1、第15讲 力学实验 听课手册题型题型1 1 力学基本仪器的使用与读数力学基本仪器的使用与读数题型题型2 2 纸带类实验综合纸带类实验综合题型题型3 3 研究研究“平抛运动平抛运动”类实验类实验题型题型4 4 “弹簧弹簧”“”“橡皮条橡皮条”实验实验题型题型5 5 力学其他实验与创新实验力学其他实验与创新实验网络构建网络构建备用习题备用习题网网 络络 构构 建建【关键能力】【关键能力】掌握力学基础实验,熟悉新课标新增实验.通过填空、画图、问答等方式加以考查,在备考中要立足教材基本实验,弄透各种实验仪器的使用方法、实验步骤、数据处理、误差分析等基本实验理论和实验技能.在掌握基础实验上突出创新和变通
2、,新高考下实验的考查更灵活,从研究对象、测量工具、实验原理、实验器材、处理实验数据方法等方面改变常规实验,创设新实验情景,加强常规实验的变式训练.题题 型型 1题型1 力学基本仪器的使用与读数物理量物理量测量工具或测量方法测量工具或测量方法力弹簧测力计(不超量程；调零；会读数)力传感器(调零)质量天平(水平放置、调零；被测物体放左盘、砝码放右盘；会读数)长度题题 型型 1物理量物理量测量工具或测量方法测量工具或测量方法时间（续表）题题 型型 1物理量物理量测量工具或测量方法测量工具或测量方法速度速度（续表）题题 型型 1物理量物理量测量工具或测量方法测量工具或测量方法加速度（续表）题题 型型
3、1【题组演练】5.0题题 型型 160.252.081.22018.4题题 型型 1题题 型型 1 0.0106.8706.860题题 型型 1题题 型型 2题型2 纸带类实验综合1.打点计时器涉及的几个实验打点计时器涉及的几个实验(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与力、质量的关系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律.题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2(1)要根据实验原理来判断是否需要补偿阻力，知道正确补偿阻力的方法.(2)要清楚槽码(或沙桶)与小车质量之间的关系，并且要清楚在仪器创新或实验原理创新的情形下，该条件是否需要调整.(3)要知道实验数据、图像
4、的处理方法和运用数学知识解题的技巧.题题 型型 2【题组演练】1.2024杭州模拟 如图甲所示是“探究小车速度随时间变化规律”的实验装置.题题 型型 2A.需将导轨远离滑轮的一端适当垫高B.悬挂的槽码质量应远小于小车的质量C.小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带解析解析 在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀变速运动即可，不需要补偿阻力，即不需要将导轨远离滑轮的一端适当垫高，也不需要悬挂的槽码质量远小于小车的质量，故A、B错误；实验结束时，应先关电源，然后再取下纸带，即小车运动结束后，先关闭打点计时器再取下纸带，故C正确.(1)该实验中，下列操作步骤必要的是_.题题 型型 2题题
5、 型型 2A.可以表示小车位移时间图像B.可以表示小车速度时间图像C.与时间轴夹角的正切为速度大小D.与时间轴夹角的正切为加速度大小题题 型型 2题题 型型 22.2024浙江1月选考 如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲题题 型型 2乙(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_.A.放大法B.控制变量法C.补偿法解析解析 研究多个变量之间的关系时，常常采用控制变量法，选项B正确.题题 型型 22.2024浙江1月选考 如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲题题 型型 2乙(2)该实验过程中操作正确的是_.A.补偿阻力时小
6、车未连接纸带B.先接通打点计时器电源，后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行题题 型型 2解析解析 该实验中，补偿阻力时，不能挂槽码，但需要安装纸带，通过纸带上打点情况来判断是否已平衡了阻力，选项A错误；为了充分利用纸带，得到较多的打点，应先接通打点计时器的电源，后释放小车，选项B正确；为使小车受到的合力等于细绳的拉力，应调节滑轮高度，使细绳与倾斜导轨平行，选项C错误.题题 型型 22.2024浙江1月选考 如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲题题 型型 2乙(3)在小车质量_(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力.上述做法引起
7、的误差为_(选填“偶然误差”或“系统误差”).为减小此误差，下列可行的方案是_.A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小远大于系统误差C题题 型型 2题题 型型 22.2024浙江1月选考 如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.甲乙题题 型型 2A题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 21.78题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 2题题 型型 3题型3 研究“平抛运动”类实验1.固定斜
