高中物理力学实验.docx

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高中物理力学实验

2016届呼和浩特市段考物理圈题

题组9力学实验

（一）考法解法

命题特点分析

近几年段考物理力学实验试题充分体现了物理学科的特点，落实了《课标》《考纲》对学生五种能力考查的目标，考查了学生对实验原理、基本实验方法及实验技能的掌握和领会情况，同时又本着“源于教材，又不拘泥于教材”的原则，着重考查了学生利用基本原理、方法进行创新、设计实验的能力，考查了学生的综合素质。

解题方法荟萃

1．图像法

实验题几乎都贯穿一种重要的思维方法——图像法。

近几年段考试卷中实验部分考查图像的占75％。

作为思维方法和信息载体，图像既能清晰地描述物理规律、又能直观地反映物理过程、形象地表示物理量之间的定性定量关系及变化趋势。

常见的实验图像问题包括图像的设计和描绘、分析和计算，其思维滞点的突破口一般是函数表达式、特殊点、斜率、截距、正负、面积等诸多图像元素，难点在于隐含条件的挖掘、图像变化与物理过程变化的对接

2．模型建构法

  物理模型可分为对象模型；条件模型；过程模型；方法模型。

以模型方法指导我们的复习和教学，关键之一是理解抽象模型的本质规律，不断积累典型模型，轮动复习；关键之二是活学活用，具体问题具体分析，养成利用模型分析问题的思维习惯。

忌讳之一是机械记忆物理模型，之二是僵化套用物理模型。

（二）真题剖析

1.（呼市2014届段考第10题）．如图所示为“验证力的平行四边形定则”的实验装置图．

（1）请将下面实验的主要步骤补充完整．

①将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计；

②沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，并记录两个拉力的大小及方向；

③再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录　　　　　　．

（2）用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，这样做的目的是　　　　　　．

【命题意图】考察验证力的平行四边形定则．

【解题点拨】

分析：

（1）力是矢量，因此在在记录力时，要记录力的大小和方向；

（2）该实验采用了“等效替代”法，即用两个弹簧秤拉橡皮筋和用一个弹簧秤拉橡皮筋的效果相同，即橡皮筋的形变大小和方向相同．

解答：

解：

（1）该实验中需要比较两个弹簧秤拉橡皮筋时的合力和一个弹簧秤拉橡皮筋时的拉力的大小和方向关系，因此在用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点时，需要记录拉力计的大小和方向．

故答案为：

测力计拉力的大小及方向．

（2）该实验采用了“等效替代”法，即用两个弹簧秤拉橡皮筋和用一个弹簧秤拉橡皮筋的效果相同，即橡皮筋的形变大小和方向相同．

故答案为：

使这两次弹簧测力计的拉力作用效果相同．

【点评】解答实验问题的关键是明确实验原理和实验目的．

【答案】使这两次弹簧测力计的拉力作用效果相同．

2（呼市2013届段考第11题）、某同学在做“探究弹簧的弹力与伸长的关系”实验中，设计了如图1所示的实验装置．通过在悬挂的弹簧下面加挂钩码，逐渐使弹簧伸长，得到的数据记录在以下的表格中．

A．请你根据数据在图2的坐标中画出F﹣x图线；

B．由图线得出弹簧的劲度系数k=　　　　　　N/m．（取两位有效数字）

钩码个数

1

2

3

4

5

6

弹簧弹力F（N）

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

弹簧伸长x（cm）

1.20

2.40

3.60

4.76

6.10

7.10

【命题意图】考察探究弹力和弹簧伸长的关系．

【解题点拨】

分析：

根据表格中的弹簧与弹簧形变量，作出F﹣x的关系，得出弹力与形变量的关系，通过图线的斜率求出弹簧的劲度系数．

解答：

解：

（1）弹力与伸长量的关系图线如图所示，

知道弹簧的弹力与伸长量成正比．

（2）图线的斜率表示劲度系数，则k=

≈43N/m．

故答案为：

（1）弹簧的弹力与伸长成正比

（2）43．

【点评】解决本题的关键掌握描点作图的方法，以及知道图线的斜率表示劲度系数．注意有效数字的保留．

【答案】

（1）弹簧的弹力与伸长成正比

（2）43．

3（呼市2014届段考第12题）、借助计算机，力传感器的挂钩与其它物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来．为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关，某同学在老师的指导下做了一系列实验：

将滑块平放在长木板上，用力传感器沿长木板水平拉滑块，改变拉力直到将滑块拉动；再在长木板上铺上毛巾，并在滑块上放上砝码，重复前一个过程，得到的图线分别如图甲、乙所示．

（1）由图乙知：

在t1～t2这段时间内，滑块的运动状态是　　　　　　（填“运动”或“静止”），滑块受到的最大静摩擦力为　　　　　　（填“F1”或“F2”）．

（2）结合甲、乙两图，　　　　　　（填“能”或“不能”）得出最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论．

【命题意图】考察探究影响摩擦力的大小的因素．

【解题点拨】

分析：

（1）物体静止时受到拉力与静摩擦力作用，由平衡条件可知，静摩擦力等于拉力，随拉力增大，静摩擦力变大；当拉力大于最大静摩擦力时，物体运动，物体受到的摩擦力是滑动摩擦力，滑动摩擦力小于最大静摩擦力，滑动摩擦力与物体间压力及接触面粗糙程度有关，与拉力无关；根据图示确定滑块状态，求出最大静摩擦力．

