高中物理-力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新課件

第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新專題九

實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新專題九實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新1高考題型1

探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型3

驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律高考題型4

探究動能定理高考題型2

驗(yàn)證力的平行四邊形定則內(nèi)容索引高考題型5

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高考題型6

力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動2高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系3解題方略實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法(1)列表法：將測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格之中，可以分析兩物理量間的定性關(guān)系.(2)圖象法：根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行作圖.若是曲線應(yīng)平滑，若是直線要讓盡量多的點(diǎn)過直線，或在直線兩側(cè)均勻分布.(3)函數(shù)法：往往是根據(jù)圖象得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式.解題方略實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法4例1

如圖1甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)情景.用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出).所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：圖1例1如圖1甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)5解析答案(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為__________________cm；拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00解析由圖可知，刻度尺的最小分度為0.1cm，故讀數(shù)為63.60cm；63.60(63.55～63.65)解析答案(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_________6(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象；解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出對應(yīng)的圖象如圖所示；答案如圖解析答案(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象；解析7(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為____________________N/m、彈簧的原長為_______________cm.(均保留三位有效數(shù)字)圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為彈簧的原長，則可知，原長為55.2cm.解析答案24.85(24.80～24.90)

55.2(55.0～55.5)(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為_____________8答案預(yù)測1

(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時得到如圖2(a)所示的F－L圖象，由圖象可知：彈簧原長L0＝____cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝____N/m.(2)如圖(b)所示，細(xì)繩的左端掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，右端固定在彈簧的右端，O處固定一塊帶孔的數(shù)字擋板，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖(b)，則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為_____cm.由此可推測圖(b)中所掛鉤碼的個數(shù)為___個.圖23.02001.503返回答案預(yù)測1(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系實(shí)9高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則10解題方略1.本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”.2.對實(shí)驗(yàn)步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點(diǎn).解題方略1.本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”.11解析例2

如圖3所示，某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他找到三條長度和粗細(xì)相同的橡皮筋(遵循胡克定律)，以及重物、刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子等.他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：①將三條橡皮筋的一端系在一起，另一端分別連一個繩套.②他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等.③在墻上A、B兩點(diǎn)釘兩個釘子，將白紙固定在墻面上合適的位置，再將橡皮筋的兩個繩套套在兩釘子上，測出此時三條橡皮筋的長.④將重物掛在第三個繩套C上，測量并記錄三條橡皮筋的長度并記下結(jié)點(diǎn)O的位置.⑤取下白紙，畫出受力圖，驗(yàn)證平行四邊形定則.⑥換用不同的重物并改變A、B的位置重復(fù)實(shí)驗(yàn).(1)實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是____________________________；

圖3答案判斷橡皮筋的勁度系數(shù)是否相同解析例2如圖3所示，某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則12解析他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等，目的是判斷橡皮筋的勁度系數(shù)是否相同.解析他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等13(2)實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是_______________；解析答案解析實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是記下拉力的方向.記下拉力的方向(3)實(shí)驗(yàn)步驟⑥中_____(選填“要”或“不要”)保證O點(diǎn)位置不變；解析該實(shí)驗(yàn)，橡皮筋遵守胡克定律，結(jié)點(diǎn)O處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，通過任意兩個力的合力與第三個是否等值反向驗(yàn)證力的平行四邊形定則，不要保證O點(diǎn)的位置不變.不要(2)實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是____________14解析(4)為了使實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確，下述做法不正確的是_____.A.A、B要一樣高

B.A、B距離要適當(dāng)C.重物質(zhì)量不能太大

D.橡皮筋要與墻面平行解析在該實(shí)驗(yàn)中，A、B不一定要一樣高，但是A、B的距離要適當(dāng)，不能太大，也不能太小，所掛重物的質(zhì)量適當(dāng)，不能太大，拉力的方向與墻面平行，則橡皮筋與墻面需平行，故A錯誤，B、C、D正確.√解析(4)為了使實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確，下述做法不正確的是_____.解15預(yù)測2

