5-17 力学实验-2021【步步高】新高考物理大二轮专题复习与增分策略（京津鲁琼辽鄂冀湘渝）word

第17课时　力学实验 高考题型1　纸带、光电门类实验 1．纸带的分析和数据处理 (1)两个关键点 ①区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点．计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点．要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的说法是等效的，打点计时器所用交流电的频率为50 Hz时，两相邻计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.10 s. ②涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带． (2)纸带记录的信息 纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移．(频闪照相和纸带记录的物理量相同) (3)纸带的三大应用 ①判断物体运动性质． a．若Δx＝0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动． b．若Δx不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动． ②求解瞬时速度 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1所示，求打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝. 图1 ③求加速度 a．用“逐差法”求加速度 如图2所示 图2 因为a1＝，a2＝，a3＝， 所以a＝＝. b．v－t图像求加速度 作出v－t图像，通过图像的斜率求物体运动的加速度，a＝. 2．光电门的应用 (1)测速度 光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板遮住光电门光线的时间为Δt，则小车通过光电门的速度v＝. (2)测加速度 若已知两个光电门之间的距离为s，小车通过两个光电门时的速度分别为v1、v2，则a＝. 3．应用实例 (1)测量做直线运动的物体的瞬时速度． (2)探究加速度与物体力、物体质量的关系． (3)验证机械能守恒定律． (4)验证动量守恒定律． 考题示例 例1　(2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图3所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是______点．在打出C点时物块的速度大小为________ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s2(保留2位有效数字)． 图3 答案　A　0.233　0.75 解析　根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点．根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20 cm，C点对应的刻度为3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔T＝5× s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速度大小为vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2. 例2　(2020·江苏卷·11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究．用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图4所示． 图4 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________． (2)下列主要操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号) ①把刻度尺竖直固定在墙上 ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放 ③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置 ④打开手机摄像功能，开始摄像 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图5所示．已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为___ m/s2. 图5 (4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向．从该视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度． 答案　(1)小钢球　(2)①③④②　(3)9.6(9.5～9.7均可)　(4)仍能 解析　(1)小钢球受到的空气阻力可忽略，可认为是自由落体运动． (2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球．这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释放纸带，故顺序是①③④②. (3)由题图读得x1＝2.50 cm，x2＝26.50 cm，x3＝77.20 cm， 由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝ s， 解得g≈9.6 m/s2. (4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小