2019-2020届高考物理二轮复习专题六物理实验第二讲力学创新实验课件

解析：(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，故滑块的速率 v＝st。 (2)根据功能关系，弹簧的弹性势能 Ep＝12mv2，所以要求弹 性势能，还需要测得滑块的质量，故选项 C 正确。 (3)弹簧的形变量越大，弹性势能越大，滑块离开弹簧时的速 度越大，滑块从 B 运动到 C 的时间越短，故 x 增大时，计 时器显示时间 t 将变小，故选项 B 正确。 答案：(1)v＝st (2)C (3)B
第二讲
力学创新实验
“力学创新实验”学前诊断 点击链接
考点一 试题情景的设计与创新
最近几年的考题在试题情景的设计上进行了较多的创 新，不过其考查的实验原理和实验处理方法仍然不变，因此， 对于创新型实验的处理，最根本的方法是要把其从新情景中 分离出来，找出与常规实验的相通之处，然后运用熟悉的实 验原理和数据处理方法进行解答。需要考生在常规实验的基 础上学会灵活变通
2．某同学利用如图甲所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒。 在圆弧槽轨道的末端安装一个光电门 B，圆弧槽末端水平。地 面上铺有白纸，白纸上铺有复写纸，让小球从圆弧槽上固定 位置 A 点由静止释放，通过光电门后落在地面的复写纸上， 在白纸上留下打击印。重复实验多次，测得小球通过光电门 B 的平均时间为 Δt＝2.50 ms。(当地重力加速度 g＝9.8 m/s2)
C．合上打点计时器的电源开关后，拔掉插销解除锁定， 小车在弹簧作用下运动到左端；
D．在纸带上某处选取合适的 A 点，测出小车获得的速度 v； E．取不同的 x 重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关
系分析结论。 实验中已知小车的质量为 m，弹簧的劲度系数为 k，则：
(1)将长木板右端适当垫高，其作用是__________________； (2) 在 步 骤 D 中 ， 所 选 取 的 A 点 位 置 应 在 图 乙 中 的 ______________段(选填“s1”“s2”或“s3”)； (3)若 Ep＝12kx2 成立，则实验中测量出物理量 x 与 m、k、v 关系式是 x＝______________。
1．利用打点计时器或光电门和运动学规律测出滑块加 速度，再利用牛顿第二定律得到动摩擦因数，是常见的实验 思想。诊断卷第 1 题是利用能量守恒定律，滑块重力做的功 与克服摩擦力所做的功的关系测得动摩擦因数，这是本实验 情景设计上的创新之处。
2．在诊断卷第 2 题中，利用小球由静止向下摆动的过 程验证机械能守恒定律是实验情景的创新，本题由于用遮光 条的速度作为小球的速度，出现了 ΔEk>ΔEp 的反常实验结 论，是属于问题设计上的创新。
3．在诊断卷第 3 题中，利用凹形桥模拟器和托盘秤测 量玩具小车到达凹形桥最低点的速度，是从实验器材、测量 原理到测量物理量的整体创新，试题难度相对较大。在解答 本题时要注意区别几个示数：图(a)所示对应的示数 1.00 kg 为凹形桥模拟器的质量；图(b)所示的示数与图(a)中示数之 差为玩具小车的质量；表格中示数的平均值对应的力与凹形 桥模拟器的重力之差为小车在凹形桥最低点时对桥的压力。
解析：(1)小球的直径 d＝5 mm＋0.05 mm×0＝5.00 mm 小球通过光电门的速度 vB＝Δdt＝2.0 m/s。 (2)由平抛运动规律可得：x＝v0t，h＝12gt2， 可求得 v0＝1.97 m/s。 (3)在误差允许范围内，可认为 vB＝v0， 平抛运动过程中机械能是守恒的。 答案：(1)5.00 2.0 (2)1.97 (3)vB＝v0(相等)
3．(2017·淮北市一模)某兴趣小组的同学看见一本物理书上说 “在弹性限度内，劲度系数为 k 的弹簧，形变量为 x 时弹性 势能为 Ep＝12kx2。”为了验证这个结论，该小组就尝试用“研 究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图甲)设计了 以下实验步骤： A．将长木板放置在水平桌面上，并将其右端适当垫高，在 它的左端固定一轻质弹簧，通过细绳与小车左端相连， 小车的右端连接穿过打点计时器的纸带； B．将弹簧拉伸 x 后用插销锁定，测出其伸长量 x；
量 A、O 之间的距离 x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________。
(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。
A．弹簧原长 B．当地重力加速度 C．滑块(含遮光片)的质量
(3)增大 A、O 之间的距离 x，计时器显示时间 t 将________。
A．增大
B．减小
C．不变
1．(2016·四川高考)用如图所示的装置测量弹
簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导
轨上，左端固定，右端在 O 点；在 O 点
右侧的 B、C 位置各安装一个光电门，计
时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用Байду номын сангаас尺测得 B、C 两
点间距离 s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置 A，静
止释放，计时器显示遮光片从 B 到 C 所用的时间 t，用米尺测
(1)用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为 d＝ ________mm ， 由 此 可 知 小 球 通 过 光 电 门 的 速 度 vB ＝ ____________m/s。 (2)实验测得轨道末端离地面的高度 h＝0.441 m，小球的平 均落点 P 到轨道末端正下方 O 点的距离 x＝0.591 m，则由 平抛运动规律解得小球平抛的初速度 v0＝__________m/s。 (3)在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度 vB 与由平抛运动规律求解的平抛初速度 v0 满足_________ 关系，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的。
Ep＝12kx2＝12mv2 解得：x＝ mk v。 答案：(1)平衡摩擦力 (2)s2 (3) mk v
解析：(1)根据实验原理可知，为了让弹簧的弹力更加接近于 小车受到的合外力，长木板右端需要适当垫高，其作用是平 衡摩擦力； (2)根据实验原理，s2 段点间距均匀，为匀速直线运动阶段， 说明小车速度达到最大，故纸带上 A 点位置应在 s2 段； (3)根据实验过程可知，弹簧的弹性势能转化为了小车的动 能，由机械能守恒定律有：