8、槽时，要保证斜槽的末端水平，保证小球做平抛运动的初速度水平.2.固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用铅垂线检查坐标纸的竖线是否竖直.3.为使小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，可在斜槽上某一位置固定一个挡板.题题 型型 34.要在斜槽上的适当高度处释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，从而使其轨迹由木板左上角到达右下角，减小测量误差.5.坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点.6.计算小球水平抛出的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便测量和计算.题题 型型 3【题组演练】1.2023浙江6月选考 在“探究平抛运动的特点
9、”实验中：题题 型型 31.2023浙江6月选考 在“探究平抛运动的特点”实验中：(1)用图甲装置进行探究，下列说法正确的是_.题题 型型 3A.只能探究平抛运动水平分运动的特点B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点解析解析 图甲装置只能用于研究平抛运动竖直方向的运动特点，A、C错误；探究初速度大小是否影响竖直方向的运动，所以需改变小锤击打的力度，B正确.题题 型型 31.2023浙江6月选考 在“探究平抛运动的特点”实验中：(2)用图乙装置进行实验，下列说法正确的是_.题题 型型 3题题 型型 31.2023浙江6月选考 在“探究平抛运动的特点”实
10、验中：题题 型型 3题题 型型 3题题 型型 32.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.题题 型型 32.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(1)实验室有如图所示的三个小球A、B、C，则进行实验时入射小球应该选取_(填选项字母).题题 型型 3A.B.C.题题 型型 3题题 型型 3解析解析 如果采用画圆法确定小球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故选C.题题 型型
11、 32.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(3)关于本实验，下列说法正确的是_(填选项前的字母).题题 型型 3A.小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放B.必须测量出斜槽末端到水平地面的高度C.实验中需要用到铅垂线D.斜槽必须足够光滑且末端保持水平题题 型型 3解析解析 为了让小球每次平抛的速度相等，实验中必须让小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放，A正确；两个小球下落时间相同，可以用位移表示初速度，故不需要求出时间，所以不需要测量高度，B错误；与重力方向一致的线叫铅垂线，用铅垂线保证桌腿与地面垂直，即桌
12、面与地面水平，从而保证小球能做严格的平抛运动，C正确；小球每次从斜槽的同一位置滚下，不需要斜槽光滑，且为使小球做平抛运动，斜槽的末端需调成水平，D错误.题题 型型 32.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.题题 型型 3题题 型型 32.在“验证动量守恒定律”实验中，通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示.(5)若两球发生弹性碰撞，则下列式子成立的是_(填选项前的字母).题题 型型 3题题 型型 4题型4 “弹簧”“橡皮条”实验题题 型型 4【题组演练】题题 型型 4钩
13、码个数钩码个数0127.758.539.3016.4518.5220.600.781.29题题 型型 4题题 型型 4技法点拨技法点拨本题最后一小问容易出错.题题 型型 42.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(1)本实验采用的主要科学方法是_(填选项前的字母).A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法解析解析 合力与分力的作用效果相同，所以本实验采用的主要科学方法是等效替代法，故A、C、D错误，B正确.题题 型型 42.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(2)实验桌上已有的器材如图所示，为完成该实验还需要的器材是_(填选项前的字母).A.一根橡皮筋
14、B.两个钩码C.三角板一套D.天平解析解析 除了实验桌上已有的器材，在作力的图示时，还需要一套三角板，故C正确，A、B、D错误.题题 型型 42.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中：(3)老师拍摄同学们实验操作时的照片如图所示，则操作正确的是_(填选项字母).A.B.C.D.题题 型型 4解析解析 A图中夹角和拉力较大，白纸的可利用部分较少，用作图法求的合力误差会比较大，故A错误；B图中弹簧测力计与白纸不平行，故B错误；D图中弹簧测力计和绳不在一条直线上，误差较大，C中弹簧测力计与白纸平行，拉力和角度适中，故C正确，D错误.题题 型型 41.70题题 型型 42.在“探究两个互成角度
15、的力的合成规律”的实验中：(5)实验操作完成后作出_(选填“力的示意图”或“力的图示”)来探究合力与分力的关系.力的图示解析解析 探究求合力的方法实验，是用作图法寻找合力与分力的关系，要求力的大小和方向准确，所以需作出力的图示.题题 型型 5题型5 力学其他实验与创新实验1.力学创新实验的特点力学创新实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿力学定律设计实验.(2)将实验的基本方法控制变量法、处理数据的基本方法图像法、逐差法融入实验的综合分析之中.题题 型型 52.创新实验题的解法创新实验题的解法(1)根据题目叙述的物理情景，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，
