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专题 8 力学实验1.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的 纸带，如图所示，并在其上取了 A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 等 7 个计数点，每相邻 两个计数点间还有 4 个点图中没有画出。
打点计时器接频率为 f ＝50 Hz 的交流 电源。
4(1) 每 两 个 相 邻 的 计 数 点 的 时 间 间 隔 为 s ， 打 点 计 时 器 使 用 的 是(选填“交流”或“直流”)电源；(2)打下 E 点时纸带的速度 v E ＝(用题中给定字母表示)； (3)若测得 d 6＝65.00 cm ，d 3＝19.00 cm ，物体的加速度 a ＝ m/s 2； (4)如果当时电网中交变电流的频率 f ＞50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那 么测得的加速度值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。
2.用图所示装置验证机械能守恒定律。
实验前调整光电门位置使小球下落过程中 球心通过光电门。
实验中通过断开电磁铁开关使小球从 A 点下落，经过光电门 B ， 记录挡光时间Δt ，测出小球在 AB 间下落的距离 h 。
竖直平移光电门 B ，重复上 述步骤，测得多组 h 及相应的Δt ，已知当地重力加速度为 g 。
(1)实验中还需测量的物理量是 。
(2)小球通过光电门速度的表达式为 v ＝。
(3)根据测量数据描绘21t－h 图象，能否仅依据图象是过原点的直线就得出机械能守恒的结论？，理由是。
3.(1)如图甲所示，螺旋测微器的读数为 mm。
(2)某学习小组在探究加速度与力、质量的关系时，采用图乙所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m 来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质量M。
①实验中需要平衡摩擦力，应当取下 (选填“小车上的钩码”“小托盘和砝码”或“纸带”)，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点。
丙②图丙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6 为计数点，相邻两计数点间还有4 个打点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1＝3.20 cm，x2＝4.74 cm，x3＝6.30 cm，x4＝7.85 cm，x5＝9.41 cm，x6＝10.96 cm，小车运动的加速度大小为(结果保留三位有效数字) 4.(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。
（全国通用）2018年高考物理总复习《力学实验》专题突破学案编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（全国通用）2018年高考物理总复习《力学实验》专题突破学案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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《力学实验》专题突破【考点定位】力学实验共涉及几个具体的实验操作，主要分布在必修一和必修二。
依次为研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿第二定律、探究动能定理和验证机械能守恒，这些实验的方案有共性,但数据处理又不尽相同。
考点一、研究匀变速直线运动1、打点计时器:①打点计时器分为电磁打点计时器使用4~6v 学生交流电源和电火花打点计时器使用220v 的交流电源，打点计时器的原理是每个相同的时间段打下一个点,所以纸袋上面相邻点迹间隔都相等，若交流电频率为50hz ，则相邻点迹间隔均为150秒即0。
02秒。
②使用打点计时器时，先接通电源，带打点稳定后再松开纸带，也就是先接通电源再释放纸带。
若打出的点迹为短线或不清晰应调整振针和复写纸的距离。
③分析纸带时应该选取间隔较大的部分进行分析，这样可以减小误差。
2、数据处理：①瞬时速度根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度即2t s v v t==;我们在计算各个点的瞬时速度时可以以这个点为中间时刻，取相邻两个点之间的距离为路程s ,时间则为2个打点间隔0.04s 。
如果每隔4个计时点或者每5个计时点取一个计数点，则一个打点间隔变为0.0250.1s ⨯=。
②如果分析的结果是相邻点迹的速度变化量都相等即21324354v v v v v v v v -=-=-=-，则说明运动为匀变速直线运动.也可以用横轴表示时间，纵轴表示速度做v t -图像，若为倾斜的直线则为匀变速直线运动.3、加速度的计算：根据v t -图像，可得斜率即加速度即va t∆=∆。
高中物理力学解题大招教案
一、教学目标：
1. 理解力学的基本概念，掌握相关物理定律和公式；
2. 提高解题能力，培养学生的物理思维和逻辑推理能力；
3. 培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
二、教学重点：
1. 动力学的基本概念和公式；
2. 牛顿三大运动定律的应用；
3. 力的平衡、合力、分力的计算方法。
三、教学难点：
1. 公式的推导和应用；
2. 问题理解和解题方法；
3. 实验数据的处理和分析。
四、教学方法：
1. 讲授：介绍概念、定律和公式；
2. 演示：展示实验装置和现象，引导学生思考；
3. 实验：进行实际操作，让学生亲自体验；
