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四、选考题——做好选考题力争得满分1. 选考题中的高频考点3－3：气体实验定律和气态方程必考。
分子动理论、热力学定律、内能等考查随机。
3－4：光的折射、机械波及其图象为考查重点“测定玻璃折射率”实验和“双缝干涉”实验也是重点，其它内容随机。
3－5：碰撞中的动量守恒为考查重点。
原子能级、衰变、核反应方程、核能、光电效应等内容随机考查。
2. 选修3－3相关知识及策略【高考热点】【题型探秘】本考点的命题多集中分子动理论、估算分子数目和大小、热力学两大定律的应用、气体状态参量的意义及与热力学第一定律的综合，还有气体实验定律和气体状态方程的应用，表示气体状态变化过程的图象等知识点上，多以选择题和填空题的形式出现；对热学前面知识的考查往往在一题中容纳更多的知识点，把热学知识综合在一起；对后者的考查多以计算题的形式出现，着重考查气体状态方程的应用。
近两年来热学考题中还涌现了许多对热现象的自主学习和创新能力考查的新情景试题。
同时，本考点还可以与生活、生产的实际相联系考查热学知识在实际中的应用。
【应对策略】1. “模型法”：此类方法在估算分子的直径中常常用到，具体的做法是：通常可以将分子视为立方体或球体，由宏观体积和分子个数，求出分子体积，进一步计算分子直径，计算中采用了近似计算的思想。
2. 气体压强的计算：通常要利用共点力的平衡知识来进行解题。
3．“能量守恒”法：物体内能的变化是通过做功与热传递来实现的，深刻理解功在能量转化过程中的作用，才能深刻理解热力学第一定律，应用能量守恒来分析有关热学的问题。
【典例精析】[例1] (1)[2014·重庆高考]重庆出租车常以天然气作为燃料。
加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)( )A. 压强增大，内能减小B. 吸收热量，内能增大C. 压强减小，分子平均动能增大D. 对外做功，分子平均动能减小(2)[2014·课标全国卷Ⅱ]如图，两气缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是B 的2倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两气缸除A 顶部导热外，其余部分均绝热。
专题定位高考对学生实验的考查，主要有以下十三个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿运动定律；⑤探究动能定理；⑥验证机械能守恒定律；⑦验证动量守恒定律；⑧测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑨描绘小电珠的伏安特性曲线；⑩测定电源的电动势和内阻；⑪练习使用多用电表；⑫传感器的简单使用；⑬用油膜法估测分子的大小．高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计．设计型实验的考查将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查．应考策略 1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析．第1课时力学和热学实验与创新考向1探究弹力和弹簧伸长的关系例1(2014·新课标Ⅱ·23)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图1所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.图1P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 x 0(cm)2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x (cm)2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n10 20 30 40 50 60 k (N/m)163 56.0 43.6 33.8 28.8 1k (m/N) 0.006 1 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：________；________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图2给出的坐标纸上画出1k—n 图像．图2(3)图2中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________ N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系表达式为k ＝________ N/m.解析 (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mg x －x 0＝0.100×9.80(5.26－4.06)×10－2N/m ≈81.7 N/m ，1k≈0.012 2 m/N. (2)1k －n 图像如图所示(3)根据图像可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0N/m.答案 (1)81.7 0.012 2 (2)见解析图(3)1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n 之间均可) 3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均可) 以题说法 实验数据处理方法：(1)列表法将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系．(2)图象法根据记录的实验数据在直角坐标系内进行作图．若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点过直线．或在直线两侧均匀分布．(3)函数法往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式．如图3为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺．现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：图3 钩码数n0 1 2 3 4 5 刻度尺读数x n (cm) 2.62 4.17 5.70 7.22 8.84 10.43已知所有钩码的质量可认为相同且为m 0＝50 g ，当地重力加速度g ＝9.8 m/s 2.