16、设计实验方案.(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析.题题 型型 5【题组演练】题题 型型 5(1)下列实验中采用的实验方法与本实验相同的是_.题题 型型 5A.探究两个互成角度的力的合成规律B.伽利略对自由落体的研究C.探究加速度与物体受力、物体质量的关系D.探究小车速度随时间变化的规律题题 型型 5题题 型型 5(2)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，套有皮带的塔轮边缘处的_(选填“线速度”或“角速度”)大小相等.线速度题题 型型 5解析解析 当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，皮带传动，套有皮带的塔轮边缘处
17、质点，相等时间内转过的弧长相等，线速度大小相等.题题 型型 5题题 型型 5半径题题 型型 5题题 型型 5解析解析 根据题意可知，两个钢球的向心力之题题 型型 5(5)方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上(未画出)，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动.水平直题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 50.30题题 型型 5题题 型型 5具体步骤如下：将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图甲所示.题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题
18、 型型 5题题 型型 5题题 型型 5(4)本实验的误差来源包括_.A.空气阻力B.弹簧质量不为零C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置解析解析 实验时光电门应对齐弹簧振子振动过程中的平衡位置，这样托盘通过平衡位置时遮光条挡光时间才最短，计时才最准确，若光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置，则计时准确度变低，造成测量弹簧振子振动周期出现偶然误差，C正确；光电门是固定的，它对齐的是弹簧振子未振动题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5根据该同学的实验，回答下列问题：题题 型型 5解析解析 为了防止两球碰后出现反弹现象，入射球的质量一定要大于被碰球的质量.题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5
19、根据该同学的实验，回答下列问题：题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5根据该同学的实验，回答下列问题：题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5题题 型型 5根据该同学的实验，回答下列问题：1.0题题 型型 5 备备 用用 习习 题题1.用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图所示,其读数为 cm.1.50(1.491.51均可)解析解析 读数时要注意分度值是1 mm,要估读到分度值的下一位.备备 用用 习习 题题2.某班同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验:(1)打点计时器是一种(选填“计时”或“测位移”)仪器,如图甲是实验室一种常用的打点计时器电火花计时器,该打点计时器所用
20、的电源是图乙中的(选填“A”或“B”).甲乙计时B解析解析 打点计时器是一种计时仪器,电火花计时器使用220 V交流电源,故选B.备备 用用 习习 题题(2)刘同学采用的是电磁打点计时器,实验时他发现纸带穿过打点计时器有如图所示的两种穿法,感到有点犹豫.你认为(选填“a”或“b”)的穿法效果更好.b解析解析 在使用电磁打点计时器时,纸带应放在复写纸的下方,故b的效果更好.备备 用用 习习 题题(3)刘同学将实验器材组装后,如图所示为释放小车前瞬间的情景.在接通电源进行实验之前,请你指出图中的错误或不妥之处(写出一处即可）:.电源用的是干电池(或小车离打点计时器过远)解析解析 电源用的是干电池,
21、打点计时器应使用交流电源;释放小车前,小车应靠近打点计时器.备备 用用 习习 题题(4)如图所示是刘同学在某次实验中获得的一条纸带,在所打的点中,取A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点之间还有四个点未标出,打点计时器每隔0.02 s打一个点.若已知s1=1.20 cm、s2=3.40 cm、s3=5.60 cm、s4=7.80 cm,则打下C点时小车的速度v=m/s(保留2位有效数字).0.45 备备 用用 习习 题题(5)如图所示为刘同学从两次实验中得到数据后画出的小车运动的v-t图像,则下列说法正确的是(填选项前的字母).A.第一次实验中处理纸带时,舍掉了开头一些密集的打点B.第二次
22、实验中处理纸带时,舍掉了开头一些密集的打点C.第一次的实验误差比第二次的大D.第一次的实验误差比第二次的小BC 备备 用用 习习 题题解析解析 第一次的图像过坐标原点,说明t=0时速度为0,分析纸带时没有舍掉开头一些密集的点迹,第二次的图像不过坐标原点,说明t=0时速度不为0,分析纸带时舍掉了开头一些密集的点迹,故A错误,B正确;第一次的图中的一些点偏离了直线,第二次的图中的点几乎都在一条直线上,故第一次的实验误差比第二次的大,故C正确,D错误.备备 用用 习习 题题3.“探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系”实验中:(1)下列实验与本实验所采用的实验探究方法相同的有.A.