4. 演练：解答例题，训练学生解题能力。
五、教学过程：
1. 引入：通过一个生活实例引入动力学的概念；
2. 讲解：讲解牛顿三大运动定律和相关公式；
3. 演示：通过实验演示力的平衡和合力的概念；
4. 实验：让学生进行悬挂重物实验，测量不同物体的重力；
5. 演练：解答力学题目，训练学生解题技巧；
6. 总结：总结本节课的重点知识和方法。
六、教学评价：
1. 学生的课堂表现：是否积极参与讨论、实验操作和问题解答；
2. 学生的作业表现：是否独立完成作业，解题过程是否清晰；
3. 学生的实验报告：实验数据是否准确，数据分析是否恰当；
4. 学生的考试成绩：学生对力学知识和解题方法的掌握程度。
七、课后作业：
1. 复习本节课内容，完成相关习题；
2. 完成实验报告，总结实验过程和结果；
3. 预习下节课内容，准备问题和疑惑。
2023届高考物理二轮复习卷：力学实验一、实验探究题1．（3分）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。
调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。
某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。
已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小v B=m/s，打出P点时小车的速度大小v P=m/s（结果均保留2位小数）。
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为。
2．（3分）某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。
实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。
图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。
该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。
完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）（1）（1分）小球运动到图（b ）中位置A 时，其速度的水平分量大小为 m/s ，竖直分量大小为 m/s ；（2）（1分）根据图（b ）中数据可得，当地重力加速度的大小为 m/s 2 。
3．（5分）小李同学利用图①装置验证机械能守恒定律时，打出如图②所示的纸带，已知打点计时器频率为 50 Hz 。
（1）（3分）下列关于该实验说法正确的是______。
A．纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用B．为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点C．将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦D．可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好（2）（1分）根据图②中纸带的数据，打下C点时重物的速度为m s⁄（结果保留2位小数）。
（3）（1分）小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物P 和Q 分别进行实验，测得几组数据，并作出v2—ℎ图象，如图③所示，由图象可判断P 的质量Q 的质量（选填“大于”或“小于”）。
专题01 力与物体的平衡1.必须牢记的概念、公式、定律 (1)质点、位移、速度、加速度的概念． (2)匀变速直线运动的位移、速度公式及推论． (3)牛顿运动定律、万有引力定律等． 2．必须掌握的三类问题 (1)圆周运动问题． (2)平抛运动问题． (3)卫星运行及其变轨问题． 3．必须明确的五个易错易混点(1)v t 图象、x t 图象都表示直线运动规律．(2)静摩擦力与滑动摩擦力方向的判定及大小的计算方法． (3)运动的合成与分解和力的合成与分解．(4)在竖直面内的圆周运动中绳模型与杆模型在最高点时的临界条件． (5)双星系统的轨道半径与天体间距离的区别.一、整体法和隔离法在平衡问题中的应用 1．平衡状态物体处于静止或匀速直线运动的状态． 2．平衡条件F 合＝0或⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝0F y ＝0.3．利用整体、隔离思维法对物体受力分析4.注意问题(1)在受力分析时一定要恰当的选取研究对象，运用整体思维法和隔离思维法时一定要区分好内力和外力．(2)解决问题时通常需要交叉应用隔离、整体思维法．(3)对两个以上的物体叠加组成的整体进行受力分析时，一般先采用整体思维法后用隔离思维法，即“先整体，后隔离”．二、共点力作用下的动态平衡问题1．动态平衡物体在缓慢移动过程中，可认为其速度、加速度均为零，物体处于平衡状态．2．共点力平衡的重要推论(1)三个或三个以上的共点力平衡，某一个力(或其中某几个力的合力)与其余力的合力等大反向．(2)同一平面上的三个不平行的力平衡，这三个力必为共点力，且表示这三个力的有向线段可以组成一个封闭的矢量三角形．3.妙解动态平衡问题的两种典型方法：三、复合场中的平衡问题 1．六种常见力 力 大小方向 重力 G ＝mg总是竖直向下弹力一般由力的平衡条件或牛顿运动定律求解；弹簧的弹力：F ＝kx与引起形变的力的方向相反摩擦力静摩擦力0<F f ≤F fm ；滑动摩擦力F f ＝μF N与接触面相切，与相对运动或相对运动趋势方向相反(与运动方向不一定相反)电场力匀强电场中的电场力F ＝qE ；真空中点电荷的库仑力F ＝kQq r 2正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反 安培力 F ＝BIL(I⊥B)用左手定则判断(垂直于I 、B 所决定的平面)洛伦兹力F ＝qvB(v⊥B)用左手定则判断(垂直于v 、B 所决定的平面)2.