2018届二轮复习力学实验课件（61张）（全国通用） 61页

核心专题突破 第一部分 专题五　物理实验 考 纲 精 解 高 频 考 点 1. 实验基本能力：重点考查游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数、构造、原理、重要实验方法、实验器材的选择、电路实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据、实验结论、误差分析及电学实验中的故障分析等． 2. 设计与创新能力：要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，以完成新的实验要求的设计性实验，将逐步取代对原教材中实验的考查． 3. 实验题类型近年高考通常为“一力一电”模式 . 备 考 策 略 1. 重点关注游标卡尺、螺旋测微器、多用电表、电阻箱等的读数，电表量程、滑动变阻器及实验电路的选取等． 2.“ 源于课本，不拘泥于课本”一直是高考实验题命题的理念，所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂 —— 原理，是我们复习的重中之重． 3. 知识创新型实验．例如设计型、开放型、探讨型实验等都有不同程度的创新，比如利用所学知识设计出很多测量重力加速度的实验方案．其中，力学设计性实验在近年高考中有加强的趋势，应引起高度重视 . 第 1 讲　力学实验 栏目导航 2 年考情回顾 热点题型突破 对点规范演练 热点题源预测 逐题对点特训 2 年考情回顾 设问 方式 ① 纸带类实验的数据处理 [ 例 ](2017 · 全国卷 Ⅰ ， 22 题 ) 　 (2017 · 天津卷， 9(2) 题 ) 　 (2017 · 北京卷， 21 题 ) ②“ 橡皮条 ” 和 “ 弹簧 ” 类实验 [ 例 ](2017 · 全国卷 Ⅲ ， 22 题 ) 　 (2016 · 四川卷， 8( Ⅰ ) 题 ) 　 (2016 · 浙江卷， 21 题 ) ③ 力学创新实验 [ 例 ](2017 · 全国卷 Ⅱ ， 22 题 ) 审题 要点 审清实验目的和原理，分析题中的文字信息、装置图或图象信息，善于从中发现解决实验问题的核心要素 热点题型突破 题型一 　 “ 纸带类 ” 实验 命题规律 力学中多个实验都要用到打点计时器 ( 如研究匀变速直线运动规律，验证牛顿第二定律，验证机械能守恒定律，探究动能定理 ) 正确使用打点计时器并根据纸带进行正确的数据处理，得到实验结论及误差分析是高考考查的热点，题型为选择题和填空题． 4 ． 利用速度 — 时间图象求加速度 (1) 作出速度 — 时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度． (2) 剪下相邻计数点的纸带紧密排列在一起，求解加速度． 1 ． (2017 · 江西八校联考 ) 为了探究质量一定时加速度与力的关系．一同学设计了如图所示的实验装置．其中 M 为带滑轮的小车的质量， m 为砂和砂桶的质量． ( 滑轮质量不计 ) (1) 实验时，一定要进行的操作或保证的条件是 ________. A ．用天平测出砂和砂桶的质量 B ．将带滑轮的长板右端垫高，以平衡摩擦力 C ．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D ．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带 E ．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M BCD (2) 该同学在实验中得到如图所示的一条纸带 ( 相邻两计数点间还有两个点没有画出 ) ．已知打点计时器采用的是频率为 50 Hz 的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 ________m/s 2 .( 结果保留两位数字 ) 1.3 (3) 以弹簧测力计的示数 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，画出的 a － F 图象是一条直线，图线与横轴的夹角为 θ ，求得图线的斜率为 k ，则小车的质量为 ________. D 解析 (1) 由实验原理可以看出，由弹簧测力计的示数可得小车所受的合力的大小，故不需要测砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M ，选项 A 、 E 错误；为保证绳上拉力提供合外力，必须平衡摩擦力，选项 B 正确；小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，同时读出弹簧测力计的示数，选项 C 正确；为了多测几组数据，需改变砂和砂桶的质量多做几次实验，选项 D 正确． 2 ． (2017 · 安徽重点中学联考 ) 某同学做 “ 探究合外力做功与动能改变的关系 ” 实验，装置如图甲所示，将光电门固定在水平轨道上的 B 点，用重物通过细线拉小车，保持小车 ( 含遮光条 ) 质量 M 不变，改变所挂重物质量多次进行实验，使小车每次都从同一位置 A 由静止开始运动． ( 重力加速度大小 g 取 10 m/s 2 ) (1) 用游标卡尺测出遮光条的宽度 d 如图乙所示，则 d ＝ _________cm ； (2) 实验中认为小车所受拉力与重物重力大小相等，测出多组重物质量 m 和相应小车经过光电门时的速度 v ，作出 v 2 － m 图象如图丙所示，由图象可知小车受到的摩擦力大小为 _____ N ； (3) 在满足条件 _________ 的情况下， v 2 － m 图象是线性变化的，说明合外力做的功等于动能的改变，此时图象的斜率 k 的表达式为 k ＝ ____________.( 用题给物理量的字母表示 ) 1.050 1 m ≪ M 3. (2017 · 山东潍坊统考 ) 如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做 “ 验证机械能守恒定律 ” 的实验．有一直径为 d 、质量为 m 的金属小球由 A 处静止释放，下落过程中能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门，测得 A 、 B 间的距离为 H ( H 远大于 d ) ，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为 t ，当地的重力加速度为 g . 