高三实验复习专题

实验题专题近年来，全国卷理综物理高考实验题一般力学和电学各占一题，通过对课内实验的拓展，考查学生对实验原理的理解、仪器的使用及读数、处理实验数据的方法和分析总结实验结论的能力。

试题的探究性和开放性比较强，具有情境新颖、解答路径多样、答案不唯一等特点，侧重对考生的创新意识和实验能力的考查，对考生正确利用学科术语描述科学过程、分析具体情境或设计实验的能力要求较高。

力学实验近年来，全国卷理综物理高考力学实验所考查的实验能力侧重于：对实验原理的理解和分析；仪器的使用及读数；分析数据的方法（求平均值、图像法）；分析误差的产生；实验的改进及完善；有效数字。

考查的仪器有：打点计时器、托盘秤、传感器（位移传感器、光电门）、游标卡尺（20分度）、螺旋测微器。

在考查物理实验的同时，常常渗透动力学的内容（相当于计算题），其中匀变速直线运动的公式及图像、牛顿第二定律的应用和能量守恒等知识出现的频率较高。

[高考这样考]例1.(20XX 年·全国Ⅰ卷)某同学用图（a ）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz 30Hz 、和40Hz 。

打出纸带的一部分如图（b ）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图（b ）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B 点时，重物下落的速度大小为______________，打出C 点时重物下落的速度大小为_____________，重物下落的加速度大小为_____________。

(2) 已测得1238.89cm 9.50cm 10.10cm S S S ===，，，当地重力加速度大小为29.80m/s ，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出f 为__________Hz 。

【考查的考点】考查打点计时器的原理，考查考生通过分析纸带求瞬时速度，考查学生应用运动学公式求物体的加速度及牛顿第二定律的应用。

例2.(20XX 年·全国Ⅰ卷)某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。

所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m ）。

完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a ）所示，托盘秤的示数为1.00kg ；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b ）所示，该示数为_____kg; (3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m ；多次从同一位置释放小车，记录各次的m 值如下表所示：序号 1 2 3 4 5m （kg ） 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_____N ；小车通过最低点时的速度大小为_______m/s 。

（重力加速度大小取9.80m/s 2 ，计算结果保留2位有效数字）【考查的考点】考查的能力包括仪器读数能力、实验原理分析（竖直面圆周运动）及数据处理方法（求平均值减少误差、有效数字）；考查学生应用所学的物理知识和实验技能分析处理新问题的能力。

例3.(20XX 年·全国Ⅰ卷)某同学利用图（a ）所示实验装置及数学化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图（b ）所示。

实验中小车（含发射器）的质量为200g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。

回答下列问题： （1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 （填“线性”或“非线性”）关系。

（2）由图（b ）可知，a-m 图线不经过原点，可能的原因是 。

（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是 ，钩码的适量应该满足的条件是 。

【考查的考点】以探究物体的加速度和所受合外力的关系为情境，考查学生对实验原理（验证牛顿第二定律）的理解、分析影响实验结果的因素并能提出改进的建议。

例4.(20XX 年·全国Ⅰ卷)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的装置示意图。

实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ；用游标卡尺测量遮光片的宽度d ；用米尺测量两光电门之间的距离s ；②调整轻滑轮，使细线水平； 图(a)③让物块从光电门A 的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt A 和Δt B ，求出加速度a ；④多次重复步骤③，求a 的平均值a ；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题： 图(b)(1)测量d 时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图(b)所示，其读数为________cm.(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt A 和Δt B 表示为a ＝__________。

(3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a －和重力加速度g 表示为μ＝__________________。