（2）探究最大静摩擦力与接触面粗糙程度的关系，应控制物体间的压力不变而改变接触面的粗糙程度；探究最大静摩擦力与压力的关系，应控制接触面粗糙程度相同而物体间的压力相同．

解答：

解：

（1）由图乙知：

在t1～t2这段时间内，摩擦力不断增大，物体受到的摩擦力是静摩擦力，因此滑块的运动状态是静止；由图示可知，滑块受到的最大静摩擦力为F1．

（2）实验中没有控制接触面粗糙程度相同而物体间压力不同，因此不能得出最大静摩擦力与接触面的压力有关的结论．

故答案为：

（1）静止；F1；

（2）不能．

【点评】探究影响摩擦力大小的因素，要注意控制变量法的应用，熟练应用控制变量法是正确解题的关键．

【答案】

（1）静止；F1；

（2）不能．

4（呼市2014届段考第14题）.如图所示，NM是水平桌面，PN是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门，光电门中心间距为L。

质量为M的滑块A上固定一遮光条，在质量为m的重物B牵引下，由静止滑下，光电门1、2记录遮光条遮光时间为Δt1和Δt2。

遮光条宽度为d。

（1）用这个装置验证牛顿第二定律，在平衡摩擦力之后，要认为滑块A受到的合力等于物体B的重力，须满足      ；实验中，考虑到遮光条宽度不是远小L,测得的加速比真实值            （选填“大”或“小”。

）

（2）如果已经平衡了摩擦力，         （选填“能”或“不能”）用这个装置验证AB组成的系统机械能守恒，理由是              。

【命题意图】考察牛顿第二运动定律验证．

．

【解题点拨】分析：

1、分析A、B受力情况，根据牛顿第二定律表示出细线拉力得出重物B和滑块A的质量关系．

利用遮光条宽度除以通过的时间求出的遮光条通过的平均速度，等于其通过的中间时刻的瞬时速度，加速运动中，则其两次通过遮光条时，时间差小于1、2两个光电门开始挡光时刻的间隔为t．

2、根据系统机械能守恒的条件和实验装置解答．

解答：

解：

（1）根据牛顿第二定律得：

对m：

mg-F拉=ma

对M：

F拉=Ma

解得：

当m＜＜M时，即当B的重力远小于滑块A的重力，绳子的拉力等于B的重力，滑块A受到外力的合力等于B重物的重力．

利用遮光条宽度除以通过的时间求出的遮光条通过的平均速度，等于其通过的中间时刻的瞬时速度，

滑块A做加速运动，则其两次通过遮光条时，时间差小于1、2两个光电门开始挡光时刻的间隔为t，因此测得的加速度比真实值小．

（2）如果已经平衡了摩擦力，不能用此装置验证A、B组成的系统机械能守恒，理由是有摩擦力做功，系统机械能减小．

故答案为：

（1）m＜＜M，小．

（2）不能，有摩擦力做功，系统机械能减小．

【点评】本题应掌握光电门测量滑块瞬时速度的原理，正确进行误差分析，是考查学生综合能力的好题．系统机械能守恒的含义是系统减少的重力势能等于系统增加的动能，或系统减少的动能等于系统增加的重力势能．

【答案】

（1）m＜＜M，小．

（2）不能，有摩擦力做功，系统机械能减小．

5、【题干】[2015·新课标Ⅱ卷·22]某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。

已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了五个连续点之间的距离。

（1）物块下滑时的加速度a=

m/s2，打C点时物块的速度v=

m/s;

（2）已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是（填正确答案标号）

A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角

【命题意图】考点：

测量物块与斜面的懂摩擦因

数

【解题点拨】

（1）根据纸带数据可知：

加速度

；打点C点时物块的速度

（2）由牛顿第二定律得

，加速度

，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。

【答案】

（1）3.25；1.79；

（2）C

6.【题干】[2014·新课标Ⅱ卷·22]某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系．实验装置如图（a）所示：

一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80m/s2）．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.

图（a）

（1）将表中数据补充完整：

①________；②________．

P1

P2

P3

P4

P5

P6

x0（cm）

2.04

4.06

6.06

8.05

10.03

12.01

x（cm）

2.64

5.26

7.81

10.30

12.93

15.41

n

10

20

30

40

50

60

k（N/m）

163

①

56.0

43.6

33.8

28.8

（m/N）

0.0061

②

0.0179

0.0229

0.0296

0.0347

（2）以n为横坐标，

为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出

n图像．

图（b）

（3）图（b）中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝____③__N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k＝____④__N/m.

【解题点拨】

（1）①k＝

＝

＝81.7N/m；

②

＝

m/N＝0.0122m/N.

（3）由作出的图像可知直线的斜率为5.8×10－4，故直线方程满足

＝5.8×10－4nm/N，即k＝

N/m（在

～

之间均正确）

④由于60圈弹簧的原长为11.88cm，则n圈弹簧的原长满足

＝

，代入数值，得k＝

（在

～

之间均正确）．

【点评】合理利用图像分析图像是本题解题关键

【答案】

（1）①81.7　②0.0122　

（2）略

（3）③

（在

～

之间均同样给分）　④

（在

～

之间均同样给分）

7、【题干】（2013新课标II卷·22