四类组合场(1)电场与磁场的组合． (2)电场与重力场的组合． (3)重力场与磁场的组合． (4)重力场、电场和磁场的组合． 3．处理复合场中的平衡问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化．分析方法是：选取研究对象――→方法“整体法”或“隔离法” ↓受力分析――→多了个电场力F ＝Eq 或安培力F ＝BIL或洛伦兹力F ＝qvB↓列平衡方程―→F 合＝0或F x ＝0，F y ＝0 4．注意问题(1)电荷在电场中一定受电场力作用，电流或电荷在磁场中不一定受磁场力作用． (2)分析电场力或洛伦兹力时，注意带电体的电性． (3)分析带电粒子受力时，要注意判断是否考虑重力．高频考点一 受力分析 物体的静态平衡例1．【2017·天津卷】如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M 、N 上的a 、b 两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。
高考二轮复习一一力学实验一、教学目标：1、解读高考实验考纲，点出力学实验的重要性、考查特点及2014年预计考查形式。
2、构建知识网络，整合重点知识，并利用例题突破高考中频繁出现的考点和难点。
二、教学重难点：构建知识网络，整合重点知识，并利用例题突破高考中频繁出现的考点和难点。
三、教学方法：讲练结合法四、教学过程：（一）考纲解读：高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受重视。
高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示试验中，甚至拓展到迁移类试验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验。
要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的试验中去。
高考物理实验题目具有以下几个特点：1、重视对实验操作能力的考查.如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等。
2、重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数。
3、设计性实验是考查的热点.在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力。
4、电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题。
对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验.一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力。
预测2013年高考实验考题主要表现为以下几种形式：1、一个力学实验题：以打点计时器为主要实验仪器，涉及位移、速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题（或选择性填空）。
高三物理力学专题教案5篇高三物理力学专题教案篇1知识目标1、了解形变的概念，了解弹力是物体发生弹性形变时产生的.2、能够正确判断弹力的有无和弹力的方向，正确画出物体受到的弹力.3、掌握运用胡克定律计算弹簧弹力的方法.能力目标1、能够运用二力平衡条件确定弹力的大小.2、针对实际问题确定弹力的大小方向，提高判断分析能力.教学建议一、基本知识技能：(一)、基本概念：1、弹力：发生形变的物体，由于要回复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力.2、弹性限度：如果形变超过一定限度，物体的形状将不能完全恢复，这个限度叫做弹性限度.3、弹力的大小跟形变的大小有关，形变越大，弹力也越大.4、形变有拉伸形变、弯曲形变、和扭转形变.(二)、基本技能：1、应用胡克定律求解弹簧等的产生弹力的大小.2、根据不同接触面或点画出弹力的图示.二、重点难点分析：1、弹力是物体发生形变后产生的，了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的确定是本节的教学重点.2、弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生比较难掌握的知识点.高三物理力学专题教案篇2教学目标知识目标1、初步理解速度—时间图像.2、理解什么是匀变速直线运动.能力目标进一步训练用图像法表示物理规律的能力.情感目标渗透从简单问题入手及理想化的思维方法.教学建议教材分析本节内容是本单元的基础，是进一步学习加速度概念及匀变速运动规律的重要前提.教材主要有两个知识点：速度—时间图像和匀变速直线运动的定义.教材的编排自然顺畅，便于学生接受，先给出匀速直线运动的速度—时间图像，再根据具体的实例(汽车做匀加速运动)，进一步突出了“图像通常是根据实验测定的数据作出的”这一重要观点，并很自然地给出匀变速直线运动的定义，最后，阐述了从简单情况入手，及理想化的处理方法，即有些变速运动通常可近似看作匀变速运动来处理.教法建议对速度——时间图像的学习，要给出物体实际运动的情况，让学生自己建立图像，体会建立图像的一般步骤，并与位移图像进行对比.对匀变速直线运动的概念的学习，也要通过分析具体的实例，认真体会“在相等的时间内速度变化相等”的特点，教师也可以给出速度变化相同，但是所用时间不等的例子，或时间相同，速度变化不等的例子，让学生判断是否是匀变速直线运动.教学设计示例教学重点：速度——时间图像，匀变速直线运动的定义.教学难点：对图像的处理.