1、 力学实验基础 江苏省扬州中学 高考必考实验高考必考实验实验一：速度随时间变化的规律实验一：速度随时间变化的规律实验二：力的平行四边形定则实验二：力的平行四边形定则实验三：加速度与物体质量、物体受力的关系实验三：加速度与物体质量、物体受力的关系实验四：探究动能定理实验四：探究动能定理实验五：验证机械能守恒定律实验五：验证机械能守恒定律一：匀变速直线运动的速度与位移的关系一：匀变速直线运动的速度与位移的关系二：摩擦力的测定二：摩擦力的测定三：探究弹簧弹力与形变量的关系三：探究弹簧弹力与形变量的关系四：重力加速度的测量四：重力加速度的测量五：探究平抛运动规律五：探究平抛运动规律六：探究向心力与质量
2、、半径、角速度、线速度的关系六：探究向心力与质量、半径、角速度、线速度的关系高考实验拓展高考实验拓展2015年年2016年年2017年年2018年年2019年年力学力学实验实验T11：探究小磁：探究小磁铁在铜管中下落铁在铜管中下落时受电磁阻尼作时受电磁阻尼作用的运动规律用的运动规律T11：验证机：验证机械能守恒定律械能守恒定律T10：探究：探究动能定理动能定理T11：测重：测重力加速度力加速度T10：验证：验证动能定理动能定理实验复习实验复习应应抓住两抓住两点点(1)(1)熟知各种器材的熟知各种器材的特性特性（天平、刻度尺、游标卡尺、螺旋测（天平、刻度尺、游标卡尺、螺旋测 微器、打点计时器、弹
3、簧测力计）；微器、打点计时器、弹簧测力计）；(2)(2)熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂实验原理，掌握实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类数据处理的方法，熟知两类误差分析误差分析.高考回顾高考回顾实验实验1：加速度与：加速度与物体质量、物体质量、物体受力的关系物体受力的关系一、实验一、实验装置装置研究对象：研究对象：小车，质量为小车，质量为MFaM合问题问题1：如何测量小车的质量如何测量小车的质量M及及其其加速度加速度a？用天平测质量；用天平测质量；通过分析纸带即可得到加速度；通过分析纸带即可得到加速度；问题问题2：请对小车（运动时）进行受力分析请对小车（运动
4、时）进行受力分析FaM合MgNfF=FFf合问题问题3：f从何而来？从何而来？方便测量吗？如果不方便测量，请提方便测量吗？如果不方便测量，请提出你的解决方案出你的解决方案二二、平衡摩擦力平衡摩擦力sinMgfMgNf问题问题4：平衡摩擦力时，托盘要连在小车上吗？平衡摩擦力时，托盘要连在小车上吗？问题问题5：改变小车质量，要重新平衡摩擦力改变小车质量，要重新平衡摩擦力吗吗？不需要不需要问题问题6：平衡摩擦力后，平衡摩擦力后，F合合=F，如何测量，如何测量F？F问题问题7：F=mg成立的条件是什么？成立的条件是什么？三三、Mm的讨论的讨论FmgFFMamg FmaFaMm真FaM理1MmgmgFm
5、gmMmMaaFaOg例例1利用图示装置探究物体的加速度与所受合外力的关利用图示装置探究物体的加速度与所受合外力的关系，小车质量约系，小车质量约300g，另配置质量，另配置质量20g钩码钩码5个，质量个，质量500g的砝码的砝码1个个（1）实验中，平衡摩擦力的具体做法是：）实验中，平衡摩擦力的具体做法是：（选填（选填“挂上挂上”或或“移去移去”）钩码，长木板右端用垫块抬高，调）钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等距相等钩码钩码小车小车垫块垫块纸带纸带打点计时器打点计时器移去移去（2）实验通过添加
6、悬挂钩码的个数改变小车的受力关于小）实验通过添加悬挂钩码的个数改变小车的受力关于小车，下列说法中正确的有车，下列说法中正确的有 A当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等与钩码重力大小相等B开始实验时，应将砝码放入小车开始实验时，应将砝码放入小车C小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力D实验中不需要测出小车的质量实验中不需要测出小车的质量 ABD钩码钩码小车小车垫块垫块纸带纸带打点计时器打点计时器小车质量约小车质量约300g质量质量20g钩码钩码5个个质量质量500g的砝码的砝码1个个（3）
