3．驗證動量守恒定律的常用方案實驗方案實驗裝置利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗滑塊速度v＝Δ用兩擺球碰撞驗證動量守恒定律擺球速度v＝2利用光滑桌面上兩車碰撞驗證動量守恒定律小車速度v＝Δ利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律速度與平拋運動的水平位移成正比(2022·湖南卷T11)小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量。主要實驗步驟如下：(a)(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩定后橡皮筋的長度l，記錄數據如表：序號12345硬幣數量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據表中數據在圖(b)上描點，繪制圖線：(b)(c)(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩定后橡皮筋長度的示數如圖(c)所示，此時橡皮筋的長度為________cm；(5)由上述數據計算得冰墩墩玩具的質量為________g(計算結果保留3位有效數字)。命題立意：利用橡皮筋測量冰墩墩玩具的質量第一步：繪制橡皮筋的長度l與硬幣數量n的圖線第二步：根據nmg＝k(l－l0)結合圖像求冰墩墩玩具的質量規范解答：(3)根據表格標點連線如圖所示。(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數l′＝15.35cm。(5)設橡皮筋的勁度系數為k，原長為l0，由胡克定律可得nmg＝k(l－l0)，即l＝mgkn＋l0。l-n圖像斜率mgk＝6.0520×10-2m，解得k＝20.0N/m，代入數據得l0＝9.00cm。掛上冰墩墩玩具有Mg＝k(l′－l0)，解得M[答案](3)見解析圖(4)15.35(5)127難點：準確繪制橡皮筋的長度l與硬幣數量n的圖線并求出橡皮筋原長和勁度系數易錯：作圖不規范導致結果錯誤力學創新實驗創新設計實驗通常可分為兩類：第一類為通過實驗和實驗數據的分析得出物理規律；第二類為給出實驗規律，讓你選擇實驗儀器，設計實驗步驟，并進行數據處理。第一類必須重視實驗數據，根據數據特點，掌握物理量間的關系，得出實驗規律；第二類必須從已知規律入手，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。(2024·湖南卷T12)在太空，物體完全失重，用天平無法測量質量。如圖，某同學設計了一個動力學方法測量物體質量的實驗方案，主要實驗儀器包括：氣墊導軌、滑塊、輕彈簧、標準砝碼、光電計時器和待測物體，主要步驟如下：(1)調平氣墊導軌，將彈簧左端連接氣墊導軌左端，右端連接滑塊；(2)將滑塊拉至離平衡位置20cm處由靜止釋放，滑塊第1次經過平衡位置處開始計時，第21次經過平衡位置時停止計時，由此測得彈簧振子的振動周期T；(3)將質量為m的砝碼固定在滑塊上，重復步驟(2)；(4)依次增加砝碼質量m，測出對應的周期T，實驗數據如表所示，在圖中繪制T2-m關系圖線；m/kgT/sT2/s20.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381(5)由T2-m圖像可知，彈簧振子振動周期的平方與砝碼質量的關系是________(選填“線性的”或“非線性的”)；(6)取下砝碼后，將待測物體固定在滑塊上，測量周期并得到T2＝0.880s2，則待測物體質量是________kg(保留3位有效數字)；(7)若換一個質量較小的滑塊重做上述實驗，所得T2-m圖線與原圖線相比將沿縱軸__________(選填“正方向”“負方向”或“不”)移動。命題立意：利用彈簧振子測量物體質量第一步：根據表格數據在坐標紙上描點連線，確定彈簧振子振動周期的平方與砝碼質量為線性的關系第二步：在圖線上找到T2＝0.880s2對應的點，對應橫坐標為待測物體質量第三步：由彈簧振子周期公式及T2-m圖像意義分析規范解答：(4)根據表格中的數據描點連線，如圖所示。(5)圖線是一條傾斜的直線，說明彈簧振子振動周期的平方與砝碼質量為線性的關系。(6)