主要设计：1、展示课件：教材图2—15的动态效果(配合两个做匀速运动的物体)体会速度——时间图像的建立过程.2、提问：如何从速度——时间图像中求出物体在一段时间内的位移3、上述两个运动的位移——时间图像是怎样的(让同学自己画出，并和速度——时间图像进行对比)4、展示课件图2—17的动态效果〔配合做匀加速运动的汽车运行情况(显示速度计)引导同学：采集实验数据，建立坐标系，描点做图.5、展示课件图2—18的动态效果(配合做匀减速运动的汽车)引导同学：画出它的速度——时间图像.6、提问：上述两个汽车运动过程有什么特点引导同学发现“在相等的时间内速度的改变相等”的特点.7、举例：①速度改变相等，所用时间不等的情况.②经过相同时间，速度改变不相等的情况.8、小结：什么是匀变速直线运动什么是匀加速直线运动什么是匀减速直线运动探究活动请你坐上某路公共汽车(假设汽车在一条直线上行驶)观察汽车的速度表和自己的手表，采集数据，即记录汽车在不同时刻的速度，之后把你采集的数据用速度——时间图像表示出来，并将你的结果讲给周围人听。
高三物理高考第二轮专题复习教案考点12 电磁场在科学技术中的应用命题趋势电磁场的问题历来是高考的热点，随着高中新课程计划的实施，高考改革的深化，这方面的问题依然是热门关注的焦点，往往以在科学技术中的应用的形式出现在问题的情景中，这几年在理科综合能力测试中更是如此。
2000年理科综合考霍尔效应，占16分；2001年理科综合考卷电磁流量计（6分）、质谱仪（14分），占20分；2002年、2003年也均有此类考题。
每年都考，且分值均较高。
将其他信号转化成电信号的问题较多的会在选择题和填空题中出现；而用电磁场的作用力来控制运动的问题在各种题型中都可能出现，一般难度和分值也会大些，甚至作为压轴题。
知识概要电磁场在科学技术中的应用，主要有两类，一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为电信号，进而达到转化信息或自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用，来控制其运动，使其平衡、加速、偏转或转动，已达到预定的目的。
例如：方法进行分析。
这里较多的是用分析力学问题的方法；对于带电粒子在磁场中的运动，还特别应注意运用几何知识寻找关系。
点拨解疑【，加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。
最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。
若测得细线到狭缝s3的距离为d（1）导出分子离子的质量m 的表达式。
（2）根据分子离子的质量数M 可用推测有机化合物的结构简式。
若某种含C 、H 和卤素的化合物的M 为48，写出其结构简式。
（3）现有某种含C 、H 和卤素的化合物，测得两个M 值，分别为64和66。
试说明原因，并写出它们的结构简式。
在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表： 元 素 H C F Cl Br含量较多的同 位素的质量数1 12 19 35，37 79，81 【点拨解疑应能反映分子离子的质量。
这里先是电场的加速作用，后是磁场的偏转作用，分别讨论这两个运动应能得到答案。
高中物理竞赛力学讲解教案
一、导入
1. 展示一道力学题目，让学生思考并讨论如何解决。
2. 引导学生回顾基本的力学知识，如牛顿三定律、力的合成分解等。
二、力的基本概念
1. 动手实验：利用弹簧测力计测量不同物体的重力。
2. 讲解力的定义、单位和方向，引导学生理解不同种类的力如弹力、摩擦力等。
三、力的平衡与不平衡
1. 让学生分组进行实验，在不同情况下观察物体的运动状态。
2. 引导学生理解平衡力和不平衡力的概念，讲解力的叠加原理。
四、牛顿三定律
1. 课堂小组讨论：让学生探讨牛顿三定律的含义，如何应用到解决具体问题中。
2. 举例讲解：通过实例让学生理解第一、第二和第三定律的应用。
五、力的合成与分解
1. 引导学生学习如何利用向量法则进行力的合成与分解。
2. 讲解平行四边形法则解决力的合成问题，让学生练习计算力的合成结果。
六、综合练习
1. 给出一组力学问题，让学生独立思考并解决。
2. 进行力学竞赛，看哪个小组能最快正确解答出问题。
七、总结
1. 让学生复习并总结本节课所学的力学知识。
2. 鼓励学生平时多做练习，加深力学理论的理解和应用。
这是一份高中物理竞赛力学讲解教案范本，教师可根据具体情况进行适当调整和补充。
希望能够帮助学生加深对力学知识的理解和运用。
物理力学实验教案一、实验目的本实验旨在通过物理力学实验的方式，帮助学生深入理解力学原理与实践操作的关系，提高他们的实验技能和问题解决能力。
二、实验器材1. 弹簧振子实验仪：包括弹簧振子、支架、杆、质量砝码等。
2. 牛顿第二定律实验仪：包括滑块、线轮、质量盘、弹簧等。
3. 斜面实验仪：包括斜面、滑块、测力计等。
三、实验内容与步骤本实验分为弹簧振子、牛顿第二定律和斜面三个实验环节，学生需要按以下步骤进行操作：实验一：弹簧振子1. 将弹簧振子实验仪稳固地安装在桌面上，并保证弹簧振子悬挂垂直。
2. 在弹簧上挂上合适的质量砝码，使振子产生合适的振动。
3. 记录下弹簧振子的周期和频率，并计算其振动的周期与频率与质量和弹簧劲度系数之间的关系。
实验二：牛顿第二定律1. 将牛顿第二定律实验仪放在平稳的桌面上，并将滑块与线轮连接起来。
2. 在滑块上放置一个质量盘，并通过调整质量盘和滑块之间的弹簧张力，使系统达到平衡。
3. 测量施加在滑块上的恒定力，并记录下滑块的加速度和牛顿第二定律的成立。
实验三：斜面实验1. 将斜面实验仪固定在桌面上，并使斜面与桌面平行。
2. 在斜面上放置一个滑块，并通过调整斜面角度和滑块质量，使系统达到平衡。
3. 使用测力计测量斜面上的力，并记录下滑块的加速度和斜面的倾角与其所产生的力之间的关系。
四、实验数据记录与分析学生需要按照实验步骤进行数据记录，并进行相关的数据分析和计算，以验证力学原理的正确性。
同时，他们还需要撰写实验报告，包括实验目的、实验原理、实验步骤、数据记录与分析等内容。