则 7.25 增加 “ 纸带类 ” 实验主要设计思路 题型二 　 “ 橡皮条 ” 和 “ 弹簧 ” 类实验 命题规律 验证平行四边形定则和探究弹力和形变量的关系实验是高考命题的热点之一，重点考查实验操作过程和数据的处理方法． 方法点拨 1 ． 验证平行四边形定则实验解题要点 (1) 实验步骤中 “ 力作用效果的等效性 ” 的判断． (2) 实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定方法． 2 ． 探究弹力和形变量的关系实验数据处理方法 (1) 列表法 将测量的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系． (2) 图象法 根据记录的实验数据在平面直角坐标系内进行作图．若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点过直线，或在直线两侧均匀分布． (3) 函数法 往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式． 1. 某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则． 实验步骤： ① 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向． ② 如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 O 1 、 O 2 ，记录弹簧秤的示数 F ，测量并记录 O 1 、 O 2 间的距离 ( 即橡皮筋的长度 l ) ．每次将弹簧秤示数改变 0.50 N ，测出所对应的 l ，部分数据如下表所示： ③ 找出 ② 中 F ＝ 2.50 N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O 、 O ′ ，橡皮筋的拉力记为 F OO ′ . F /N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l /cm l 0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ④ 在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A 、 B ，橡皮筋 OA 段的拉力记为 F OA ， OB 段的拉力记为 F OB . 完成下列作图和填空： (1) 利用表中数据在坐标纸上画出 F － l 图线，如图丙所示．根据图线求得 l 0 ＝ ____________________________cm. 10.0(9.8 、 9.9 、 10.1 均正确 ) (2) 测得 OA ＝ 6.00 cm ， OB ＝ 7.60 cm ，则 F OA 的大小为 ______________________ N ．　 (3) 根 据给出的标度，在如图丁中作出 F OA 和 F OB 的合力 F ′ 的图示． (4) 通过比较 F ′ 与 _________ 的大小方向，即可得出实验结论． 1.80(1.70 ～ 1.90 均正确 ) F OO ′ 突破点拨 (1) 作出 F － l 图象与 x 轴的交点横坐标即为 l 0 . (2) “ 在秤钩处涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上 ” ，即为 “ 活结 ” ，则 F OA ＝ F OB ，求 F OA 可根据橡皮筋的总长度 ( OA ＋ OB ) 在 F － l 中查出． 解析 (1) 根据表格数据，作出 F － l 图线，图线的横截距即表示橡皮筋原长，因此 l 0 ＝ 10.0 cm. (2) 橡皮筋总长 l ＝ OA ＋ OB ＝ 13.60 cm ，根据 F － l 图线，可读出橡皮筋长度 l ＝ 13.60 cm 时的拉力为 1.80 N. (3) 根据平行四边形定则作图，对角线表示合力 F ′ . (4) 若 F ′ 与 F OO ′ 在误差范围内大小相等、方向相同，则表明力的平行四边形定则是正确的． 答案 (1) 如图甲所示　 (3) 如图乙所示 甲 乙 2. (2017 · 北京东城区四月模拟 ) 一名同学利用如图甲所示装置做 “ 测定弹簧的劲度系数 ” 的实验． (1) 以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上 _____________ . A ．以弹簧长度 l 为横坐标，以钩码质量 m 为纵坐标，标出各组数据 ( l ， m ) 对应的点，并用平滑的曲线连接起来； B ．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端 A 处指针在刻度尺上的刻度 l 0 ； C ．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D ．依次在弹簧下端挂上 1 个、 2 个、 3 个 …… 钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码； E ．由图象找出 m － l 间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式 ( 重力加速度取 g ＝ 10 m/s 2 ) ，求出弹簧的劲度系数． CBDAE (2) 如图乙所示为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量 m 与弹簧长度 l 之间的关系图线． (3) 写出弹簧弹力 F 和弹簧长度 l 之间关系的函数表达式： _________________ ． (4) 此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数 k ＝ _____N/m.( 计算结果保留三位有效数字 ) (5) 如果将指针分别固定在图中 A 点上方的 B 处和 A 点下方的 C 处，作出钩码质量 m 和指针刻度 l 的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数 k B 、 k C ， k B 、 k C 与 k 相比，可能是 ________.