第二板块 层级Ⅳ-1 教材为本——教材基础实验系统归纳 （课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

层级Ⅳ　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]　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____________。 [答案]　0.36　1.80　B、P之间的距离 实验（二）　验证机械能守恒定律 [例2]　(2023·浙江名校联考)某物理兴趣小组验证机械能守恒定律的实验装置如图1所示，实验中得到的一条纸带如图2所示，O为打出的第一个点，与刻度尺0刻度对齐，A、B、C、D为依次打下的点，打点计时器工作频率为50 Hz。 (1)纸带中B点对应的刻度尺读数为______ cm； (2)以打点计时器打下O点时重锤所在位置为零势能面，已知若重锤的质量为200 g，A点对应的刻度尺读数为12.00 cm，C点读数为19.10 cm，D点读数为23.15 cm，根据纸带上的数据计算可知，打点计时器打下B点时重锤的速度大小为______m/s，打下B点时重锤的重力势能为________J。(重力加速度g取9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字) (3)该物理兴趣小组还尝试用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”实验。装置的实物图如图3，示意图如图4。在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平气垫导轨上，并通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连。测得钩码质量为m，遮光板宽度为d，当地的重力加速度为g。将滑块在图示位置释放后，光电计时器记录下遮光板先后通过两个光电门的时间分别为Δt1、Δt2。则下列说法正确的是________。 [解析]　(1)刻度尺的分度值为0.1 cm，需要估读到分度值的下一位，则读数为15 cm＋4.5×0.1 cm＝15.45 cm。 势能也转化为系统的动能，所以系统动能增加量大于钩码重力势能减小量，故C错误；若气垫导轨右侧比左侧高，滑块的重力势能增加，所以系统动能增加量小于钩码重力势能减小量，故D正确。 [答案]　(1)15.45(15.40～15.50均可) (2)1.78　－0.303(－0.302～－0.304均可)　(3)D 实验（三）　验证动量守恒定律 [例3]　(2022·全国甲卷)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空： (1)调节导轨水平； (2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________kg的滑块作为A； (3)调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等； (4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2； (5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)。多次测量的结果如下表所示； [解析]　(2)应该用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块，碰后运动方向相反，故选0.304 kg的滑块作为A。 [归纳拓展]　把握不同的实验方案 [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。 [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。　　 A．为验证机械能守恒定律，只需要测量的物理量是两光电门中心之间的距离x B．本实验中机械能守恒的表达式为m2＝mgx＋m2 C．若气垫导轨左侧比右侧高，系统动能增加量小于钩码重力势能减小量 D．若气垫导轨右侧比左侧高，系统动能增加量小于钩码重力势能减小量 (2)做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打点计时器打下B点时重锤的速度大小为 vB＝＝ m/s≈1.78