某同學(xué)利用如圖4甲所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則.在豎直放置、貼有白紙的木板上固定有兩個輕質(zhì)小滑輪，細(xì)線AB和OC連接于O點(diǎn)，細(xì)線AB繞過兩滑輪，D、E是細(xì)線與光滑滑輪槽的兩個切點(diǎn).在細(xì)線末端A、B、C三處分別掛有不同數(shù)量的相同鉤碼.設(shè)所掛鉤碼個數(shù)分別用N1、N2、N3表示.掛上適當(dāng)數(shù)量的鉤碼，當(dāng)系統(tǒng)平衡時進(jìn)行相關(guān)記錄.改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn).

圖4預(yù)測2某同學(xué)利用如圖4甲所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則.16解析(1)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)操作的描述，正確的有_____.a.需要利用天平測出鉤碼的質(zhì)量b.∠EOD不宜過大c.兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上d.每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)使細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O處于同一位置√

√解析(1)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)操作的描述，正確的有_____.√17

解析用鉤碼的個數(shù)可以代表拉力的大小，因此不需要測量鉤碼的質(zhì)量，故a錯誤；∠EOD若太大，導(dǎo)致其合力較小，增大了誤差，故∠EOD不宜過大，故b正確；只要便于記錄通過滑輪的力的方向即可，兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上，故c正確；該題應(yīng)用了物體的平衡來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，不需要每次實(shí)驗(yàn)都使細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O處于同一位置，故d錯誤.解析用鉤碼的個數(shù)可以代表拉力的大小，因此不需要測量鉤碼的18解析答案(2)每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要記錄的項(xiàng)目有N1、N2、N3的數(shù)值和___________________________.

OC、OD、OE三段細(xì)線的方向解析為驗(yàn)證力的平行四邊形定則，必須作受力圖，所以先明確受力點(diǎn)，即標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，因此從力的三要素角度出發(fā)，要記錄鉤碼的個數(shù)和記錄OC、OD和OE三段細(xì)線的方向.解析答案(2)每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要記錄的項(xiàng)目有N1、N2、N19(3)該同學(xué)利用某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在白紙上繪制了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理圖，則根據(jù)你對本實(shí)驗(yàn)的理解，要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，還需對該圖作出如下完善：_____________________________.過O點(diǎn)作出與FOC等大反向的力F′解析本實(shí)驗(yàn)是要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，故應(yīng)將由平行四邊形定則得出的合力，與真實(shí)的合力進(jìn)行比較而去判斷平行四邊形定則得出的結(jié)果是否正確，由圖乙可知，要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，還需要過O點(diǎn)作出與FOC等大反向的力F′.解析答案返回(3)該同學(xué)利用某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在白紙上繪制了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)20高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律21解題方略《考試大綱》規(guī)定的六個力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有四個涉及打點(diǎn)計(jì)時器：研究勻變速直線運(yùn)動、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、探究動能定理和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.這類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常有以下三大應(yīng)用：(1)由紙帶確定時間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測量和計(jì)算，一般每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s.解題方略《考試大綱》規(guī)定的六個力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有四個涉及打點(diǎn)計(jì)時器22

圖5

圖523例3

(2016·全國丙卷·23)某物理課外小組利用圖6中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0.010kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.

(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(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行.釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.

圖6例3(2016·全國丙卷·23)某物理課外小組利用圖6中的24(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表.n＝2時的s-t圖象如圖7所示；由圖7求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.圖7n12345a/(m·s－2)0.20

0.580.781.000.39

解析答案(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表.n＝2時的s-t圖象如圖725(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖8中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象.從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比.解析答案解析根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線.圖8答案見解析圖(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖8中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象.從26(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為________kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8m·s－2).解析答案0.44(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為________27(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是_____(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)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(diǎn)C.a-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大解析答案解析若保持木板水平，則小車運(yùn)動中受到摩擦力的作用，n的數(shù)值相同的情況下，加速度a變小，直線的斜率變小.繩的拉力等于摩擦力時，小車才開始運(yùn)動，圖象不過原點(diǎn)，選項(xiàng)B正確.√(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是28預(yù)測3

