2023届高考物理二轮复习讲义:物理实验——力学探究类实验
力学探究类实验
本专题主要讲述高考中常见的三类探究类力学实验:探究弹簧弹力与形变量的关系、探究加速度与物体受力、物体质量的关系、探究平抛运动的特点。对这类实验的考查往往涉及四个方面的内容:(1)掌握实验原理和实验操作方法;(2)能对实验数据进行处理;(3)分析和判断引起实验误差的因素,并提出减小误差的方法;(4)能对实验原理和方法进行迁移与拓展,设计新的探究实验。常规考点有:刻度尺的读数,打点计时器的使用,根据纸带求瞬时速度或加速度,作图法处理数据,光电门的应用等。
探究弹簧弹力与形变量的关系
小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下:
(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05g;(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
硬币数量n/枚 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
长度l/cm | 10.51 | 12.02 | 13.54 | 15.05 | 16.56 |
(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;
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(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此时橡皮筋的长度为________cm;
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为________g(计算结果保留3位有效数字)。
某同学用图a装置探究两根相同弹簧甲、乙串联后总的劲度系数与弹簧甲劲度系数的关系。他先测出不挂钩码时弹簧甲的长度和两弹簧的总长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,记录数据填在下面的表格中。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
钩码重力F/N | 0.00 | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 |
弹簧甲的长度L1/cm | 1.95 | 2.20 | 2.45 | 2.70 | 2.95 | 3.20 |
两弹簧总长度L2/cm | 4.00 | 4.50 | 5.00 | 5.50 | 6.00 | 6.50 |
(1)关于本实验操作,下列说法正确的是_______。
A.悬挂钩码后立即读数B.钩码的数量可以任意增减
C.安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态
(2)已作出钩码重力F与弹簧总长度L2的关系图像,如图b中实线所示,由图像可知两根弹簧串联后总的劲度系数k为_______N/cm。
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(3)在图b的坐标纸上描点作出钩码重力F与弹簧甲的长度L1的关系图像。
(4)根据F-L1图像可求出一根弹簧的度系数k′,k和k′的定量关系为_______。
(5)本实验中,弹簧的自重对所测得的劲度系数 _______(选填“有”或“无”)影响。
2.(1)某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图甲所示,图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(分度值是1毫米)上位置的放大图,示数l1= cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是 。作出F-x图线,得到弹力与弹簧伸长量的关系。
丙
(2)该同学更换弹簧,进行重复实验。得到如图丙所示的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线,由此可求出该弹簧的劲度系数为 N/m。图线不过原点的原因是 。
4.如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
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