7、某实验小组在实验中打出一根纸带，如）某实验小组在实验中打出一根纸带，如图，图，从某清晰点从某清晰点开始取计数点，分别标为开始取计数点，分别标为0、1、2、3、4、5、6，他们只测，他们只测量点量点3到点到点0的距离的距离d1,点点6到点到点0的距离的距离d2，已知相邻计数点间，已知相邻计数点间的时间间隔均为的时间间隔均为T，则加速度，则加速度a=1456d1d203221229ddT（4）实验小组由小车受到的拉力）实验小组由小车受到的拉力F和对应的加速度和对应的加速度a，作出，作出a-F图线，如图线，如图中图中实线所示下列对实验图线偏离直线的原实线所示下列对实验图线偏离直线的原因分析，正确的是
8、因分析，正确的是 A测量不准确引起的，属于偶然误差测量不准确引起的，属于偶然误差B实验原理方法引起的，属于系统误差实验原理方法引起的，属于系统误差C加速度大，空气阻力作用更加明显加速度大，空气阻力作用更加明显D滑轮与轴之间有摩擦滑轮与轴之间有摩擦 FaOB系统误差来源：系统误差来源：实验原理不完善、仪器不精确实验原理不完善、仪器不精确偶然误差来源：偶然误差来源：各种偶然因素对实验结果的影响各种偶然因素对实验结果的影响变式变式1：“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图的实验装置如图所示所示 平衡摩擦力后，将平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂个相同的砝码都
9、放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度测量小车的加速度小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：的实验数据如下表：根据实验数据作出根据实验数据作出a-F关系图象如图所示关系图象如图所示，该实验的研究对象是该实验的研究对象是_作出的作出的a-F图线不通过原点，主要图线不通过原点，主要原因是原因是_图像上端没有出现弯曲的原因是图像上端没有出现弯曲的原因是_砝码盘中砝码总重力砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度加速度a
10、(ms-2)0.691.181.662.182.70小车、砝码盘和砝码组成的系统小车、砝码盘和砝码组成的系统未计入砝码盘的重力未计入砝码盘的重力系统系统总质量总质量M+m保持不变保持不变，则则a与与F成正比，图像不会弯曲成正比，图像不会弯曲FaM m变式变式2：为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，：为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某某同学同学设计了如图所示的实验装置设计了如图所示的实验装置M为带滑轮的小车的质量，为带滑轮的小车的质量，m为为砂和砂桶的质量，砂和砂桶的质量，m0为滑轮的质量，力传感器可测出绳中拉为滑轮的质量，力传感器可测出绳中拉力大小力大小（1）为减小误差，实验中是否
11、要保证砂和砂桶的质量）为减小误差，实验中是否要保证砂和砂桶的质量m远小远小于小车的质量于小车的质量M？请说明理由？请说明理由拉力由拉力由力传感器力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量（2）甲同学以力传感器的示数）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度为横坐标，加速度a为纵坐标，为纵坐标，画出的画出的a-F图像是一条直线，图线与横坐标的夹角为图像是一条直线，图线与横坐标的夹角为 ，求得，求得图线的斜率为图线的斜率为k，则小车的质量为，则小车的质量为C02()FMm aFF02=aFMm实验实验2：验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律例例2：为验证在自由