在“用DIS研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中時，甲、乙兩組分別用如圖9(a)、(b)所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重物通過細(xì)線跨過滑輪拉相同質(zhì)量小車，位移傳感器(B)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動，位移傳感器(A)固定在軌道一端.甲組實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F，乙組直接用力傳感器測得拉力F，改變重物的重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，記錄多組數(shù)據(jù)，并畫出a－F圖象.圖9預(yù)測3在“用DIS研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中29(1)位移傳感器(B)屬于_______.(填“發(fā)射器”或“接收器”)解析答案發(fā)射器解析位移傳感器(B)屬于發(fā)射器.(1)位移傳感器(B)屬于_______.(填“發(fā)射器”或“30解析答案(2)甲組實(shí)驗(yàn)把重物的重力作為拉力F的條件是__________________________.小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量解析在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)際是：mg＝(M＋m)a，要滿足mg＝Ma，應(yīng)該使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.即小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量.解析答案(2)甲組實(shí)驗(yàn)把重物的重力作為拉力F的條件是____31解析答案返回(3)圖10中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是___；符合乙組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是_____.解析在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實(shí)驗(yàn)原理：mg＝Ma圖10②①所以圖中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是②.乙組直接用力傳感器測得拉力F，隨著重物的質(zhì)量增大，拉力F測量是準(zhǔn)確的，a－F關(guān)系為一傾斜的直線，符合乙組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是①.解析答案返回(3)圖10中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是__32高考題型4探究動能定理高考題型4探究動能定理33解題方略解題方略34例4

為驗(yàn)證“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪)、電磁打點(diǎn)計(jì)時器、質(zhì)量為200g的小車、質(zhì)量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”擋).該同學(xué)進(jìn)行下列操作：A.組裝實(shí)驗(yàn)裝置，如圖11(a)所示B.將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時器附近，并按住小車C.選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上D.釋放小車，接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源，打出一條紙帶圖11例4為驗(yàn)證“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室35解析答案E.在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖(b)所示F.進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理請你完成下列問題：(1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生電源應(yīng)選擇用______擋(選填“直流”或“交流”).

解析打點(diǎn)計(jì)時器是一種計(jì)時儀器，使用交流電源；交流解析答案E.在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出解析打點(diǎn)計(jì)時器是36解析(2)該同學(xué)將紙帶上打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1s，如圖(b)所示.該同學(xué)測量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖(b)上.則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時，小車的速度大小為_____m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為____________

J，小車的動能增量為_______________

J.(取重力加速度g＝9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)0.585.9×10－23.4×10－2答案解析(2)該同學(xué)將紙帶上打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“37解析根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝0.1s，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為：W＝mgx04＝0.05×9.8×0.12J≈0.059J；解析根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速38解析答案(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結(jié)論，且對其他的點(diǎn)(如2、3、5點(diǎn))進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)相似.你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有(寫出兩條即可)①______________________________________________________；②_________________________________________________________.解析該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F＝Ma①對鉤碼有：mg－F＝ma②由此可知當(dāng)M?m時，鉤碼的重力等于繩子的拉力，顯然該實(shí)驗(yàn)中沒有滿足這個條件；另外該實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行平衡摩擦力操作，否則也會造成較大誤差.小車質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；沒有平衡摩擦力；

沒考慮鉤碼動能的增加.解析答案(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力39預(yù)測4

探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖12所示.實(shí)驗(yàn)過程中有平衡摩擦力的步驟，并且設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功以整數(shù)倍增大，即分別為W0、2W0、3W0、4W0….(1)實(shí)驗(yàn)中首先通過調(diào)整木板傾斜程度平衡摩擦力，目的是_____(填寫字母代號).A.為了釋放小車后小車能做勻加速運(yùn)動B.為了增大橡皮筋對小車的彈力C.為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對