请回答下列问题：(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k ＝____ N/m.(结果保留两位有效数字)(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较____________(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)．答案(1)32(2)没有影响解析(1)根据胡克定律k(x－x0)＝nm0g，代入数据求k，再求平均得k＝32 N/m；(2)因在计算弹力时把弹簧自身的重量引起的形变量减去了，故弹簧自身有重量对测量值没有影响．考向2验证力的平行四边形定则例2(2014·江苏·11)小明通过实验验证力的平行四边形定则．图4(1)实验记录纸如图4所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如图5所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．图5两次实验记录的轨迹如图6所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为________．图6(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？________(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．解析(1)作出的图示如图所示．(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即F a＝F b.(3)根据题图可知，选项B、D正确，选项A、C错误．(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差．答案(1)见解析图(F合＝4.6～4.9 N都算对)(2)F a＝F b(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)以题说法 1.本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”．2．对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点．有同学利用如图7所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码的个数读出三根绳子的拉力F T OA、F T OB和F T OC，回答下列问题：图7(1)改变钩码个数，实验能完成的是________．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数，N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.答案(1)BCD(2)标记结点O的位置钩码的个数N1、N2、N3OA、OB、OC三段绳子的方向解析(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图．所以先明确受力点，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示．因此要做好记录，需从力的三要素角度出发：需记录O点的位置；钩码的个数N1、N2、N3；拉力F T OA、F T OB、F T OC的方向．考向3探究加速度与力、质量的关系例3如图8所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦．图8(1)下列说法正确的是()A．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B ．实验时应先接通电源后释放小车C ．实验中m 2应远小于m 1D ．测力计的读数始终为m 2g 2(2)如图9为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________ m/s 2.(交流电的频率为50 Hz ，结果保留二位有效数字)图9(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a —F 图象，可能是下列哪个选项中的图象( )解析 (1)该实验要平衡摩擦力，故A 错误；拉力可由测力计示数获得，故不要求重物质量远小于小车质量，故C 错误；由于重物向下加速运动，由牛顿第二定律：m 2g －2F ＝m 2a ，解得：F ＝m 2g －m 2a 2，故D 错误；故选B. (2)根据匀变速直线运动的推论公式Δx ＝aT 2，有：a ＝0.50 m/s 2.(3)若没有平衡摩擦力，则当0＜F ≤F f 时，a ＝0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以该同学测得的a －F 图象可能是选项C 中的图象．答案 (1)B (2)0.50 (3)C以题说法 《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理和验证机械能守恒定律．这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用．1．由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt ＝0.02×5 s ＝0.1 s.2．求解瞬时速度利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图10所示，打n 点时的瞬时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T图103．用“逐差法”求加速度如图11所示，a ＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)(3T )2图11有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d )通过光电门的时间Δt 内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v ＝d Δt. (2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L ，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a ＝v 22－v 212L .某同学利用如图12甲所示装置来研究加速度与力的关系．他将光电门1和2分别固定在长木板的A 、B 两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车(小车质量约为200克)，每次小车都从同一位置由静止释放．