五、实验总结与思考在实验结束后，学生需要进行实验总结与思考，并回答以下问题：1. 通过本次实验，你对物理力学的哪些原理有了更深入的理解？2. 你在实验中遇到了哪些问题，又是如何解决的？3. 你认为物理力学实验在学习中的作用和意义是什么？六、实验安全注意事项1. 实验仪器的使用需要小心谨慎，避免造成人员伤害和设备损坏。
第11讲力学实验中常考的3个问题一、误差和有效数字1．误差误差产生原因大小特点减小方法系统误差实验仪器不精确、实验原理不完善、实验方法粗略总是偏大或偏小更新仪器完善实验原理偶然误差测量、读数不准确忽大忽小画图象或取平均值(1)定义：带有一位不可靠数字的近似数字．有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源．(2)从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字．二、长度的测量1．毫米刻度尺的读数：精确到毫米，毫米后再估读一位．2．游标卡尺的读数：测量值＝主尺上的读数＋m×n(其中m为游标卡尺的精确度，n为游标尺上与主尺上某刻度线对齐的格数)．3．螺旋测微器的读数测量值＝固定刻度＋可动刻度×0.01 mm.三、验证性实验1．实验名称：验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律．2．实验方法(1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实；(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证．3．实验拓展随着高考改革逐步深入，验证性实验试题逐渐减少，往往将验证性实验变化为设计性、探究性、研究性实验，对于这种实验题型的变化，我们复习时要引起足够的重视．四、探究性实验1．实验名称：探究弹力和弹簧伸长的关系、探究动能定理、研究匀变速直线运动．2．实验方法：按照题目要求设计实验方案，探究某种规律或研究物理量之间的关系，根据实验数据得出实验结论，题目一般以教材基本实验为原型或以学过的知识为基础，新颖灵活，具有开放性．3．实验过程的比较类型探究性实验验证性实验实验过程①提出问题②猜想与假设③制定计划与设计实验方案④进行实验与收集数据⑤分析与论证⑥评估⑦交流与合作①实验目的②实验器材③实验原理④实验步骤⑤数据分析⑥实验结论1．验证性实验2．探究性实验常考问题33a.TIF，JZ]基本仪器的读数【例1】(2012·课标全国卷，22)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11－1(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.图11－1本题考查螺旋测微器的读数，考查考生的实验探究能力，难度较小某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时：(1)用游标尺为20分度的卡尺测量其长度如图11－2甲，由图可知其长度为________cm；图11－2(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为________mm.,读数记法1．毫米刻度尺长度测量的基本工具是刻度尺，其最小分度一般为1 mm(此时叫做毫米刻度尺)．毫米刻度尺可以精确读到mm位、估读到110mm位(能读取十分之几毫米)．估读的“0”不能舍弃．2．游标卡尺的读数游标尺(mm)精度(mm) 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.1主尺上读的毫米数＋0.1 n 20190.050.05主尺上读的毫米数＋0.05 n50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数＋0.02 n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.4．关于估读问题：游标卡尺不需要估读；毫米刻度尺、螺旋测微器需要估读．常考问题34 与纸带相关的实验【例2】 (2012·山东卷，21(1))某同学利用图11－3甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50 Hz.甲乙图11－3(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速．(2)计数点5对应的速度大小为________m/s ，计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a ＝________m/s 2，若用a g来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g 为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值________(填“偏大”或“偏小”)．解析 (1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差Δx ≈2.00 cm ，在6、7计数点间的位移比5、6之间增加了(12.28－11.01)cm ＝1.27 cm<2.00 cm ，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间． (2)计数点5对应的速度大小为v 5＝x 4＋x 52T ＝（9.00＋11.01）×10－22×0.1m/s ＝1.00 m/s. 计数点4对应的速度大小为v 4＝x 3＋x 42T ＝（7.01＋9.00）×10－22×0.1m/s ＝0.80 m/s. 根据v 5＝v 4＋v 62，得计数点6对应的速度大小为v 6＝2v 5－v 4＝(2×1.00－0.80)m/s ＝1.20 m/s.