专题12力学实验(教师版)课件

后的弹性势能大。
【参考答案】 (1)④①③② (2)1.29 M
【变式训练】
物理量
实验序号
1
2
3
4
5
小车上砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
小车加速度a/(m·s－2)
0.91 0.74 0.65 0.56 0.50
1.10 1.35 1.54 1.79 2.00
【参考答案】 1.220 6.860
【变式训练】
请按要求填写： (1)某同学用游标卡尺的________测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内 高为________cm； (2)又用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________mm； (3)该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直 径为1.731 mm，则a＝__________，b＝________。
答案：(1)6.93 (2)A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
考点四、力学创新实验
例 (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：
3. 用“逐差法”求加速度，如图乙所示 因为 a1＝x43－T2x1 a2＝x53－T2x2 a3＝x63－T2x3 所以 a＝a1＋a32＋a3＝x4＋x5＋x69－T2x1－x2－x3
【解题思路】
(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带
向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正
(3)利用给出的标度作出FOA和FOB的图示，然后做以FOA和FOB为邻边的平行四边形 ，其对角线即为合力F′，如图乙。
乙 (4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合 力，所以只要比较F′和FOO′的大小和方向，即可得出实验结论。
【参考答案】 (1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确) (2)1.80(1.70～1.90均正
甲
乙
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列 选项中规范的做法是________________。(填选项前的字母)
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总 重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏 离直线OA，造成这种现象的主要原因是——————————————————。
确的操作顺序是④①③②。
(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可知物
块脱离弹簧时的速度 v＝xt ＝
2.58＋2.57 2×0.02
×10－2 m/s≈1.29 m/s
比较M、L两
纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的比L的大，则M纸带对应的
那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩
(4)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图丁、戊所示，则该金属杆 的长度和直径分别为__________cm和________mm。
解析：(1)需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺 测量，根据图甲所示游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精 确度为0.1 mm，且第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，可知玻璃杯的内 高为100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝10.03 cm。
【知识构建】
1. 弹簧的弹力大小等于下面所挂钩码的重力(静止时)，改变所挂钩码的个数，可以改 变弹簧的弹力大小。 2. 弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长来 计算。 3. 涉及力的合成的问题要紧扣等效思想．实验过程中要做好三记录(即力的大小、力 的方向、力的作用点)，并利用平行四边形定则做好力的图示。 4. 涉及能量问题时，要灵活应用弹簧(橡皮筋)的弹性势能和其他能间的转化。
(1)某同学得到如图所示的纸带。已知打点计时器的电源频率为50 Hz ，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的计数点，相邻两计数点 之间还有4个点未画出。Δs＝sDG－sAD＝________cm。由此可得出小车 的加速度大小a＝________m/s2。
(3)由所作的图线求得小车的质量为M0＝________kg，小车所受合 外力的大小为F＝________N。(计算结果均保留三位有效数字)
1．长度类测量仪器的读数
(1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。(2)游标卡尺的读数：
游标尺/mm
精 测量结果(游标尺上第n个
刻度格 刻度总 每小格与1毫 度 刻线与主尺上的某刻度线
数
长度
米差
/mm
正对时)/mm
10
9
0.1
0.1 主尺上读的毫米数＋0.1n
20
19
0.05
0.0 主尺上读的毫米数＋
1＝ m ＋ M0
a m0g m0g 答案：(1)1.80 0.20 (2)如解析图所示 (3)0.185 0.217
考点三、“橡皮条、弹簧”类实验
F/N
0
0.50 1.00 1.50
2.00
2.50
l/cm
l0
10.97 12.02 13.00 13.98 15.05
③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的 拉力记为FOO′。
5
0.05n
50
49
0.02
0.0 主尺上读的毫米数＋
2
0.02n
(3)螺旋测微器的读数：测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读
数(含估读)×0.01 mm。
【解题思路】
图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05 mm。主尺读数为12 mm，游标 尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12 mm＋4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm。螺旋测微器的精度为0.01 mm，由图(b)知固定 刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5 mm＋ 36.0×0.01 mm＝6.860 mm。
【解题思路】
(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上 的点均匀分布在直线的两侧。如图甲所示，由图象可知图线与横轴的交点 的横坐标为10.0 cm。
甲
(2)橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60 cm，由图甲可得F＝1.80 N，所以FOA＝FOB＝F ＝1.80 N。
专题十二 力学实验
五年考题导向
考点
2016
2015
2014
2013 2012
一、匀变速直线 全国丙卷T16
运动规律应用
全国卷 I T24
二、运动图象问
全国卷 II 全国卷 I
全国乙卷T21 全国卷 I T20
题
T14、T24 T19
三、牛顿第二定 律的应用
全国甲卷T19 全国乙卷T18
全国卷 II T20、T25 全国卷 I T25
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。
【解题思路】 【参考答案】
【变式训练】
(2015·全国卷ⅠT22)某物理小组的同学设计了一个粗测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＝0.20 m)。
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1.00 kg； (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；
【审题立意】
(1)根据实验原理课确定试验方法及步骤；(2)分析纸带，根据纸带上距离 变化可明确物体何时离开弹簧，再根据平均速度法可求得脱离时的速度； 根据对应的长度可明确速度大小，从而比较弹性势能。
【知识构建】
1. 打点计时器的认识和正确使用 (1)电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6 V；电火花计时器工作电压为 交流220 V。 (2)工作时应先接通电源，后释放纸带。
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图所示。用两圆珠 笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的 位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空： (1) 利 用 表 中 数 据 在 下 图 中 的 坐 标 纸 上 画 出 Fl 图 线 ， 根 据 图 线 求 得 l0 ＝ ________cm。
丙
解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm。
(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多 超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧。
(3)AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限 度造成的。
(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则FOA的大小为________N。 (3)根据给出的标度，在上图中作出FOA和FOB的合力F′的图示。 (4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。
【审题立意】
本题考查验证平行四边形定则的实验，要注意通过认真分析题意掌握实验原理， 注意本题中橡皮筋挂在钩上时两端拉力大小相等，根据总长度即可求得拉力大小。
确) (3)如图乙所示 wenku.baidu.com4)FOO′
【变式训练】
【变式训练】某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图 乙 是 在 弹 簧 下 端 悬 挂 钩 码 后 指 针 所 指 的 标 尺 刻 度 ， 此 时 弹 簧 的 伸 长 量 Δl 为 ________cm。
(1)实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)下图中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实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。比较 两纸带可知，________(选填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的 弹性势能大。
全国卷 I T17
全国卷 II T14、T25
考点一、基本仪器的读数
例 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高 度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为 ________mm。
【审题立意】
熟练掌握中学阶段物理中常用测量工具的读数方法。
【知识建构】
(2)螺旋测微器的读数规则：测量值＝固定刻度读数(注意半毫米刻度线 是否露出)＋精确度(0.01 mm)×可动刻度读数(一定要估读)，所以玻璃厚 度为2.5 mm＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm。
考点二、“纸带类”实验的处理
例 (2016•全国甲卷T22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如 图所示：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 释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(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________。
【审题立意】
本实验采用光电门利用平均速度法求解落地的速度，则根据机械能守恒定 律可知，减小的机械能应等于增大的动能，由原理即可明确注意事项及数据 的处理等内容。
【技能提升】
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。