年高考物理-专题五实验技能与创新第13讲力学实验与创新课件

向心力

一、使用教材

本节课《向心力》选自广东教育出版社出版的粤教版高中物理必修二的第二章圆周运动的第２节、适用于高中一年级学生下学期学习。

二、实验器材

１、有机玻璃板框架;2、数显测力计;3、５7步进电机控制装置;４、５7步进电机;5、电机转速控制装置;6、转速显示器;７、有机玻璃弧形轨道;8、连接线;9、不同质量槽码;1０、刻度尺;11、8字环;12、滑轮;1３、电机联轴器、

三、实验改进要点

在高中物理教学中关于向心力公式的得出是个难点,该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象,不易理解、而圆周运动这一章在高中物理中有着重要的作用和我们的生活联系也十分紧密。使用电动向心力定量分析演示仪能够让学生通过实验探究,亲身感受什么是匀速圆周运动？什么是向心力？向心力由于那些因素有关,这比理论分析更有说服力。

传统的“向心力实验演示仪"仅仅是半定量的,同时误差较大,从而只能定性地说明向心力大小与相关变量有关,而无法定量地测出向心力与半径、线速度和质量有关,即准确性难以控制为了解决上述问题。

笔者设计制作了探究向心力演示仪,将向心力定性演示实验改进为定量操作实验。本演示仪利用调速装置和测力装置,通过实际演示可分别改变质量、角速度、半径,实时读出向心力和转速的数值,分别探究上述物理量与向心力的关系,帮助学生更好地理解圆周运动的特点以及向心力公式。本演示仪还针对传统电动向心力定量分析演示仪所存在的不足做了以下几点改进:

一是,电机选用的是高精度的步进电机,调速方便,利用电机驱动装置和控制装置实时调节转速,转速精度高还可通过显示器直截了当读出转速、

二是,固定槽码的细线与数显测力计的连接是在渔具中使用到的高速轴承转环,如此能够防止细线在旋转的过程中因扭转而产生的缠绕。

三是,在轨道的中心位置安装了一个定滑轮,将水平弧形轨道中的槽码连线转９０°与竖直方向的高速轴承转环连接。

四是,采纳了精度更高的工业用数显测力计,使向心力的测量更加准确,测量时既可动态读数又可将测量数据进行存储,还能与计算机相连实现实验数据的实时输出,并能够方便、快捷读取平均值。

第一部分 专题六 第1讲

基础题——知识基础打牢

1．(2021·全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sin α＝0.34，cos α＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示．该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图象，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1,2,3,4,5)，如下表所示．

s1 s2 s3 s4 s5

5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为__0.43__m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为__0.32__．(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s2) 【解析】

根据逐差法有a＝s5＋s4－s2＋s32ΔT2代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小a≈0.43 m/s2．对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有mgsin α－μmgcos α＝ma代入数据解得μ≈0.32．

2．(2020·全国Ⅲ卷)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vB＝__0.36__m/s，打出P点时小车的速度大小vP＝__1.80__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__B、P之间的距离__．

【解析】 由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度vB＝4.00－2.56×10－20.04

m/s＝0.36 m/s；vP＝57.86－50.66×10－20.04 m/s＝1.80 m/s，验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的B、P之间的距离．

超重和失重

一、使用教材

人教版高中《物理必修１》第四章第七节用牛顿运动定律解决问题(二)第二讲、

二、实验器材

自制支架、橡皮筋、定滑轮、绳子、整理箱、台秤、手机、电脑、传感器、饮料瓶、磁铁、医用润滑剂、蜡烛、气球、弹力圈等(图1、图2)

三、实验创新要点/改进要点

本课实验改进的背景:生活中的超重失重现象往往转瞬即逝,难以观察。在教材中,只是让学生“回忆" 乘坐电梯时的感受。在以往教学实践中,也只是通过各种“巧妙”的实验,让学生“间接”感知超重失重,学生不能直截了当观察到超重失重现象(即物体对支持物的压力大于或小于物体所受重力的现象),增加了概念理解的难度、特别是关于学生最感兴趣的完全失重现象往往只能播放一些太空实验的视频。

