第二板块 层级Ⅳ-1 教材为本——教材基础实验系统归纳 （Word教参）-【创新方案】2024年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　　　　 [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____________。 [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。 学科网（北京）股份有限公司 (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]　(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________。 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 [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。 (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 学科网（北京）股份有限公司 vB＝＝ m/s≈1.78 m/s 打下B点时重锤的重力势能为 ΔEp＝－mghB＝－0.2×9.8×15.45×10－2 J≈－0.303 J。 (3)滑块经过两个光电门中心的瞬时速度分别为v1＝，v2＝，令两光电门中心之间的距离为x，滑块(含遮光板)的质量为M，则系统重力势能的减小量为mgx，系统动能的增加量ΔEk＝(m＋M)v22－(m＋M)v12，则机械能守恒的表达式为mgx＝(m＋M)2－(m＋M)2，故A、B错误；若气垫导轨左侧比右侧高，滑块的重力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 [归纳拓展] (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·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