小車做的功D.為了使小車獲得較大的動能

圖12√解析預(yù)測4探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，40解析實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄亢贤饬ψ龉εc物體速度的關(guān)系，平衡摩擦力后，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功.解析實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄亢贤饬ψ龉εc物體速度的關(guān)系，平衡摩擦力后41(2)圖13是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝_____m/s(保留3位有效數(shù)字).圖13解析答案1.22

(2)圖13是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量42(3)幾名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的最大速度vm的數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)繪出了下列給出的四個圖象，你認(rèn)為其中正確的是_____.√解析解析由W∝v，知D正確.返回(3)幾名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與43高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律44解題方略解題方略45高中物理--力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新課件462.誤差分析教材中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動進(jìn)行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差.而利用豎直上拋運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，動能的減少量略大于重力勢能的增加量，所以在對誤差進(jìn)行分析時，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結(jié)論.

2.誤差分析47答案例5

(2016·全國乙卷·22)某同學(xué)用圖14(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示.該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它題給條件進(jìn)行推算.(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________.圖14解析答案例5(2016·全國乙卷·22)某同學(xué)用圖14(a)所48

49解析答案(2)已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；當(dāng)重力加速度大小為9.80m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為____Hz.解析重物下落的過程中，由牛頓第二定律可得mg－F阻＝ma②由已知條件F阻＝0.01mg③由②③得a＝0.99g40解析答案(2)已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50c50預(yù)測5

某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖15所示.氣墊導(dǎo)軌與水平桌面的夾角為θ，導(dǎo)軌底端P點(diǎn)有一帶擋光片的滑塊，滑塊和擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為b，滑塊與沙桶由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩相連.導(dǎo)軌上Q點(diǎn)固定一個光電門，擋光片到光電門的距離為d.(1)實(shí)驗(yàn)時，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作：

①開啟氣泵，調(diào)節(jié)細(xì)沙的質(zhì)量，使滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量為______；②在沙桶中再加入質(zhì)量為m的細(xì)沙，讓滑塊從P點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動.已知光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt，則滑塊通過Q點(diǎn)的瞬時速度為_____.

圖15答案Msinθ

預(yù)測5某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖151解析答案(2)在滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)的過程中,滑塊的機(jī)械能增加量ΔE1＝__________________，沙桶和細(xì)沙的機(jī)械能減少量ΔE2＝__________________________________.在誤差允許的范圍內(nèi)，如果ΔE1＝ΔE2，則滑塊、沙桶和細(xì)沙組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.解析沙和沙桶總質(zhì)量為Msinθ＋m，重力勢能減少量為ΔEp＝(Msinθ＋m)gd，返回解析答案(2)在滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)的過程中,滑塊的機(jī)械能增52高考題型6力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)高考題型6力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)53例6

(2016·全國甲卷·22)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖16所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)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，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.圖16例6(2016·全國甲卷·22)某物理小組對輕彈簧的彈性勢54解析根據(jù)該實(shí)驗(yàn)操作過程，正確步驟應(yīng)為④①③②.(1)實(shí)驗(yàn)中涉及到下列操作步驟：①把紙帶向左拉直②松手釋放物塊③接通打點(diǎn)計(jì)時器電源④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_________(填入代表步驟的序號).解析答案④①③②解析根據(jù)該實(shí)驗(yàn)操作過程，正確步驟應(yīng)為④①③②.(1)實(shí)驗(yàn)中55(2)圖17中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果.打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電的頻率為50Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時的速度為______m/s.比較兩紙帶可知，_____(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大.圖171.29M答案解析(2)圖17中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的56