依照新课程标准提出的“体验探究,倡导创新“的要求,我设计了创新实验装置,将“转瞬即逝”的物理过程“慢放定格",做到超重失重特别是完全失重过程的可视化,把太空舱里的完全失重实验搬到教室里来完成。从而使教学过程更直观,使理论教学更水到渠成,使课堂教学更高效。

核心创新点:

(一)超重、失重特别是完全失重过程的可视化:利用高速摄影＋追随摄影,即手机“慢动作”摄像结合与研究对象的同步运动,做到清楚地直截了当地观察超重、失重、完全失重现象;

(二)实验结果的呈现做到实时化:利用网络技术+屏幕镜像技术,即利用无线网络(ＷiFi)和屏幕镜像软件,将手机屏幕上的内容实时展现到大屏幕上,马上实验结果立刻呈现在学生面前,无需任何额外操作和等待,提高了课堂效率;

(三)利用同一平台,完成多种实验:用同样的实验方法,能够探究多种运动,特别是转瞬即逝的快速变化的运动。通过开展“寻找超重失重"活动,能够激发学生的研究积极性。如此以点带面,引导学生整合各类物理知识,设计综合性实验;

(四)利用普通生活中的常见物品及随身携带的手机就能完成一系列实验,且能观察到以往在太空实验室中才能看到的实验结果,从而培养学生的科学精神和实验设计能力、

1 高中物理创新实验案例

篇一：高中物理物理实验创新题集锦 高中物理物理实验创新题集锦 1、如图是《练习使用示波器》实验的示意图，图中“X输入”、“Y输入”、“地”为信号输入 接线柱。实验要求用示波器测右图b、c间的直流电压。把b 接“地”接线柱，欲使P滑动时，亮斑在竖直方向移动，则 c端应接接线柱。实验发现，当P滑到 最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P滑到最右端时， 亮斑向下偏离中心3.0格。当P滑到某点时，亮斑向下偏离 中心2.5格，则此时b、c间的电压为1.25V。（图 中电源是电动势为1.5V，内阻不计的一节干电池） 2、学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先 研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成

2 的摆（这种摆被称为复摆），如图 所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示。 甲同学猜想：复摆的周期应该与板的质量有关。 乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2。 丙同学猜想：复摆的摆长应该大于L/2。理由是：若OC段看成细线，线栓在C 处，C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2。 为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索： (1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶（质量不计）粘好，测量其摆 动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点。则证 明了甲同学的猜想是_______错误______ 的（选填“正确”或“错误”）。 (2)用T0表示板长为L的复摆看成摆长为L/2单摆的周期计算值（T0=2? 板长为L复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表： L/2），用T表示g 由上表可知，复摆的等效摆长 大于L/2（选填“大

3 于”、“小于”或“等于”）。 (3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处 理，所选坐标如图。请在坐标纸上作出T-T0图，并根据图象中反映出的规律求出L等 L/2_（结果保留三位 有效数字，其中L等是板长为L时的等效摆长T=2?L等）。 g 3、在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。一个半径为 g2r的球体在液体中下落的收尾速度为v = r(ρ－ρ/)，其中η、g、ρ、ρ/分别为液3η 体的粘滞系数（与液体种类相关的常数）、重力加速度（本题中为已知量）、球体的密度、 液体的密度。某同学为了测定某已知密度的液体的粘滞系数，选定了下列器材：一只 1000mL的量筒；一块秒表；一把刻度尺；直径不同的铝球若干个（最大直径约10.00mm）。 ⑴请列出该同学漏选的器材： 。 ⑵实验时，该同学首先将直径约10.00mm的铝球重复从装满被测液体的量筒液面上 自由落下测定它通过量筒刻线750mL到500mL和