12、落体过程中物体的机械能是守恒的，某为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用同学利用DIS设计了一个实验，实验装置如图甲所示，图中设计了一个实验，实验装置如图甲所示，图中A为电磁铁，为电磁铁，B为光电门有一直径为为光电门有一直径为d、质量为、质量为m的金属小的金属小球通过电磁铁从球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过处由静止释放，下落过程中能通过A处正处正下方、固定于下方、固定于B处的光电门，测得处的光电门，测得A、B间的距离为间的距离为H，光电，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为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，当地的重力加速度为度为g，且小球直径
13、，且小球直径d远小于远小于A、B间的距离间的距离H则：则：pkEE 212mgHmv(1)小球经过光电门小球经过光电门B时的速度时的速度vB_(2)多次改变高度多次改变高度H，重复上述实验，作出如图乙所示的变化图，重复上述实验，作出如图乙所示的变化图像，当图线斜率像，当图线斜率k_时时(用已知量用已知量g、d表示表示)，可判断，可判断小球下落过程中机械能守恒小球下落过程中机械能守恒(3)实验中发现动能增加量实验中发现动能增加量Ek总是总是略略小于重力势能减少量小于重力势能减少量Ep，增加下落高度后，增加下落高度后，EpEk将将_(选填选填“增加增加”、“减小减小”或或“不变不变”)d/t2g/
14、d2增加增加212BmgHmv2212gHtd变式变式实验验证机械能守恒定律将气垫导轨固定在水平桌实验验证机械能守恒定律将气垫导轨固定在水平桌面上，调节旋钮使其水平在气垫导轨的左端固定一光滑的面上，调节旋钮使其水平在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮，在定滑轮，在B处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为处固定一光电门，测出滑块及遮光条的总质量为M，将质量为，将质量为m的钩码通过细线与滑块连接打开气源，滑块的钩码通过细线与滑块连接打开气源，滑块从从A处由静止释放，宽度为处由静止释放，宽度为b的遮光条经过光电门挡光时间为的遮光条经过光电门挡光时间为t，取挡光时间取挡光时间t内的平均速度作为滑块经
15、过内的平均速度作为滑块经过B处的速度，处的速度，A、B之之间的距离为间的距离为d，重力加速度为，重力加速度为g（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度）用游标卡尺测量遮光条的宽度，其，其读数为读数为 mm答案：答案：9.40210105（2）调整光电门的位置，使得滑块通过）调整光电门的位置，使得滑块通过B点时钩码没有落地点时钩码没有落地滑块滑块由由A点运动到点运动到B点的过程中，点的过程中，系统系统动能增加量动能增加量Ek为为 ，系统系统重力势能减少量重力势能减少量Ep为为 （3）若实验结果发现）若实验结果发现Ek总是略大于总是略大于Ep，可能的原因是，可能的原因是 A存在空气阻力存在空气阻力B滑块没
16、有到达滑块没有到达B点时钩码已经落地点时钩码已经落地C测出滑块左端与光电门测出滑块左端与光电门B之间的距离作为之间的距离作为dD测出滑块右端与光电门测出滑块右端与光电门B之间的距离作为之间的距离作为dmgd C 总总 结结 考查考查形式多种多样，但考查特点主要有两形式多种多样，但考查特点主要有两个个：一一是考查考是考查考生基本的实验知识和生基本的实验知识和操作技能操作技能；二二是考查实验思想、方法等综是考查实验思想、方法等综合实验素养和设计、创新等综合实验合实验素养和设计、创新等综合实验能力能力 设计实验题要求考生能将教材中的学生实验和演示实验的设计实验题要求考生能将教材中的学生实验和演示实验的实验原理实验原理、实验实验方法方法进行迁移和应用，试题新颖、能力进行迁移和应用，试题新颖、能力要求要求高高如如力学中与纸带相关的实验、电学中电路的设计、计算形力学中与纸带相关的实验、电学中电路的设计、计算形式的实验题式的实验题等等，都都可能考查学生运用已学过的实验方法可能考查学生运用已学过的实验方法、实验实验原理原理处理新处理新情境的情境的能力，做题时一定要审清题意，明确实验目能力，做题时一定要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验的，联想和迁移应用相关实验原理原理谢 谢 聆 听！
