第一部分 专题十 第1课时

④比较__F_1_与__F_1_′__的__大__小__，即可初步验证力的平行四边形定则. 解析 比较F1和F1′的大小，即可初步验证力的平行四边形定则.
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2沿120°方向
不变，此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动，关于绳套1的拉
力大小的变化，下列结论正确的是____.
拓展训练2 (2019·山东烟台市第一学期期末)图3中游标卡尺的读数是__1_0_.5_0___ mm， 螺旋测微器的读数是_5_.3_1_5_(_5_.3_1_2__～__5_.3_1_8_均__可__)_ mm.
图3 解析 游标卡尺的主尺读数为：1.0 cm＝10 mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一 刻度对齐，所以游标尺读数为10×0.05 mm＝0.50 mm， 所以最终读数为：10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm. 螺旋测微器的固定刻度为5.0 mm，可动刻度为31.5×0.01 mm＝0.315 mm， 所以最终读数为5.0 mm＋0.315 mm＝5.315 mm.
根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得， 打出 C 点时物块的速度大小为 vC＝BC＋2TCD≈0.233 m/s. 由逐差法可得 a＝CD＋DE－4T2AB＋BC，解得 a＝0.75 m/s2.
拓展训练6 (2019·四川南充市第二次适应性考试)“验证机械能守恒定律”的实验装 置如图9甲所示，图乙为实验所得的一条纸带，在纸带上选取了点迹清晰的连续7个 点，若只测出了点4与点0之间的距离为h4以及点6与点0的距离h6，已知打点周期为T， 当地重力加速度为g.(以下的三个结论均由题中所给符号表示)
图7 (1)在A、B、C这三个实验中，_B__C_需要平衡摩擦阻力. 解析 在A、B、C这三个实验中，“验证牛顿第二定律”“研究合外力做功和物体 动能变化关系”都需要平衡摩擦阻力；
(2)已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m，且将mg视为细绳对小车的拉力， 为此需要满足m≪M.前述A、B、C三个实验中，__A__不需要满足此要求.
拓展训练1 (2019·广东揭阳市第一次模拟)某同学用频闪照相法“研究小球的自由落 体运动”，选择一张清晰的频闪照片，剪掉前面小球重叠部分进行研究，如图2.已知 小球在释放位置时，球心与刻度尺的零刻度线对齐.
图2 根据照片中刻度尺的数据，请读出小球运动到照片中第5个像点时下落的高度为 _0_._2_1_2_0__ m. 解析 由题图可知，下落的高度h＝21.20 cm＝0.212 0 m.
拓展训练5 (2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速 下滑时的运动进行探究.物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图8所示.已知打点 计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的 点未画出.在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是___A___点.在打出C 点时物块的速度大小为___0_.2_3_3__ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为 _0_._7_5____ m/s2(保留2位有效数字).
Mx5－x32 动能改变量的表达式ΔEk＝___8_T__2 __.由于实验中存在系统误差，所以W_大__于__ΔEk(选
填“小于”“等于”或“大于”).
解析 纸带上由O点到D点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表 达式：W＝mgx4； 打 D 点时的速度：vBaidu Nhomakorabea＝x52－Tx3， 则小车动能的改变量： ΔEk＝12M(x52－Tx3)2＝Mx85－T2 x32； 由于实验中存在系统误差，所以盘和砝码受到的重力所做功W大于小车动能的改变 量ΔEk.
测力计的示数F；
②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点达到O点，
此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，弹簧测力计的示数为F1; 3
③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝__3_F__；
解析 根据力的平行四边形定则计算绳套 1 的拉力 F1′＝Ftan 30°＝ 33F；
高考题型1 长度测量及读数 高考题型2 对力的研究 高考题型3 “纸带类”实验 高考题型4 以“教材演示实验为背景”的拓展创新 高考题型5 以“教材学生实验为背景”的拓展创新
高考题型1 长度测量及读数
例1 (2019·安徽蚌埠市第二次质检)用螺旋测微器测量一根导体棒的直径，刻度如图 1甲所示，读数为_4_._2_2_3_(_4_.2_2_2_～__4_._2_2_5_均__可__) _ mm；小明用游标为20分度的游标卡尺测 量某个圆筒的深度，部分刻度如图乙所示，读数为__2_._1_8_5__ cm.
解析 已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m，且将mg视为细绳对小车的拉力， 为此需要满足m≪M.前述A、B、C三个实验中，实验A只需要小车做匀加速运动即可， 不需要满足此要求；
(3)如果用此装置做“研究合外力做功和物体动能变化关系”这个实验，由此可求得
如图乙纸带上(纸带上除O点以外的其他点为连续点且相邻两点时间间隔为T)由O点到 D点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式W＝__m_g_x_4_，该小车
A.逐渐增大 C.逐渐减小
B.先增大后减小
√D.先减小后增大
解析 保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动60°， 此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，说明两个细绳拉力的合 力不变，作图如右： 由图可知，绳套1的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确.