(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”)。

【考查的考点】考查平均速度、加速度、误差的定义和牛顿第二定律，考查学生仪器的读数能力，通过所学的物理知识和实验技能测量相关的物理量。

图图例5.(20XX 年·全国课标卷)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。

该螺旋测微器校零时的示数如图（a ）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b ）所示。

图（a ）所示读数为_________mm ，图（b ）所示读数为_________mm ，所测金属板的厚度为_________mm 。

【考查的考点】考查考生对螺旋测微器的使用。

例6.(20XX 年·全国课标卷)利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。

一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t 。

改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、s (m)0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 t (ms)292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4 s/t (m/s) 1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22 完成下列填空和作图：（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a 、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v 1、测量值s 和t 四个物理量之间所满足的关系式是_______；(2)根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出s t －t 图线；（3）由所画出的s t－t 图线，得出滑块加速度的大小为a=____________m/s 2（保留2位有效数字）。

【考查的考点】通过学生所学的知识及实验技能考查匀变速直线运动的公式和根据实验数据作图；考查学生利用图像工具分析实验数据、获得实验结论的能力。

O A B h 1 h 2 h 3 h 4C D [实战训练]1.（20XX 年·全国Ⅱ卷）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a ）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌 面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。

向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

（1）试验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是__________（填入代表步骤的序号）。

（2）图（b ）中M 和L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50 Hz 。

由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s 。

比较两纸带可知，_________（填“M”或“L”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

2. （20XX 年·四川卷）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。

先用米尺测得B 、C 两点间距离x ，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3．某学习小组利用图1所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

①若某同学按图1所示开始实验，则一个很明显的不合理之处是______________________________________。

②经纠正后，按正确操作，得到如图2所示的一条点迹清晰的纸带，用刻度尺测得起始点O 到计数点A 、B 、C 、D 各点的距离分别为h 1、h 2、h 3、h 4，相邻计数点间时间间隔为T ，从O 到D 的时间为t 。

若用O 、C 两点来验证机械能守恒定律，为了计算打下C 点时的重物的速度大小，甲、乙、丙、丁四位同学提供了四个计算式，其中正确的是_________。

（填选项前的字母） A ．甲同学：υC = 2gh 3 B ．乙同学：υC = gt C ．丙同学：υC = h 4 – h 22T O A B C D D ．丁同学：υC = h 4 – h 3T③提供正确计算式的同学发现，以C 点算出的重力势能mgh 3总比12mυC 2略大些，这主要是因为_______________________________________________________________________。

图14.在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图甲所示的实验装置.实 验的主要步骤是:在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于0点，记下 小球静止时球心的位置0'，在O'处放置一个光电门,现将小球拉至球心距O'高度为h 处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间Δt(1)如图乙,用游标卡尺测得小球的直径d=____cm(2)该同学测出一组数据如下：高度h=0.2 m ，挡光时间Δt=0.0052 s,设小球质量为m,g=9.8 m/s 2 .计算小球重力势能的减小量ΔE p =______，动能的增加量ΔE k =______，得出的结论: ______，分析误差产生的原因是______5.利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到光电门B 处的距离，b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度，实验时滑块在A 处由静止开始运动（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度b ，结果如图2所示，由此读出b= mm ；（2）滑块通过B 点的瞬时速度可表示为 ；（3）某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量可表示为△E k = ，系统的重力势能减少量可表示为△Ep= ，在误差允许的范围内，若△E k =△E p 则可认为系统的机械能守恒；（4）在上次实验中，某同学改变A 、B 间的距离，作出的v 2﹣d 图象如图3所示，并测得M=m ，则重力加速度g= m/s 26．验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒用如图实验装置．m 2从高处由静止开始下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图给出的是实验中获取的一条纸带：O 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)．计数点间的距离如图所示．已知m 1＝50 g ，m 2＝150 g ，则(结果保留两位有效数字)：①在纸带上打下记数点5时的速度v ＝________ m/s ；②从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量ΔE k＝________ J ，系统势能的减少量ΔE p ＝______ J ；(取当地的重力加速度g ＝10 m/s 2)③若某同学作出12v 2－h 图象如图，则当地的重力加速度g ＝_____ m/s 2.7. 在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，某实验研究小组的实验装置如图甲所示。