57預(yù)測6

某研究小組設(shè)計(jì)了一種“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案.如圖18所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端與桌面相切)，B是質(zhì)量為m的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)).第一次實(shí)驗(yàn)，如圖(a)所示，將滑槽末端與桌面右端M對齊并固定，讓滑塊從滑槽最高點(diǎn)由靜止滑下，最終落在水平地面上的P點(diǎn)，測出滑槽最高點(diǎn)距離桌面的高度h、M距離地面的高度H、M與P間的水平距離x1；圖18

預(yù)測6某研究小組設(shè)計(jì)了一種“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實(shí)58第二次實(shí)驗(yàn)，如圖(b)所示，將滑槽沿桌面向左移動一段距離并固定，讓滑塊B再次從滑槽最高點(diǎn)由靜止滑下，最終落在水平地面上的P′點(diǎn)，測出滑槽末端與桌面右端M的距離L、M與P′間的水平距離x2.(1)在第二次實(shí)驗(yàn)中，滑塊到M點(diǎn)的速度大小為________.(用實(shí)驗(yàn)中所測物理量的符號表示，已知重力加速度為g).解析答案

第二次實(shí)驗(yàn)，如圖(b)所示，將滑槽沿桌面向左移動一段距離并固59(2)通過上述測量和進(jìn)一步的計(jì)算，可求出滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ，下列能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是_____.(選填序號)A.h的測量

B.H的測量C.L的測量

D.x2的測量√√√解析由表達(dá)式可知能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是B、C、D.(2)通過上述測量和進(jìn)一步的計(jì)算，可求出滑塊與桌面間的動摩擦60解析答案返回(3)若實(shí)驗(yàn)中測得h＝15cm、H＝25cm、x1＝30cm、L＝10cm、x2＝20cm，則滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝_____.(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)0.5解析答案返回(3)若實(shí)驗(yàn)中測得h＝15cm、H＝25cm61第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新專題九

實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新專題九實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新62高考題型1

探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型3

驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律高考題型4

探究動能定理高考題型2

驗(yàn)證力的平行四邊形定則內(nèi)容索引高考題型5

驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高考題型6

力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動63高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系高考題型1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系64解題方略實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法(1)列表法：將測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格之中，可以分析兩物理量間的定性關(guān)系.(2)圖象法：根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行作圖.若是曲線應(yīng)平滑，若是直線要讓盡量多的點(diǎn)過直線，或在直線兩側(cè)均勻分布.(3)函數(shù)法：往往是根據(jù)圖象得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式.解題方略實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法65例1

如圖1甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)情景.用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質(zhì)彈簧，讀出不同拉力下的標(biāo)尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出).所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：圖1例1如圖1甲為某同學(xué)用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關(guān)66解析答案(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為__________________cm；拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69標(biāo)尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00解析由圖可知，刻度尺的最小分度為0.1cm，故讀數(shù)為63.60cm；63.60(63.55～63.65)解析答案(1)從圖乙讀出刻度尺上的刻度值為_________67(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象；解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出對應(yīng)的圖象如圖所示；答案如圖解析答案(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙上作出F與x的關(guān)系圖象；解析68(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為____________________N/m、彈簧的原長為_______________cm.(均保留三位有效數(shù)字)圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為彈簧的原長，則可知，原長為55.2cm.解析答案24.85(24.80～24.90)

55.2(55.0～55.5)(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為_____________69答案預(yù)測1

(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時得到如圖2(a)所示的F－L圖象，由圖象可知：彈簧原長L0＝____cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝____N/m.(2)如圖(b)所示，細(xì)繩的左端掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，右端固定在彈簧的右端，O處固定一塊帶孔的數(shù)字擋板，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖(b)，則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為_____cm.由此可推測圖(b)中所掛鉤碼的個數(shù)為___個.圖23.02001.503返回答案預(yù)測1(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L的關(guān)系實(shí)70高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則71解題方略1.本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”.2.對實(shí)驗(yàn)步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點(diǎn).解題方略1.本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是“力作用效果的等效性”.72解析例2