高考题型3 “纸带类”实验
例3 (2019·吉林“五地六校”合作体联考)如图7甲所示装置可以进行以下实验： A.“研究匀变速直线运动” B.“验证牛顿第二定律” C.“研究合外力做功和物体动能变化关系”
验证动 量守恒 定律
19(1)22题
19(2)22题
2015
拓展 创新 实验
1卷22, 2卷22
2016 2卷22
15(1)22题
15(2)22题
16(2)22题
2017
1卷22, 2卷22
拓展 创新 实验
2018
2卷23, 3卷22
17(1)22题 17(2)22题
18(2)23题
内容索引
NEIRONGSUOYIN
块与木板间动摩擦因数的实验.所用器材有：铁架台、长木板、
铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带
等.回答下列问题：
gsin θ－a
图10
(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝___g_c_o_s_θ___(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和
第一部分 专题十 实验及拓展创新
高考命题轨迹
高考命题点
命题轨迹
长度测量及 读数
2017 3卷22
力的研究 2018 1卷22
2019 3卷22
情境图
17(3)22题
18(1)22题
“纸带 类” 实验
2016
1卷22,3卷23
16(1)22题 16(3)23题
“纸带 类” 实验
2019
1卷22,2卷22
拓展训练3 (2019·河南八市重点高中联盟第三次模拟)一个实验小组在“探究弹力和 弹簧伸长的关系”的实验中：
图5 (1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图5甲所示的F－x图象，其中F为弹簧 弹力，x为弹簧长度.请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0＝__8__ cm，弹簧的 劲度系数k＝_2_5__ N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示 时，该弹簧的长度x＝_2_0__ cm.
图8
解析 根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打
出的是A点.
根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，
D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，
AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm. 两个相邻计数点之间的时间 T＝5×510 s＝0.10 s，
解析 当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为x0＝8 cm， 在 F－x 图象中图线斜率代表弹簧的劲度系数，则 k＝ΔΔFx＝0.624 N/m＝25 N/m， 在题图乙中弹簧秤的示数F′＝3.0 N， 可知：x′＝Fk′＝32.50 m＝0.12 m＝12 cm， 故此时弹簧的长度x＝x′＋x0＝20 cm.
拓展训练4 (2019·福建宁德市5月质检)某实验小组用一只弹簧测
力计和一个量角器等器材“验证力的平行四边形定则”，设计的
实验装置如图6.固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一
端固定在量角器圆心O的正上方A点，另一端系绳套1和绳套2.
图6
(1)实验步骤如下：
①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧
图4
(1)请根据F1的大小比例分别作出F2和F3的图示，并根据平行四边形定则画出F2和F3 的合力F合； (2)请在图中画出与F2和F3共同作用效果相同的力F的图示.若F合 与F的大小及方向的 偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则.
答案 见解析
解析 根据题意得出三根橡皮筋的形变量分别为Δx1＝9.40 cm－4.40 cm＝5.00 cm， Δx2＝8.40 cm－4.40 cm＝4.00 cm，Δx3＝7.40 cm－4.40 cm＝3.00 cm，橡皮筋的弹力 与形变量成正比，按比例作出平衡时F2和F3的图示、两个力的合力F合的图示，以及 共同作用相同的力效果F的图示，如图.
图1 解析 螺旋测微器的固定刻度为4.0 mm，可动刻度为22.3×0.01 mm＝0.223 mm，所 以最终读数为4.0 mm＋0.223 mm＝4.223 mm；这种游标卡尺的游标尺刻度是把主尺 刻度19 mm的长度，分为20等份，每等份为0.95 mm，游标尺上第17个刻度和主尺上 38 mm刻度对齐，读数为38 mm－17×0.95 mm＝21.85 mm＝2.185 cm.
高考题型2 对力的研究
例2 (2019·安徽蚌埠市第三次质量检测)某小组利用橡皮筋(弹力满足胡克定律)“验证 力的平行四边形定则”，如图4甲所示，把贴有白纸的木板放在水平桌面上，他们将完 全相同的三根橡皮筋的一端都固定在结点O处，另一端分别系上细线，仍保证橡皮筋 原长相同，测得原长L0＝4.40 cm.沿平行于纸面的方向分别通过细线将三根橡皮筋拉至 某一长度(在弹性限度内)，保持状态不变，如图乙所示，记录此时结点的位置和三根 橡皮筋另一端的位置，量出三个端点到结点O的距离分别为L1＝9.40 cm，L2＝8.40 cm， L3＝7.40 cm.若三根橡皮筋产生的弹力分别为F1、F2、F3，图中已作出F1的图示.
图9
h6－h4 (1)打点5时重物的速度v＝___2_T____；
解析 打点 5 时重物的速度 v＝h62－Th4；
h4＋h6－gT2 (2)由已知条件从理论上计算点5到点0的距离h5＝______2______；
解析 h6－h4＝h45＋h56而h56－h45＝gT2， 则 h45＝12(h6－h4－gT2)， 则 h5＝h4＋h45＝12(h4＋h6－gT2)
(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示.下 列表述正确的是________. A.a的原长比b的长
√B.a的劲度系数比b的大
C.a的劲度系数比b的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比
解析 在题图丙中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长， 故A错误； 图线斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误； 弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误.
(3)若打点0时重物的速度为零，则要验证从点0到点5间重物下落过程中机械能守恒的 h6－h42
等式为_g_(_h_4_＋__h_6－__g_T_2_)_＝____4_T_2____.
解析 要验证的等式是：mgh5＝12mv2 即 g(h4＋h6－gT2)＝h64－Th2 42.
拓展训练7 (2019·全国卷Ⅱ·22)如图10，某同学设计了测量铁