(3)物块在计数点7到11之间做减速运动，根据Δx ＝aT 2得x 9－x 7＝2a 1T 2x 10－x 8＝2a 2T 2故a ＝a 1＋a 22＝（x 9＋x 10）－（x 8＋x 7）2×2T2≈－2.00 m/s 2物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打点计时器对纸带的摩擦阻力，因此根据牛顿第二定律，得μmg ＋f ＝ma ，即μ＝ma －f mg ，因此用μ′＝a g计算出的动摩擦因数比μ的真实值偏大． 答案 (1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大如图11－5甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置．图11－5图11－6(1)在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02 s ，从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a ＝________m/s 2(结果保留两位有效数字)．(2)根据实验收集的数据作出的a －F 图线如图11－6所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议________________________．图11－7用如图11－7所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V 的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落．重锤上拖着的纸带打出一系列的点．对纸带上的点痕进行测量和计算，即验证机械能守恒定律．(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A ．按照图示的装置安装器件B ．将打点计时器接到电源的“直流输出”上C ．用天平测出重锤的质量D ．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带E ．测量纸带上某些点间的距离F ．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是________．(将其选项对应的字母填在横线处)借题发挥1．打点计时器的正确使用(1)先接通电源，再释放纸带；(2)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．如何选取纸带和计数点 要选取点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，在便于测量的地方取一个开始点O ，然后每5个点取一个计数点，依次为A 、B 、C …如图11－4所示，测出相邻计数点间的距离x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6…利用打下点的纸带和测量的有关数据便可以进行计算．图11－43．求任一计数点对应的瞬时速度v ：如v B ＝x 2＋x 32T(其中T ＝5×0.02 s ＝0.1 s)； 4．利用“逐差法”求加速度a ：a ＝（x 4＋x 5＋x 6）－（x 1＋x 2＋x 3）9T2； 5．判定物体运动的性质：若x 1、x 2、x 3…基本相等，物体在实验误差允许范围内做匀速运动；若Δx＝x m －x n 基本相等(x m 、x n 为纸带上相邻的两段位移)，物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动．●特别提醒(1)验证牛顿第二定律时①实验用的是控制变量法；②将砂桶或钩码重力视为小车所受合外力，必须满足小车和砝码的总重量远远大于砂桶的重量；③在平衡摩擦力时，要将一端垫高，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．(2)验证机械能守恒定律时①实验的打点计时器竖直安置，保持提起的纸带竖直放置，先接通打点计时器再放开纸带．②速度不能用v ＝gt 或v ＝2gh 求得：必须由打点计时器打出的纸带或其他工具求得．③误差分析：本实验采取分析纸带的方法求每一点的瞬时速度，即物体下落的实际速度．由于摩擦阻力的存在，利用所测得的速度计算的动能的增加量总略小于重力势能的减少量，这是产生系统误差的主要原因．另外，用刻度尺测纸带上点与点之间距离时，也可能造成误差．课堂笔记(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图11－8所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出点A距起始点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E 间的距离为x2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝________．图11－8(3)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小．若已知当地重力加速度的值为g，还需要测量的物理量是________．试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝________．,常考问题35 用图象处理实验数据【例3】(2012·浙江卷，22)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力F/N0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50伸长量x/(10－0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.422m)(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图11－9所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合；图11－9(3)由图得到F合＝________N.