2020年高考物理二轮复习 题型研究二 第一讲 1明2看3提——又快又准破解力学实验题课件

第一讲1明2看3提——又快又准破解力学实验题近几年高考对实验的考查，多以一大带一小的形式，其中第一小题一般为常规实验题，侧重考查基本实验仪器的读数或常规型实验。第二小题侧重对学生实验迁移能力的考查，常以设计性实验来体现，主要为电学实验，也有力学实验。只要扎扎实实掌握课本实验的实验原理、实验方法、数据处理的方法及分析，灵活迁移到解决创新性、设计性实验中，就能稳得实验题高分。1．明——明确考查的知识范围现在的物理实验题涉及力学、电(场、路)磁(场、感)学等知识。尽管题目千变万化，但通过仔细审题，都能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图。2．看——看清实验题图实验题一般配有相应的示意图、实物图，目的是告知实验仪器(或部分)及其组装情况，让考生探究考查意图。认识这些器材在实验中所起的作用，便能初步勾画实验过程。3．提——提取信息试题总是提供诸多信息再现实验情景，因此，解答时必须捕捉并提取有价值的信息，使问题迎刃而解。一般需要关注如下信息：(1)新的概念、规律、公式一些新颖的非常规实验题、陌生的新知识(概念公式)应用题、新规律验证题，都会为我们提供信息。要在阅读理解的基础上提取有用信息为解题服务。(2)新的表格数据通过解读表格，了解实验测量的物理量，根据表格中的数据，判断相关物理量之间的关系。如正比例、反比例关系，平方还是开方关系，或者是倒数关系。根据数据描点作图可以直观反映实验的某种规律。(3)新的物理图像实验题本身提供物理图像，但这些图像平时没有接触过，关键要明确图像的物理意义，才能正确分析实验问题。[典题例析][例1]图1为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台上的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)根据所测数据，在图2坐标纸上作出F与x的关系图像。(2)由图像求出该弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长为________cm。(均保留三位有效数字)(3)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图3所示的甲、乙两种方案。①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为________方案更合理。②若A和B的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，c的示数为4.0N，则A和B间的动摩擦因数为________。[解析](1)根据表中数据描点、连线，得出对应的图像如图所示。(2)由胡克定律可知，图像的斜率表示劲度系数，则可知k＝1.800.625－0.550N/m＝24.0N/m，在横轴上的截距表示弹簧的原长x＝55.0cm。(3)①甲、乙两种方案，在拉着木块A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理。②弹簧测力计a示数为6.0N，所以A、B间的动摩擦因数μ＝FaGB＝6.020.0＝0.3。[答案](1)见解析图(2)24.0(23.0～25.0均正确)55.0(54.5～55.5均正确)(3)①甲②0.3[例2]某探究小组用能够显示并调节转动频率的小电动机验证匀速圆周运动的向心力关系式F＝mrω2。(1)把转动频率可调的小电动机固定在支架上，转轴竖直向下，将摇臂平台置于小电动机正下方的水平桌面上；(2)在转动轴正下方固定一不可伸长的细线，小电动机转轴与细线连接点记为O。细线另一端穿过小铁球的球心并固定；(3)启动电动机，记录电动机的转动频率f，当小球转动稳定时，将摇臂平台向上移动，无限接近转动的小球；(4)关闭电动机，测量O点到摇臂平台的高度h；(5)改变电动机的转动频率，重复上述实验。探究小组的同学除了测量以上数据，还用游标卡尺测量了小球的直径D，如图所示，读数为________mm；本实验________(填“需要”或“不需要”)测量小球的质量；请你根据所记录的O点到摇臂平台的高度h和小球的直径D，重力加速度为g，若所测物理量满足g＝________则F＝mrω2成立。(用所测物理量符号表示)[解析]游标卡尺的读数为：12mm＋0.02×26mm＝12.52mm；设细线与竖直方向的夹角为θ，根据实验原理可得：mgtanθ＝mω2rω＝2πf由几何关系得：tanθ＝rh－D2联立以上三式解得：g＝4π2f2h－D2根据上式可知，实验中不需要测量小球的质量。[答案]12.52不需要4π2h－D2f2[例3](2018·北京高考)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。图1主要实验步骤如下：a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F、…、所示。图2c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、…、点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5、…d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。图3结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)。A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v­t图像。(3)观察v­t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_____________________。v­t图像斜率的物理意义是________。(4)描绘v­t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是____________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)。(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。图4请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。[解析](1)打点计时器使用的是交流电源，故选A，不选B；相邻打点间的时间是已知的，故不选D；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)，故不选E。(2)连线时要让尽量多的点在一条直线上，如图所示。(3)可以依据v­t图像是倾斜的直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；v­t图像的斜率表示加速度。(4)严格地讲，ΔxΔt表示的是Δt内的平均速度，只有当Δt趋近于0时，ΔxΔt才表示瞬时速度，因此若用ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，对Δt的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx越小，用ΔxΔt计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度，但Δx过小，测量误差增大，因此选取的Δx大小与速度测量的误差有关。(5)如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x＝0＋v2·t，故推出x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。[答案](1)AC(2)图见解析(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。[例4](2019·杭州一模)某小组在做“探究碰撞中的不变量”实验时，采用了如图1所示的实验装置。小车甲、乙的碰撞端分别装上撞针与橡皮泥。现进行以下操作：把打点计时器固定在光滑水平轨道左侧，将纸带一端穿过打点计时器，另一端连在小车甲的后面；打开打点计时器，轻推一下小车甲，使其获得一定速度后与静止的小车乙碰撞粘连成一体；关闭打点计时器，取下纸带，进行相关探究。在某次实验中得到的纸带(部分)如图2所示(图中的直尺为毫米刻度尺)。(1)请判断小车甲是与图示纸带的________(选填“左端”或“右端”)相连接。(2)若测量出小车甲的质量为524.4g，小车乙的质量为510.0g，则在这次碰撞中小车甲对小车乙的冲量为________(保留两位有效数字)。[解析](1)甲与乙碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，由于纸带右端速度大，为碰前速度，所以小车甲是与图示纸带的右端相连。(2)碰后共同速度：v2＝18.20－16.205×0.02×10－2m/s＝0.20m/s。碰后乙的动量：p乙＝m乙v2＝0.5100×0.200kg·m/s＝0.102kg·m/s，由动量定理可得小车甲对小车乙的冲量：I＝p乙－0＝p乙＝0.10kg·m/s。[答案](1)右端(2)0.10kg·m/s