高考物理二轮复习 第1部分 专题讲练突破五 物理实验 高频考点四 力学创新实验课件

[题组冲关] 1．为了测量木块与木板间动摩擦因数，某小组使用位移传感器设 计了如图甲所示的实验装置，让木块从倾斜木板上一点 A 由静止 释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离，位移传感器连 接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移 s 随时间 t 的变化规律， 如图乙所示．
(1)根据上述 s -t 图，计算 0.3 s 时木块的速度＝________m/s，木 块的加速度 a＝________m/s2.(以上结果均保留 2 位有效数字) (2)若知道木板的倾角为 θ，则木块与木板的动摩擦因数 μ＝ ________，所有量用字母表示(已知当地的重力加速度为 g)． (3)为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列措施可行 的是________． A．A 点与传感器距离适当大些 B．木板的倾角越大越好 C．选择体积较小的实心木块 D．传感器开始计时的时刻必须是木块从 A 点释放的时刻
位置 1 2 3 4 5 6 7 8 v (cm/s) 24.5 33.8 37.8 ____ 39.5 39.8 39.8 39.8
(3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运 动速度的变化情况是________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是 ________． (4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实 验操作(记为“实验②”)，结果表明磁铁下落的运动规律与自由 落体运动规律几乎相同．请问实验②是为了说明什么？对比实验 ①和②的结果可得到什么结论？
答案：(1)0.80 4.0 (2)tan θ－gcoas θ (3)AC
2．某学校物理兴趣小组，利用光控实验板“探究自由落体的下落 高度与速度之间的关系”，如图甲所示．将数据记录在 Excel 工 作簿中，利用 Excel 处理数据，如图乙所示，小组进行探究，得 出结论．
在数据分析过程中，小组先得出了 vB-h 图象，继而又得出 v2B-h 图象，如图丙、丁所示：
请根据图象回答下列问题： (1)小组同学在得出 vB-h 图象后，为什么还要作出 v2B-h 图象？ ________. (2)若小球下落过程机械能守恒，根据实验操作及数据处理，求得 丁图图象的斜率为 k，则重力加速度 g＝________.
解析：(1)先作出的 vB-h 图象，不是一条直线，根据形状无法判断 vB-h 关系，进而考虑 v2B-h 图象，从而找出 v2B-h 之间的线性关系． (2)据 v2＝2gh 可知斜率 k＝2g，故 g＝k2.
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径 d＝______mm. (2)小球经过光电门 B 时的速度表达式为________． (3)多次改变高度 H，重复上述实验，作出t12随 H 的变化图象如图 丙所示，当图中已知量 t0、H0 和重力加速度 g 及小球的直径 d 满 足以下表达式：________时，可判断小球下落过程中机械能守恒． (4)实验中发现动能增加量 ΔEk 总是稍小于重力势能减少量 ΔEp， 增加下落高度后，则 ΔEp－ΔEk 将________(选填“增加”、“减 小”或“不变”)．
答案：(1)见解析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
k (2)2
3．(2016·湖北八校三联)如图甲所示，一位同学利用光电计时器等 器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放，下落过程中能通过 A 处正下方、 固定于 B 处的光电门，测得 A、B 间的距离为 H(H≫d)，光电计 时器记录下小球通过光电门的时间为 t，当地的重力加速度为 g. 则：
答案：(1)7.25
d (2) t
(3)t120＝2dg2 H0 或 2gH0t20＝d2
(4)增加
4．某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规 律．实验装置如图 1 所示，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电．
图1
(1)(多选)下列实验操作中，不正确的有________． A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面 C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
解析：(1)小球的直径 d＝7 mm＋0.05 mm×5＝7.25 mm； (2)小球经过光电门 B 时的速度表达式为 v＝dt ； (3)若机械能守恒，则满足 mgH＝12mv2＝12mdt 2，整理可得：t12＝2dg2 H，由图线可知，当满足t102＝2dg2H0 时，可判断小球下落过程中机械 能守恒； (4)因小球下落时受空气阻力作用，故使得动能增加量 ΔEk 总是稍 小于重力势能减小量 ΔEp；若增加下落高度后，则空气阻力做功 增加，则 ΔEp－ΔEk 将增加．
真题试做 限时规范训练
高频考点四 力学创新实验
[知能必备] 1．力学创新型实验的特点 (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—— 图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中．
2．创新实验题的解法 (1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和 实验目的，设计实验方案． (2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图象法处理实验数据， 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．
解析：(1)由图象可得函数表达式 s＝0.42－2(t－0.1)2 m，由此可得 木块的加速度 a＝4.0 m/s2,0.3 s 时木块的速度 v＝0.80 m/s. (2)据牛顿第二定律得 a＝gsin θ－μgcos θ，计算得 μ＝tan θ－
a gcos θ. (3)A 点与传感器距离适当大些，可测得更多数据，选择体积较小 的实心木块可减少阻力的影响，故选 A、C.
(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”)，将磁铁从管 口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点 为 O 点，每隔一个计时点取一个计数点，标为 1,2,3，…，8.用刻 度尺量出各计数点的相邻两计时点到 O 点的距离，记录在纸带上， 如图 2 所示．
图2
计算相邻计时点间的平均速度 v ，粗略地表示各计数点的速度， 抄入下表，请将表中的数据补充完整.