解析(1)以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后找点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，k＝3.26×10－2N/m≈53 N/m.(2)弹簧秤的读数为2.10 N．选标度合力的图示如图所示．(3)经测量合力F合＝3.3 N.答案(1)如解析图所示53 (说明：±2范围内都可) (2)2.10(说明：有效数字位数正确，±0.02范围内都可) 如解析图所示(3)3.3(说明：±0.2范围内都可)请将下列实验步骤或结果补充完整：在“研究弹簧形变与外力关系的实验”中，取一待测弹簧，将弹簧自由悬挂测出其长度，在其下端竖直悬挂钩码，稳定后测出弹簧的长度，并记录________________________．改变钩码个数，重复上述步骤．某同学在如图11－10所示的坐标系中，根据外力F与弹簧形变x的数据标出了五个点．请你在图中描绘出相应的F－x图象，根据图象求出弹簧的劲度系数为________N/m.(保留两位有效数字)．图11－10,借题发挥●用图象处理数据的解题技巧图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法，以下为作图的规则：(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定；(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值；(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧；(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”．虽然图象法有许多优点，但在图纸上连线时有较大的主观任意性，另外连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都对结果的准确性有影响．●处理数据的常用方法①计算法②图象法课堂笔记1．如图11－11甲、乙所示，游标卡尺的示数为________cm；螺旋测微器的示数为________mm.图11－112．如图11－12所示，在“力的平行四边形定则”的实验探究中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮条的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根带有绳套的细绳，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮条的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小并标出方向；再用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小和方向．图11－12(1)用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉到O点，这样做的目的是________________________________________________________________________．(2)为尽可能减小实验误差，下列操作中正确的是________________________________________________________________________．A．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行B．两细绳必须等长C．标记同一细绳方向的两点要远些D．用两弹簧秤同时拉细绳时夹角应尽可能大图11－133．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图11－13所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出．(1)关于该实验，下列说法正确的是________．A．打点计时器可以用干电池供电B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力C．每次实验小车必须从同一位置由静止弹出D．利用每次测出的小车最大速度v m和橡皮筋做的功W，依次作出W－v m、W－v2m、W－v3m、W2－v m、W3－v m……的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系(2)如图11－14所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度v m＝________m/s.(结果保留两位有效数字)图11－144．某小组利用如图11－15甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．(1)将滑块从图甲位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d，则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝________；经过光电门2时的速度表达式v2＝________．滑块加速度的表达式a＝________．(以上表达式均用已知字母表示)．如图乙，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为________mm.图11－15(2)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________．A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小5．