如圖3所示，某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他找到三條長度和粗細(xì)相同的橡皮筋(遵循胡克定律)，以及重物、刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子等.他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：①將三條橡皮筋的一端系在一起，另一端分別連一個繩套.②他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等.③在墻上A、B兩點(diǎn)釘兩個釘子，將白紙固定在墻面上合適的位置，再將橡皮筋的兩個繩套套在兩釘子上，測出此時三條橡皮筋的長.④將重物掛在第三個繩套C上，測量并記錄三條橡皮筋的長度并記下結(jié)點(diǎn)O的位置.⑤取下白紙，畫出受力圖，驗(yàn)證平行四邊形定則.⑥換用不同的重物并改變A、B的位置重復(fù)實(shí)驗(yàn).(1)實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是____________________________；

圖3答案判斷橡皮筋的勁度系數(shù)是否相同解析例2如圖3所示，某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證力的平行四邊形定則73解析他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等，目的是判斷橡皮筋的勁度系數(shù)是否相同.解析他分別向兩邊拉住任意兩個繩套，測量橡皮筋的長度是否相等74(2)實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是_______________；解析答案解析實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是記下拉力的方向.記下拉力的方向(3)實(shí)驗(yàn)步驟⑥中_____(選填“要”或“不要”)保證O點(diǎn)位置不變；解析該實(shí)驗(yàn)，橡皮筋遵守胡克定律，結(jié)點(diǎn)O處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，通過任意兩個力的合力與第三個是否等值反向驗(yàn)證力的平行四邊形定則，不要保證O點(diǎn)的位置不變.不要(2)實(shí)驗(yàn)步驟④中，有一個重要遺漏是____________75解析(4)為了使實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確，下述做法不正確的是_____.A.A、B要一樣高

B.A、B距離要適當(dāng)C.重物質(zhì)量不能太大

D.橡皮筋要與墻面平行解析在該實(shí)驗(yàn)中，A、B不一定要一樣高，但是A、B的距離要適當(dāng)，不能太大，也不能太小，所掛重物的質(zhì)量適當(dāng)，不能太大，拉力的方向與墻面平行，則橡皮筋與墻面需平行，故A錯誤，B、C、D正確.√解析(4)為了使實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確，下述做法不正確的是_____.解76預(yù)測2

某同學(xué)利用如圖4甲所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則.在豎直放置、貼有白紙的木板上固定有兩個輕質(zhì)小滑輪，細(xì)線AB和OC連接于O點(diǎn)，細(xì)線AB繞過兩滑輪，D、E是細(xì)線與光滑滑輪槽的兩個切點(diǎn).在細(xì)線末端A、B、C三處分別掛有不同數(shù)量的相同鉤碼.設(shè)所掛鉤碼個數(shù)分別用N1、N2、N3表示.掛上適當(dāng)數(shù)量的鉤碼，當(dāng)系統(tǒng)平衡時進(jìn)行相關(guān)記錄.改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn).

圖4預(yù)測2某同學(xué)利用如圖4甲所示的裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則.77解析(1)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)操作的描述，正確的有_____.a.需要利用天平測出鉤碼的質(zhì)量b.∠EOD不宜過大c.兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上d.每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)使細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O處于同一位置√

√解析(1)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)操作的描述，正確的有_____.√78

解析用鉤碼的個數(shù)可以代表拉力的大小，因此不需要測量鉤碼的質(zhì)量，故a錯誤；∠EOD若太大，導(dǎo)致其合力較小，增大了誤差，故∠EOD不宜過大，故b正確；只要便于記錄通過滑輪的力的方向即可，兩滑輪的軸心不必處于同一條水平線上，故c正確；該題應(yīng)用了物體的平衡來驗(yàn)證力的平行四邊形定則，不需要每次實(shí)驗(yàn)都使細(xì)線的結(jié)點(diǎn)O處于同一位置，故d錯誤.解析用鉤碼的個數(shù)可以代表拉力的大小，因此不需要測量鉤碼的79解析答案(2)每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要記錄的項(xiàng)目有N1、N2、N3的數(shù)值和___________________________.