图12(1)长木板右端垫一物块，其作用是用来______________________________________；(2)用游标卡尺测得遮光条的宽度为________ cm ；(3)对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是________．(填选项前字母)A ．1克B ．5克C ．10克D ．40克(4)现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2，测出多组重物的质量m 和对应遮光条通过光电门1的时间Δt ，通过描点作出线性图象，应作出________图象．(填选项前字母)A ．Δt －mB ．Δt 2－mC ．m －1ΔtD ．m －1Δt 2 答案 (1)平衡摩擦力 (2)0.52 (3)BC (4)D解析 (1)长木板右端垫一物块，调整后可以使小车的下滑分力与受到的摩擦力平衡．(2)从游标卡尺读出：5 mm ＋2×0.1 mm ＝5.2 mm ＝0.52 cm.(3)应使拉力远小于小车的重力，这时拉力才接近重物的重量，但如果选A ，由于拉力太小，不容易观察，因此不能选A ，只能选B 、C.(4)实际验证的是mgh ＝12M v 2，而v ＝d Δt ，由于做出的图象为直线，因此应该做出m －1Δt 2图象． 考向4 探究动能定理例4 (2014·天津·9(2))某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图13所示．图13①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________．②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A ．避免小车在运动过程中发生抖动B ．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C ．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D ．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：___________________________________________.④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A ．在接通电源的同时释放了小车B ．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析①本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度．②牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D 正确．③在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．④当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D正确．答案①刻度尺、天平(包括砝码)②D③可在小车上加适量砝码(或钩码)④CD以题说法明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似，可以进行知识与方法的迁移．学会利用所学知识，对实验器材或实验方法加以重组，完成新的实验设计．在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图14所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：图14(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列________的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后__________，打出一条纸带，关闭电源．(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图15所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到O点间的距离分别用h A、h B、h C、h D、h E、……表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为____________________，若拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为______________．图15(4)某同学以A 点为起始点，以A 点到各个计数点动能的增量ΔE k 为纵坐标，以A 点到各个计数点拉力对小车所做的功W 为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是_____________________________________．答案 (1)间距相等 (2)释放小车 (3)M (h E －h C )28T 2 F (h D －h A ) (4)外力所做的功等于物体动能的变化量解析 (1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡．(2)在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车．(3)D 点的瞬时速度等于CE 段的平均速度，即v D ＝h E －h C 2T ，故打下D 点时的动能为E k D ＝12M v 2D ＝M (hE －h C )28T 2；拉力对小车做的功为W ＝F (h D －h A )．(4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45°，可得出方程式ΔE k ＝W ，故可得结论：外力所做的功等于物体动能的变化量． 考向5 验证机械能守恒定律例5 为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设计了一套实验装置，如图16所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms.将具有很好挡光效果的宽度为d ＝3.8×10－3 m 的黑色磁带贴在透明直尺上．实验时，将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δt i 与图中所示的高度差Δh i ，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表格中M 为直尺质量，取g ＝9.8 m/s 2)．