( 请将正确答案的字母填在横线处 ) A ． k B 大于 k 　　　　　　　　　　 B ． k B 等于 k C ． k C 小于 k 　　 D ． k C 等于 k F ＝ 12.5( l － 0.15) 12.5 AD 解析 (1) 本实验中首先要正确安装仪器并记下弹簧自然伸长时的位置，然后再挂上钩码分别得出对应的长度，建立坐标系，作出对应的 m － l 图象即可，故答案为 CBDAE. (2) 利用描点法作出图象如图所示． (3) 由图象利用数学规律可知对应的函数关系为 F ＝ 12.5 × ( l － 0.15) ． (4) 对比胡克定律 F ＝ kx 可知， 劲度系数应为 k ＝ 12.5 N/m. (5) 如果将指针固定在 A 点的上方 B 处，由于选用的弹簧变短，则弹簧的劲度系数变大，得出弹簧劲度系数与 k 相比，要大于 k ，故选项 A 正确．如果将指针固定在 A 的下方 C 处，弹簧的长度不变，故劲度系数不变，得出弹簧的劲度系数仍等于 k ，故选项 D 正确． 答案 (2) 见解析图 用图象法处理数据的五个要求 (1) 作图一定要作坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定． (2) 要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值． (3) 图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧． (4) 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即 “ 变曲为直 ”． (5) 有些时候，为了使坐标有效使用范围增大，坐标原点可以不从 “ 0 ” 开始． 热点题源预测 力学的创新实验 考向 预测 力学创新实验是高考命题的热点，考查学生是否理解实验原理，是否具有将规定实验的方法迁移和运用的能力，是较高层次的实验能力考查 解题 关键 (1) 力学创新型实验的特点： ① 以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验． ② 将实验的基本方法 —— 控制变量法，处理数据的基本方法 —— 图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中 (2) 创新实验题的解法：实验原理是创新实验问题的关键，是进行这类实验设计的根本依据和起点．实验原理决定了应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目．实验原理应根据题干的要求、条件等信息确定． 类型 探究性实验 验证性实验 实验 过程 ① 提出问题 ② 猜想与假设 ③ 制定计划与设计实验方案 ④ 进行实验与收集数据 ⑤ 分析与论证 ⑥ 评估 ⑦ 交流与合作 ① 实验目的 ② 实验器材 ③ 实验原理 ④ 实验步骤 ⑤ 数据分析 ⑥ 实验结论 解题关键 (3) 两类创新实验过程的比较 【预测 】 用如图所示实验装置测量滑块 A 与木板间的动摩擦因数．长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块 A 、重锺 B 相连．将细线拉直，测出 B 离地面的高度 h ，将重锤从 h 高处静止释放， B 落地后，测出 A 在木板上滑动的距离 x ；改变 B 释放高度重复实验，实验数据如下表所示． 实验次数 1 2 3 4 5 6 h /cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 x /cm 14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4 (1) 若测得 A 的质量 m A ＝ 3 kg ， B 的质量 m B ＝ 1 kg ， A 和 B 间细线的长度 L ＝ 112.0 cm ，木板的长度 l ＝ 98.0 cm ，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是 ____________________ ． ( 用物理量的符号表示 ) (2) 作出 x 随 h 变化的图象． (3) 由图象并结合 (1) 中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为 ________________ ． 思维导航 (2) 作出 x 随 h 变化的图象如图所示． 答案 (1) L 、 l 　 (2) 见解析　 (3)0.2 ① 将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中质量为 m 1 、 m 2 的两球与木条的撞击点； ② 将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让质量为 m 1 的入射球从斜轨上 A 点由静止释放，撞击点为 B ′ ； ③ 将木条平移到图中所示位置，质量为 m 1 的入射球从斜轨上 A 点由静止释放，确定撞击点； ④ 质量为 m 2 的球静止放置在水平槽的末端，将质量为 m 1 的入射球从斜轨上 A 点由静止释放，确定两球相撞后的撞击点； ⑤ 测得 B ′ 与撞击点 N 、 P 、 M 各点的高度差分别为 h 1 、 h 2 、 h 3 . 根据该同学的实验，回答下列问题． (1) 两小球的质量关系为 m 1 _____ m 2 .( 选填“ >”“ ＝”或“ <”) (2) 木条平移后，在不放质量为 m 2 的小球时，质量为 m 1 的入射球从斜轨顶端 A 处由静止开始释放，入射球的落点在图中 _____ 点，入射球从斜槽顶端 A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，碰后入射球的落点在图中 _____ 点． > P M (3) 利用实验中测量的数据表示两小球碰撞后的恢复系数为 _________________ . (4) 若再利用天平测量出两小球的质量为 m 1 、 m 2 ，则满足 ___________________ 表示两小球碰撞前后动量守恒；若满足 ______________ 表示两小球碰撞前后机械能守恒． 解析 (1) 根据碰撞规律可知，当入射球质量大于被碰球质量时，碰后入射球速度方向不变． (2) 碰后两球均做平抛运动，速度均向右，根据动量守恒可知入射球碰前速度大于碰后速度，根据碰后同向、前面的速度大，故碰后被碰球速度大，根据平抛运动规律可知在水平位移相等时，初速度越大，下落位移越小，可得碰后入射球撞击点为 M 点、被碰球为 N 点． 对点规范演练 逐题对点特训 制作者：状元桥 适用对象：高中 学生 制作软件： Powerpoint2003、 Photoshop cs3 运行环境： WindowsXP以上操作系统