OC、OD、OE三段細(xì)線的方向解析為驗(yàn)證力的平行四邊形定則，必須作受力圖，所以先明確受力點(diǎn)，即標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示，因此從力的三要素角度出發(fā)，要記錄鉤碼的個數(shù)和記錄OC、OD和OE三段細(xì)線的方向.解析答案(2)每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要記錄的項(xiàng)目有N1、N2、N80(3)該同學(xué)利用某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在白紙上繪制了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理圖，則根據(jù)你對本實(shí)驗(yàn)的理解，要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，還需對該圖作出如下完善：_____________________________.過O點(diǎn)作出與FOC等大反向的力F′解析本實(shí)驗(yàn)是要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，故應(yīng)將由平行四邊形定則得出的合力，與真實(shí)的合力進(jìn)行比較而去判斷平行四邊形定則得出的結(jié)果是否正確，由圖乙可知，要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，還需要過O點(diǎn)作出與FOC等大反向的力F′.解析答案返回(3)該同學(xué)利用某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果在白紙上繪制了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)81高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律82解題方略《考試大綱》規(guī)定的六個力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有四個涉及打點(diǎn)計(jì)時器：研究勻變速直線運(yùn)動、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、探究動能定理和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.這類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常有以下三大應(yīng)用：(1)由紙帶確定時間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測量和計(jì)算，一般每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s.解題方略《考試大綱》規(guī)定的六個力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有四個涉及打點(diǎn)計(jì)時器83

圖5

圖584例3

(2016·全國丙卷·23)某物理課外小組利用圖6中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0.010kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.

(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(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行.釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.

圖6例3(2016·全國丙卷·23)某物理課外小組利用圖6中的85(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表.n＝2時的s-t圖象如圖7所示；由圖7求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.圖7n12345a/(m·s－2)0.20

0.580.781.000.39

解析答案(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表.n＝2時的s-t圖象如圖786(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖8中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象.從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比.解析答案解析根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線.圖8答案見解析圖(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖8中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象.從87(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為________kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8m·s－2).解析答案0.44(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為________88(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是_____(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)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(diǎn)C.a-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大解析答案解析若保持木板水平，則小車運(yùn)動中受到摩擦力的作用，n的數(shù)值相同的情況下，加速度a變小，直線的斜率變小.繩的拉力等于摩擦力時，小車才開始運(yùn)動，圖象不過原點(diǎn)，選項(xiàng)B正確.√(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是89預(yù)測3

在“用DIS研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中時，甲、乙兩組分別用如圖9(a)、(b)所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重物通過細(xì)線跨過滑輪拉相同質(zhì)量小車，位移傳感器(B)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動，位移傳感器(A)固定在軌道一端.甲組實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F，乙組直接用力傳感器測得拉力F，改變重物的重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，記錄多組數(shù)據(jù)，并畫出a－F圖象.圖9預(yù)測3在“用DIS研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中90(1)位移傳感器(B)屬于_______.(填“發(fā)射器”或“接收器”)解析答案發(fā)射器解析位移傳感器(B)屬于發(fā)射器.(1)位移傳感器(B)屬于_______.(填“發(fā)射器”或“91解析答案(2)甲組實(shí)驗(yàn)把重物的重力作為拉力F的條件是__________________________.小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量解析在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)際是：mg＝(M＋m)a，要滿足mg＝Ma，應(yīng)該使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.即小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量.解析答案(2)甲組實(shí)驗(yàn)把重物的重力作為拉力F的條件是____92解析答案返回(3)圖10中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是___；符合乙組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是_____.解析在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實(shí)驗(yàn)原理：mg＝Ma圖10②①所以圖中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是②.乙組直接用力傳感器測得拉力F，隨著重物的質(zhì)量增大，拉力F測量是準(zhǔn)確的，a－F關(guān)系為一傾斜的直線，符合乙組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是①.解析答案返回(3)圖10中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是__93高考題型4探究動能定理高考題型4探究動能定理94解題方略解題方略95例4