图16Δt i (10－3 s)v i ＝d Δt i(m·s －1)ΔE i ＝12M v2i－12M v 21Δh i (m) Mg Δh i1 1.21 3.132 1.15 3.31 0.58M 0.06 0.58M3 1.00 3.78 2.24M 0.23 2.25M4 0.95 4.00 3.10M 0.32 3.14M 50.900.41(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用v i ＝dΔt i 求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_______________________________________________. (2)请将表格中的数据填写完整．(3)通过实验得出的结论是：______________________________________________. (4)根据该实验，请你判断下列ΔE k －Δh 图象中正确的是( )解析 (1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度，故直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可利用v i ＝dΔt i求出．(2)第5点速度为v 5＝d Δt 5＝3.8×10－3m0.90×10－3 s≈4.22 m/s.从第5点到第1点间动能的增加量为 ΔE k ＝12M v 25－12M v 21＝12×M ×(4.222－3.132) ≈4.01M .从第5点到第1点间重力势能的减少量为ΔE p ＝Mg Δh 5＝M ×9.8×0.41≈4.02M . (3)从表中数据可知，在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量． (4)根据动能定理可知：Mg Δh ＝ΔE k ，故ΔE k －Δh 的图象是一条过原点的直线，故C 正确． 答案 (1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度 (2)4.22 4.01M 4.02M (3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量 (4)C以题说法 本实验数据处理的方法 方法1：利用起点和第n 点：验证gh n ＝12v 2n.方法2：任取较远两点A 、B ：验证gh AB ＝12v 2B －12v 2A . 方法3：图象法．如图17甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood 1746－1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．图17(1)实验时，该同学进行了如下操作：①将质量均为M (A 的含挡光片、B 的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出________________(填“A 的上表面”、“A 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h .②在B 的下端挂上质量为m 的物块C ，让系统(重物A 、B 以及物块C )中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt .③测出挡光片的宽度d ，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．(2)如果系统(重物A 、B 以及物块C )的机械能守恒，应满足的关系式为________________________(已知重力加速度为g )．(3)引起该实验系统误差的原因有____________________________________ (写一条即可)．(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A 、B 以及物块C )的机械能守恒，不断增大物块C 的质量m ，重物B 的加速度a 也将不断增大，那么a 与m 之间有怎样的定量关系？a 随m 增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：①写出a 与m 之间的关系式：___________________________________ (还要用到M 和g )． ②a 的值会趋于________． 答案 (1)①挡光片中心(2)mgh ＝12(2M ＋m )(dΔt)2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等 (4)①a ＝mg 2M ＋m ＝g2Mm＋1 ②重力加速度g解析 (1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，系统的末速度为：v ＝dΔt ，则系统重力势能的减少量ΔE p ＝mgh ，系统动能的增加量为：ΔE k ＝12(2M ＋m )v 2＝12(2M ＋m )(d Δt )2，若系统机械能守恒，则有：mgh ＝12(2M ＋m )(d Δt )2.(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg ，则系统加速度为：a ＝mg 2M ＋m ＝g 2Mm ＋1，当m不断增大，则a 趋于g . 考向6 验证动量守恒定律例6 在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图18甲、乙所示的两种装置：图18(1)若入射小球质量为m 1，半径为r 1；被碰小球质量为m 2，半径为r 2，则________． A ．m 1＞m 2，r 1＞r 2 B ．m 1＞m 2，r 1＜r 2 C ．m 1＞m 2，r 1＝r 2 D ．m 1＜m 2，r 1＝r 2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________． A ．直尺 B ．游标卡尺 C ．天平 D ．弹簧测力计 E ．秒表(3)设入射小球的质量为m 1，被碰小球的质量为m 2，则在用图甲所示装置进行实验时(P 为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为______．(用装置图中的字母表示)解析(1)实验中必须用半径相等的小球，以满足对心碰撞；入射球的质量必须大于被碰球的质量，防止两球碰撞时入射球反弹，答案选C.(2)若采用图乙所示装置进行实验，只需要用直尺测量小球落地点到O点的距离和小球的质量，所以测量工具选择A、C即可．