(2012·广东卷，34(2))某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L 0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x ；在砝码盘中每次增加10 g 砝码，弹簧长度依次记为L 1至L 6.数据如下表.代表符号 L 0L xL 1L 2L 3L 4L 5L 6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________． (3)图11－16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L 0”或“L x ”)．图11－16(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为________g ．(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s 2)【常考问题】【例1】 解析 题图(a)的读数为1.0×0.01 mm ＝0.010 mm.题图(b)的读数为6.5 mm ＋37.0×0.01 mm ＝6.870 mm ，故金属板的厚度d ＝6.870 mm －0.010 mm ＝6.860 mm.答案 0.010 6.870 6.860预测1 解析 (1)从题图甲可以看出，主尺读数为50 mm ，游标尺的第3条刻度线和主尺上的一刻度线对齐，则读数应为50 mm ＋0.05×3 mm＝50.15 mm ＝5.015 cm ；(2)由题图乙可以看出，螺旋测微器的固定刻度为4.5 mm ，可动刻度读出刻度为20.0(或20.1)×0.01 mm ＝0.200 mm(或0.201 mm)，故圆柱体的直径为4.5 mm ＋0.200 mm(或0.201 mm)＝4.700 mm(或4.701 mm)．答案 (1)5.015 (2)4.700(或4.701) 预测2 (1)0.16(0.15也算对) (2)实验前要先平衡摩擦力预测3 解析 (1)因本实验中是通过比较重锤的重力势能减少量mgh n 和动能增加量12mv 2n 的大小来达到验证的目的，对于同一个研究对象(重锤)来说，质量是一定的，故只需比较gh n 和12v 2n 就能达到目的，选项C 是没有必要的，选项B 、D 是错误的，选项B 中应将打点计时器接到电源的“交流输出”上；选项D 中应先接通电源开关再释放纸带；(2)由Δx ＝aT 2，得a ＝x 2－x 1f 24；(3)由牛顿第二定律得平均阻力F ＝mg－ma ，所以应测量重锤的质量m ，代入加速度公式得F ＝mg －m x 2－x 1f 24.答案 (1)BCD (2)x 2－x 1f 24(3)重锤的质量mmg －m x 2－x 1f 24预测4 解析 由物体的平衡条件可知：钩码的重力大小等于弹簧的拉力；根据图象中点迹连线，由胡克定律可知：图线的斜率大小等于该弹簧的劲度系数，则k ＝19 N/m.答案 钩码个数(或钩码总质量、钩码总重量)Fx 图象如图19【随堂演练】1．解析 游标卡尺的示数为：13 mm ＋0.05×9 mm＝13.45 mm ＝1.345 cm. 螺旋测微器的示数为：6.5 mm ＋0.01×29.0 mm＝6.790 mm. 答案 1.345 6.788～6.7922．解析 (1)实验中，两次拉至同一点O ，可知其目的为了等效替代，效果相同．(2)实验中尽可能做到，平行拉力，保证力的方向；标记过程中两点描绘一条直线，两点尽可能要远点；两弹簧夹角适中为宜．答案选AC.答案 (1)与F 1、F 2共同作用的效果相同 (2)AC3．解析 (1)打点计时器必须用交流电，A 项错误；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B 项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C 项正确；根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W 与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等图象，找出合力做的功与物体速度变化的关系，D 项正确．(2)小车获得的最大速度v ＝x t ＝1.62×10－20.02m/s ＝0.81 m/s. 答案 (1)CD (2)0.814．解析 考查探究牛顿第二定律实验并综合其他相关知识．从题中看，遮光条的宽度极小，因而可以将滑块通过光电门时的速度近似看作不变，所以v 1＝d Δt 1、v 2＝dΔt 2.我们用气垫导轨做实验时往往忽略物体与轨道间的摩擦，所以滑块的合力为Mg s in θ＝g Mh L，其中θ为导轨与水平面的夹角，L 为导轨长度．题中要求合力不变，则选B 、C.答案 (1)d Δt 1 dΔt 2⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 122x8.15 (2)BC5．解析 (1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．(2)弹簧静止时，记录原长L 0；表中的数据L 3与其他数据有效位数不同，所以数据L 3不规范，标准数据应读至cm 位的后两位，最后一位应为估计值，精确至mm 位，所以刻度尺的最小分度1 mm.(3)由题图知所挂砝码质量为0时，x 为0，所以x ＝L 1－L x . (4)由胡克定律F ＝k Δx 知，mg ＝k (L －L x )，即mg ＝kx ， 所以图线斜率即为劲度系数 k ＝ΔmgΔx＝60－10×10－3×9.812－2×10－2N/m ＝4.9 N/m ， 同理砝码盘质量m ＝k L x －L 0g ＝4.9×27.35－25.35×10－29.8kg ＝0.01 kg ＝10 g.答案 (1)竖直 (2)静止 L 3 1 mm (3)L x (4)4.9 10。