為驗(yàn)證“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：長木板(一端帶定滑輪)、電磁打點(diǎn)計(jì)時器、質(zhì)量為200g的小車、質(zhì)量分別為10g、30g和50g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”擋).該同學(xué)進(jìn)行下列操作：A.組裝實(shí)驗(yàn)裝置，如圖11(a)所示B.將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時器附近，并按住小車C.選用50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上D.釋放小車，接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源，打出一條紙帶圖11例4為驗(yàn)證“拉力做功與物體動能變化的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室96解析答案E.在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖(b)所示F.進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理請你完成下列問題：(1)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生電源應(yīng)選擇用______擋(選填“直流”或“交流”).

解析打點(diǎn)計(jì)時器是一種計(jì)時儀器，使用交流電源；交流解析答案E.在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出解析打點(diǎn)計(jì)時器是97解析(2)該同學(xué)將紙帶上打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1s，如圖(b)所示.該同學(xué)測量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖(b)上.則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時，小車的速度大小為_____m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為____________

J，小車的動能增量為_______________

J.(取重力加速度g＝9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)0.585.9×10－23.4×10－2答案解析(2)該同學(xué)將紙帶上打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“98解析根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝0.1s，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為：W＝mgx04＝0.05×9.8×0.12J≈0.059J；解析根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的速度等于該過程中的平均速99解析答案(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力對物體做的功等于物體動能增量”的結(jié)論，且對其他的點(diǎn)(如2、3、5點(diǎn))進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)相似.你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有(寫出兩條即可)①______________________________________________________；②_________________________________________________________.解析該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F＝Ma①對鉤碼有：mg－F＝ma②由此可知當(dāng)M?m時，鉤碼的重力等于繩子的拉力，顯然該實(shí)驗(yàn)中沒有滿足這個條件；另外該實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行平衡摩擦力操作，否則也會造成較大誤差.小車質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；沒有平衡摩擦力；

沒考慮鉤碼動能的增加.解析答案(3)由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力100預(yù)測4

探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖12所示.實(shí)驗(yàn)過程中有平衡摩擦力的步驟，并且設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功以整數(shù)倍增大，即分別為W0、2W0、3W0、4W0….(1)實(shí)驗(yàn)中首先通過調(diào)整木板傾斜程度平衡摩擦力，目的是_____(填寫字母代號).A.為了釋放小車后小車能做勻加速運(yùn)動B.為了增大橡皮筋對小車的彈力C.為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對

小車做的功D.為了使小車獲得較大的動能

圖12√解析預(yù)測4探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，101解析實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄亢贤饬ψ龉εc物體速度的關(guān)系，平衡摩擦力后，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功.解析實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄亢贤饬ψ龉εc物體速度的關(guān)系，平衡摩擦力后102(2)圖13是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝_____m/s(保留3位有效數(shù)字).圖13解析答案1.22

(2)圖13是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量103(3)幾名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的最大速度vm的數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)繪出了下列給出的四個圖象，你認(rèn)為其中正確的是_____.√解析解析由W∝v，知D正確.返回(3)幾名同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與104高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律105解題方略解題方略106高中物理--力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新課件1072.誤差分析教材中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動進(jìn)行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差.而利用豎直上拋運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，動能的減少量略大于重力勢能的增加量，所以在對誤差進(jìn)行分析時，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結(jié)論.

2.誤差分析108答案例5

(2016·全國乙卷·22)某同學(xué)用圖14(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示.該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它題給條件進(jìn)行推算.(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時器打出B點(diǎn)時，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________.圖14解析答案例5(2016·全國乙卷·22)某同學(xué)用圖14(a)所109

110解析答案(2)已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；當(dāng)重力加速度大小為9.80m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為____Hz.解析重物下落的過程中，由牛頓第二定律可得mg－F阻＝ma