(3)用图甲所示装置进行实验时，所得“验证动量守恒定律”的结论为m1OP＝m1OM＋m2O′N. 答案(1)C(2)AC(3)m1OP＝m1OM＋m2O′N考向7用油膜法估测分子的大小例7在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：a．往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．b．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．c．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．d．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．e．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的字母)图19实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为A，测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴，将一滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后形成的油膜形状如图19所示，测得油膜占有的小正方形个数为X，每一个小方格的边长为a.(2)用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝________.(3)从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝________.(4)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能不正确的是________．A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D ．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开解析 (1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积VN (题中的d)→准备浅水盘(a)→形成油膜(b)→描绘油膜边缘(e)→测量油膜面积(c)→计算分子直径(c)．(2)计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积＝一滴酒精油酸溶液的体积×配制比例．得：V 0＝V ·AN ，再计算油膜面积，S ＝X ·a 2 最后计算分子直径d ＝V 0S ＝VA NXa 2①(3)按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜占有的小正方形个数为57个． (4)同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，根据公式①可知出现这种结果的原因可能是公式中的体积偏大或计算的油膜的面积偏小的原因．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，V 偏大，故A 正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积偏大，故B 错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜的面积偏小，故C 正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积偏小，故D 正确．本题要求选择不正确的，故选B. 答案 (1)dabec (2)V ·ANXa 2(3)57 (4)B12．力学创新实验的分析技巧例6 (10分)用如图20所示实验装置测量滑块A 与木板间的动摩擦因数．长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A 、重锤B 相连．将细线拉直，测出B 离地面的高度h ，将重锤从h 高处静止释放，B 落地后，测出A 在木板上滑动的距离x ；改变B 释放高度重复实验，实验数据如下表所示．图20实验次数 1 2 3 4 5 6 h /cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 x /cm14.722.430.337.644.952.4(1)若测得A 的质量m A ＝3 kg ，B 的质量m B ＝1 kg ，A 和B 间细线的长度L ＝112.0 cm ，木板的长度l ＝98.0 cm ，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是______(用物理量的符号表示)．(2)作出x 随h 变化的图象．(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为________．解析 (1)由题意可知，B 距地面的高度h ，A 在木板上滑行的距离x ，A 、B 的质量m A 、m B .从静止释放让它们运动到B 着地，根据动能定理得： m B gh －μm A gh ＝12(m A ＋m B )v 2①从B 着地到A 停在木板上，根据动能定理得： 12m A v 2＝μm A g (x －h )② 由①②解得：μ＝m B h(m A ＋m B )x －m B h ③可知没有必要测量L 和l .(2)作出x 随h 变化的图象如图所示．(3)由③得：x ＝(1＋μ)m Bμ(m A ＋m B )h根据数学知识得到图象中直线的斜率 k ＝(1＋μ)m B μ(m A ＋m B ) 由图得：k ≈1.5。
专题六 物 理 实 验考情分析备考策略1.高考对学生实验的考查，主要有以下十四个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长量的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿第二定律；⑤探究动能定理；⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑧描绘小灯泡的伏安特性曲线；⑨测定电源的电动势和内阻；⑩练习使用多用电表；⑪传感器的简单使用；⑫探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度；⑬测定玻璃的折射率；⑭用双缝干涉测光的波长。
2.高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计。
