第二板块 层级Ⅳ-1教材为本-教材基础实验系统归纳(Word教师用书)-【创新方案】2023高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

注重“科学探究”·主攻实验大题·创新考查“不足惧” Ⅳ－1　教材为本——教材基础实验系统归纳　　　　 实验一　探究动能定理 [例1]　(2020·全国卷Ⅲ)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＝________m/s，打出P点时小车的速度大小vP＝________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____________。 [解析]　打下B点的时刻为打下与B点相邻左、右两点的中间时刻，则打下B点时小车的速度应为这两点间小车的平均速度，即vB＝×10－2m/s＝0.36 m/s；同理打下P点时小车的速度为vP＝×10－2 m/s＝1.80 m/s。在验证动能定理时，如果选取B到P的过程，则由mgxBP＝(M＋m)vP2－(M＋m)vB2可知，要验证动能定理还需要求得B、P两点间的距离。 [答案]　0.36　1.80　B、P之间的距离 [归纳拓展] (1)平衡小车摩擦力后，对系统做功的只有钩码的重力。 (2)小车的速度利用vn＝求解。 (3)系统的动能包括小车和钩码的动能。 实验二　验证机械能守恒定律 [例2]　(2021·浙江6月选考)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。 (1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是________________________________________________________________________。 (2)已知交流电频率为50 Hz，重物质量为200 g，当地重力加速度g＝9.80 m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝__________J、C点的动能EkC＝__________J(计算结果均保留3位有效数字)。比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是______。 A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 [解析]　(1)在验证机械能守恒定律实验时阻力越小越好，因此密度大的重物阻力与重力之比更小。 (2)由题图中可知OC之间的距离为xOC＝27.90 cm，因此机械能的减少量为|ΔEp|＝mgxOC＝0.2×9.8×0.279 0 J＝0.547 J。匀变速运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，因此vC＝＝ m/s＝2.425 m/s，因此动能的增加量为EkC＝mvC2＝×0.2×2.4252 J＝0.588 J。工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。 [答案]　(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释也可)　(2)0.547　0.588　C (1)重物的速度由vn＝求解。 (2)若已知重物运动的起点，则由mghn＝mvn2，验证重物机械能守恒。 (3)若重物运动起点未知，则由mgh12＝mv22－mv12验证重物机械能守恒。 (4)计算重力势能减少量mghn时，重力加速度的值应取g＝9.8 m/s2。　　 实验三　验证动量守恒定律 [例3]　(2022·天水模拟)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 (1)为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是______。(选填选项前的字母) A．刻度尺　　　　　 B．天平 C．打点计时器 D．秒表 (2)关于本实验，下列说法中正确的是______。(选填选项前的字母) A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C．轨道倾斜部分必须光滑 D．轨道末端必须水平 (3)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。实验中还需要测量的有______。(选填选项前的字母) A．入射小球和被碰小球的质量m1、m2 B．入射小球开始的释放高度h