23、探究平抛运动的特点B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系C.探究两个互成角度的力的合成规律D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系BD 备备 用用 习习 题题解析解析 在本实验中,利用控制变量法来探究向心力的大小与质量、角速度、半径之间的关系.探究平抛运动的特点,例如两球同时落地,两球在竖直方向上的运动效果相同,应用了等效思想,故A错误;当一个物理量与多个物理量相关时,应采用控制变量法,探究该物理量与某一个量的关系,在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中,保持原线圈输入的电压U1一定,探究副线圈输出的电压U2与匝数n1、n2的关系,故B正确;探究两个互成角度的力的合成规律,即两个分力
24、与合力的作用效果相同,采用的是等效替代的思想,故C错误;探究加速度与物体受力、物体质量的关系是通过控制变量法研究的,故D正确.备备 用用 习习 题题(2)某同学用向心力演示器进行实验,实验情景如甲、乙、丙所示.三个情景中,图(选填“甲”“乙”或“丙”)是探究向心力大小F与质量m关系.丙 备备 用用 习习 题题解析解析 根据F=mr2可知,要探究向心力大小F与质量m关系,需控制小球的角速度和半径不变,由图可知,两侧采用皮带传动,所以两侧具有相等的线速度,根据皮带传动的特点可知,应该选择两个塔轮的半径相等,而且运动半径也相同,选取不同质量的小球,故图丙正确.备备 用用 习习 题题在甲情景中,若两钢
25、球所受向心力的比值为19,则实验中选取两个变速塔轮的半径之比为.3 1解析解析 两个球的质量相等,半径相同,根据牛顿第二定律有F=m2R,F=m2R,已知FF=19,所以=13,两个塔轮边缘的线速度相等,v=v,由v=r=r,知两个变速塔轮的半径之比为rr=31.备备 用用 习习 题题(3)某物理兴趣小组利用传感器进行探究,实验装置原理如图丁所示.装置中水平光滑直槽能随竖直转轴一起转动,将滑块套在水平直槽上,用细线将滑块与固定的力传感器连接.当滑块随水平光滑直槽一起匀速转动时,细线的拉力提供滑块做圆周运动需要的向心力.拉力的大小可以通过力传感器测得,滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得.小
26、组同学先让一个滑块做半径r为0.14 m的圆周运动,得到图戊中图线.备备 用用 习习 题题然后保持滑块质量不变,再将运动的半径r分别调整为0.12 m、0.10 m、0.08 m、0.06 m,在同一坐标系中又分别得到图戊中、四条图线.对图线的数据进行处理,获得了F-x图像,如图己所示,该图像是一条过原点的直线,则图像横坐标x代表的是 .对5条F-图线进行比较分析,得出一定时,Fr的结论.请你简要说明得到结论的方法:.2(或m2、r2、mr2)见解析 备备 用用 习习 题题解析解析 小组同学先让一个滑块做半径r为0.14 m的圆周运动,得到图戊中图线,由图线知F与不成正比,通过分析图线中数据可知F与2成正比,即F与2的关系图像是一条过原点的直线,即x可以是2,又因变化时,滑块质量与运动半径都不变,所以x也可以是m2或r2、mr2.探究F与r的关系时,要先控制m和不变,因此可在F-图像中找到同一个对应的向心力,根据5组向心力F和半径r的数据,在F-r坐标系中描点作图,若得到一条过原点的直线,则说明F与r成正比.