1.熟知各种器材的特性和使用方法，如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、多用电表等。
2.以课本实验为基础，注重复习实验的目的、原理、设计思想、步骤、数据处理方法、注意事项等。
3.把各个实验分门别类，如测量类的实验、验证类的实验、探究类的实验等，找出各个实验的相似点，掌握各类实验的方法。
4.重视创新设计性实验的复习，这类实验往往在课本实验的基础上进行实验方法的创新。
第1讲 力学、光学实验与创新考向一 游标卡尺和螺旋测微器的读数1．游标卡尺的读数2.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(含估读值)×0.01 mm。
[例1] 用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数L＝________ mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a＝________ mm。
[解析] 根据游标卡尺的读数方法，样品的长度L＝20 mm＋3×0.05 mm＝20.15 mm。
根据螺旋测微器的读数方法，样品的边长a＝1.5 mm＋23.0×0.01 mm＝1.730 mm。
[答案] 20.15 1.730(1.729～1.731均正确)[感悟升华]1．游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据转换成以毫米为单位的数据，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。
专题八 三大题型的解题方略第1讲 “十种绝技”秒杀选择题高考物理选择题平均每道题解答时间应控制在2分钟以内。
选择题解答要做到既快又准，除了掌握直接判断和定量计算等常规方法外，还要学会一些非常规“巧解”方法。
解题陷困受阻时更要切忌一味蛮做，要针对题目的特性“不择手段”达到快捷解题的目的。
通过分析、推理和计算，将不符合题意的选项一一排除，最终留下的就是符合题意的选项。
如果选项是完全肯定或否定的判断，可通过举反例的方式排除；如果选项中有相互矛盾或者是相互排斥的选项，则两个选项中可能有一种说法是正确的，当然，也可能两者都错，但绝不可能两者都正确。
[例1] (2013·全国高考)纸面内两个半径均为R 的圆相切于O 点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。
一长为2R 的导体杆OA 绕过O 点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω。
t ＝0时，OA 恰好位于两圆的公切线上，如图甲所示。
若选取从O 指向A 的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是( )甲乙 [技法渗透]应用右手定则可以判断开始阶段电动势方向沿O 指向A 方向，电动势为正，可排除D选项；导体杆转动产生的电动势可用公式E ＝12Bl 2ω计算，但导体杆切割磁感线的长度l ＝2R sin ωt ，不恒定，也不均匀变化，故A 、B 均不正确，正确选项只有C 。
[答案] C[题后感悟]本题若直接推导E 的表达式较困难，如果能根据E 的方向和E 的大小变化特点就可很快得出答案。
[针对训练]1．如图所示电路中，R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，电源内阻不可忽略，闭合开关S 1，当开关S 2闭合时，电流表A 的示数为3 A ，则当S 2断开时，电流表示数可能为( )A 〃3.2 AB ．2.1 AC 〃1.2 AD ．0.8 A解析：选B 断开S 2后，总电阻变大，电流变小，排除A 项；S 2断开前路端电压是U＝IR 1＝3×4 V ＝12 V ，S 2断开后路端电压增大，故大于12 V ，电路中的电流则大于I ′＝U R 1＋R 2＝124＋6A ＝1.2 A ，排除C 、D 两项。
2.如图甲所示，由粗细均匀的电阻丝制成的边长为L 的正方形线框abcd ，其总电阻为R ，现使线框以水平向右的速度v 匀速穿过一宽度为2L 、磁感应强度为B 的匀强磁场区域，整个过程中ab 、cd 两边始终保持与磁场边界平行，从线框的cd 边刚好与磁场左边界重合时开始计时(t ＝0)，电流沿abcda 流动的方向为正，U 0＝BL v ，则线框中a 、b 两点间电势差U ab 随线框cd 边的位移x 变化的图像是图乙中的( )甲A BC D乙解析：选B 在线框向右穿过磁场的过程中，由右手定则可判断出总是a 点的电势高于b 点电势，即U ab ＞0，A 、C 、D 错误，B 正确。
技法二 假设推理法况对比，进行合理性判断，从而确定正确选项。
假设条件的设置与合理性判断是解题的关键，因此要选择容易突破的点来设置假设条件，根据结论是否合理判断假设是否成立。
[例2] 一物体重力为50 N ，与水平桌面间的动摩擦因数为0.2，如图所示，现加上水平力F 1和F 2，若F 2＝15 N 时，物体做匀加速直线运动，则F 1的值不可能是( )A 〃3 NB ．25 NC ．30 ND ．50 N[技法渗透]物体受到的滑动摩擦力的大小为f ＝μN ＝10 N ，用“假设推理法”分两种情况：若物体向左做匀加速直线运动，F 1的值应小于5 N ；若物体向右做匀加速直线运动，F 1的值应大于25 N ，故B 不可能。
[答案] B[题后感悟]由于不确定物体的运动方向，解答本题时采用了假设的方法分别对两种可能的运动情况进行推理判断。
[针对训练]3.如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m 0的平盘，盘中有一物体，质量为m 。
当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了L 。
今向下拉盘使弹簧再伸长ΔL 后停止，然后松手放开。
设弹簧总处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于( )A.⎝⎛⎭⎫1＋ΔL L mgB.⎝⎛⎭⎫1＋ΔL L (m ＋m 0)g C.ΔL L mg D.ΔL L(m ＋m 0)g 解析：选A 此题可以以盘内物体为研究对象受力分析，根据牛顿第二定律列出一个式子，然后再以整体为研究对象受力分析，根据牛顿第二定律再列一个式子和根据平衡位置的平衡条件联立求解，求解过程较麻烦。
若采用假设法，本题将变得非常简单。
假设题中所给条件ΔL ＝0，其意义是没有将盘往下拉，则松手放开，弹簧长度不会变化， 盘仍静止，盘对物体的支持力的大小应为mg ，将ΔL ＝0代入四个选项中，只有A 能得到mg ，由上述分析可知，A 正确。
4.如图所示，甲、乙两物体质量分别为m 1＝2kg ，m 2＝3 kg ，叠放在水平桌面上。
