第二板块 层级Ⅳ-2创新为魂-高考创新考法迁移悟通(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（新教材 江苏专用）

Ⅳ－2　创新为魂——高考创新考法迁移悟通　　　　 [例1]　(2021年1月新高考8省联考·广东卷)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题： (1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp＝________，动能的增加量ΔEk＝________。(均用题中所给字母表示) (2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因________________________________________________________________________。 (3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球。 (1)用力传感器获得小球至最低点时细线的拉力Fm。 (2)在小球至最低点瞬间，利用牛顿第二定律得出小球的最大速度vm。　　 [解析]　(1)小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h，则重力势能的减少量为ΔEp＝mgh 小球第一次摆动至最低点，初速度为零，小球在最低点速度为vm，由牛顿第二定律有Fm－mg＝m 而动能的增加量为ΔEk＝mvm2－0 联立解得ΔEk＝。 (2)根据F-t图像可知小球做周期性的摆动，每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因为空气阻力做负功，导致机械能有损失。 (3)为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度大的小球进行实验。 [答案]　(1)mgh　　(2)空气阻力做负功，机械能有损失　(3)较大 [例2]　(2022·盐城高三模拟)用如图甲所示装置来验证机械能守恒定律。带有刻度的玻璃管竖直放置，光电门的光线沿管的直径并穿过玻璃管，小钢球直径略小于管的直径，该球从管口由静止释放。完成下列相关实验内容： (1)如图乙用螺旋测微器测得小球直径d＝________mm；如图丙某次读得光电门测量位置到管口的高度h＝________cm。 (2)设小球通过光电门的挡光时间为Δt ，当地重力加速度为g，若小球下落过程机械能守恒，则h可用d、Δt、g表示为h＝________。 (3)多次改变h并记录挡光时间Δt ，数据描点如图丁，并在图丁中作出h-图线。 (4)根据图丁中图线及测得的小球直径，计算出当地重力加速度值g＝________ m/s2 (结果保留两位有效数字)。 利用光电门传感器替换打点计时器，测出小球通过光电门时的瞬时速度。　　 [解析]　(1)螺旋测微器的主尺读数为4.0 mm，转动刻度上的读数为0.0×0.01 mm＝0.000 mm 所以最终读数为4.0 mm＋0.000 mm＝4.000 mm 刻度尺最小刻度为1 mm，估读到0.1 mm，结果为56.0 mm＝5.60 cm。 (2)利用平均速度代替瞬时速度算得小球经过光电门时的速度得：小球经过光电门时的速度为v＝ 由机械能守恒定律可知mgh＝mv2－0 解得h＝。 (3)根据所描的点连成倾斜的直线，让尽量多的点在直线上或对称的分布在两侧，如图所示。 (4)由函数表达式h＝ 可得h 与的函数关系中斜率k＝ 代入数据解得g＝9.6 m/s2。 [答案]　(1)4.000　5.60　(2)　(3)见解析图　(4)9.6(9.5、9.7也对) [例3]　某实验小组利用如图(a)所示的实验装置验证动量守恒定律。实验的主要步骤如下： ①用游标卡尺测量小球A、B的直径d，其示数如图(b)所示，用天平测量小球A、B的质量分别为m1、m2； ②用两条细线分别将球A、B悬挂于同一水平高度，自然下垂时两球恰好相切，球心位于同一水平线上； ③将球A向左拉起使其悬线与竖直方向的夹角为α时由静止释放，与球B碰撞后，测得球A向左摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ1，球B向右摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为θ2。 回答下列问题： (1)小球的直径d＝________cm； (2)为保证A碰撞后向左摆动，则A、B两球质量应满足m1________m2(填“>”“<”或“＝”)； (3)若两球碰撞前后动量守恒，则＝________(用③中测量的量表示)； (4)若两球碰撞为弹性碰撞，机械能守恒，则＝________(用③中测量的量表示)。 [创新分析] (1)根据小球摆动过程中机械能守恒，确定小球碰撞前后的速度大小。 (2)因入射小球A与B碰后反向弹回，所以验证动量守恒时注意正方向的选取。　　 [解析]　(1)小球直径d＝2.2 cm＋0.1×0 mm＝2.20