已知甲、乙间的动摩擦因数为μ1＝0.6，物体乙与桌面间的动摩擦因数为μ2＝0.5，现用水平拉力F 作用于物体乙上，使两物体一起沿水平方向向右做匀速直线运动，如果运动中F 突然变为零，则物体甲在水平方向上的受力情况(g 取10 m/s 2)( )A 〃大小为12 N ，方向向右B ．大小为12 N ，方向向左C 〃大小为10 N ，方向向右D ．大小为10 N ，方向向左解析：选D 当F 突变为零时，可假设甲、乙两物体一起沿水平方向运动，则它们运动的加速度可由牛顿第二定律求出。
由此可以求出甲所受的摩擦力，若此摩擦力小于它所受的最大静摩擦力，则假设成立，反之不成立。
如图所示，假设甲、乙两物体一起沿水平方向运动，则由牛顿第二定律得f ＝(m 1＋m 2)a ，f ＝μ2N ＝μ2(m 1＋m 2)g ，解得a ＝5 m/s 2，可得甲受的摩擦力为f 1＝m 1a ＝10 N ，因为甲所受的最大静摩擦力f 2＝μ1m 1g ＝12 N ，f 1＜f 2，所以假设成立，甲受的摩擦力为10 N ，方向向左，D 正确。
技法三 逆向思维法来分析、判断。
有些可逆物理过程还具有对称性，则利用对称规律是逆向思维解题的另一条捷径。
[例3] 如图所示，在水平地面上的A 点以速度v 1与地面成θ角射出一弹丸，恰好以速度v 2垂直穿入竖直壁上的小孔B ，下列说法正确的是(不计空气阻力)( )A 〃在B 点以与v 2大小相等的速度，与v 2方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的A点B 〃在B 点以与v 1大小相等的速度，与v 2方向相反射出弹丸，它必定落在地面上的A点C〃在B点以与v1大小相等的速度，与v2方向相反射出弹丸，它必定落在地面上A点的左侧D〃在B点以与v1大小相等的速度，与v2方向相反射出弹丸，它必定落在地面上A点的右侧[技法渗透]以速度v1与地面成θ角射出一弹丸，恰好以速度v2垂直穿入竖直壁上的小孔B，说明弹丸在B点的竖直速度为零，v2＝v1cos θ，根据对称性“逆向思维”：在B点以与v2大小相等方向相反的速度射出弹丸，它必落在地面上的A点，A正确；在B点以与v1大小相等的速度，与v2方向相反射出弹丸，由于v1>v2，弹丸在空中运动的时间不变，所以它必定落在地面上A点的左侧，C正确，B、D错误。
[答案]AC[题后感悟]弹丸做的是斜上抛运动，到达最高点时速度水平，解答时若直接对斜抛运动进行分解，解答过程比较麻烦，但若采用逆向思维法，利用平抛运动规律求解，解答过程会简化很多。
[针对训练]5.如图甲所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方式没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈。
若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能为图乙中的()甲A B C D乙解析：选D由于在t1至t2时间段内，弹簧线圈处于收缩状态，则在弹簧线圈中应有感应电流通过，A、B显然不对，因为MN中此时产生恒定电流；因为线圈收缩，所以MN中产生的感应电流应增大，则在Q处所加磁场的磁感应强度随时间的变化率增大，D正确。
6〃一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。
小球某时刻正处于图示状态。
设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为F T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是()A．若小车向左运动，N可能为零B〃若小车向左运动，F T可能为零C〃若小车向右运动，N不可能为零D〃若小车向右运动，F T不可能为零解析：选AB对小球进行受力分析，假设N为零，小球的合力水平向右，加速度向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动，A对，C错；假设F T为零，小球的合力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对，D错。
所谓极限推理法是把某些起决定性作用的物理量推向极端，通过简单计算、推理或合理性判断，并与一些显而易见的结果或熟悉的物理现象进行对比，从而做出正确的选择。
[例4] 如图所示，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m 1和m 2的物体A 和B 。
若滑轮有一定大小，质量为m 且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦。
设细绳对A 和B 的拉力大小分别为F T1和F T2，已知下列四个关于F T1的表达式中有一个是正确的。
请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是( )A 〃F T1＝(m ＋2m 2)m 1g m ＋2(m 1＋m 2)B 〃F T1＝(m ＋2m 1)m 2g m ＋4(m 1＋m 2)C 〃F T1＝(m ＋4m 2)m 1g m ＋2(m 1＋m 2)D 〃F T1＝(m ＋4m 1)m 2g m ＋4(m 1＋m 2)[技法渗透]设滑轮的质量为零，即看成轻滑轮，若物体B 的质量较大，由整体法可得加速度a ＝m 2－m 1m 1＋m 2g ，隔离物体A ，由牛顿第二定律可得F T1＝2m 1m 2m 1＋m 2g ，应用“极限推理法”，将m ＝0代入四个选项分别对照，可得C 正确。
[答案] C[题后感悟]由于滑轮存在质量，如果根据高中物理规律直接进行推理计算，几乎不可能得出F T1的表达式，但若用极限推理法，即假设m ＝0，则很容易选出正确选项。
[针对训练]7．如图所示，轻细绳的一端系在质量为m 的物体上，另一端系在一个轻质圆环上，圆环套在粗糙水平杆MN 上，现用水平力F 拉绳上一点，使物体处于图中实线位置，此时细绳与竖直方向的夹角为θ，然后改变F 的大小使物体缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动，则在这一过程中，水平拉力F 、环与杆之间的摩擦力f 和环对杆的压力N 的变化情况是( )A ．F 逐渐增大，f 保持不变，N 逐渐增大B 〃F 逐渐增大，f 逐渐增大，N 保持不变C 〃F 逐渐减小，f 逐渐增大，N 逐渐减小D 〃F 逐渐减小，f 逐渐减小，N 保持不变解析：选D 在物体缓慢下降的过程中，细绳与竖直方向的夹角θ不断减小，可把这种θ减小状态推到无限小，即细绳与竖直方向的夹角θ＝0，此时系统仍处于平衡状态，由平衡条件可知，当θ＝0时，F ＝0，f ＝0，所以可得出结论：在物体缓慢下降过程中，F 逐渐减小，f 也随之减小，D 正确。
