专题7.1 力学实验（Word讲义）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（新教材，A版）

第一讲　力学实验 命题角度　高考对本讲知识常考查涉及纸带、弹簧、橡皮条类实验的原理、测量及实验数据处理、误差分析等；对于创新实验能力的考查，多以力学模型为载体，依托运动学、动力学规律设计实验，能有效地考查学生的分析、综合应用能力，难度一般较大。 命题形式　高考中本部分内容常联系生产、生活、科技等实际情景命题，常以填空题的形式呈现。 考点一　“纸带”类实验 1．“纸带”类涉及的三个实验 (1)探究小车速度随时间变化的规律。 (2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (3)验证机械能守恒定律。 2．纸带的应用 (1)判定物体的运动性质 如图所示，x1、x2、x3、…、x6为相邻相等时间内的位移。 ①如果x1、x2、x3、…、x6基本相等，在误差允许的范围内可认为物体做匀速直线运动。 ②如果相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、…、x6－x5大致相等，则在误差允许的范围内认为物体做匀变速直线运动。 (2)求瞬时速度： 打点计时器打点的周期为T，则图中1、2…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝… (3)求加速度 ①逐差法 a．如果纸带上有6段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝。 学生用书↓第108页 b.如果纸带上有5段连续相等时间间隔内的位移， 则a＝或a＝。 ②v -t图像法 注意：如果只知道不相邻的两段T内的位移如第m个T时间内的位移xm和第n个T时间内的位移xn，则a＝。 (2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车的位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生对应位移所用时间和平均速度分别为Δt和T123T。表中ΔxAD＝________ cm，T123TAD＝________ cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 T123T(cm/s) 66.0 73.0 T123TAD 87.3 94.6 (2)根据表中数据，得到小车平均速度T123T随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在答题卡上的图中补全实验点。 (3)从实验结果可知，小车运动的T123T -Δt图线可视为一条直线，此直线用方程T123T＝kΔt＋b表示，其中k＝________ cm/s2，b＝________ cm/s(结果均保留3位有效数字)。 (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车的速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 答案：(1)24.00　80.0 (2) (3)70.0　59.0　(4)b　2k 解析：(1)根据纸带的数据可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm 平均速度为AD＝＝80.0 cm/s。 (2)根据第(1)小题结果补全实验点如答图所示。 (3)从实验结果可知，小车运动的T123T -Δt图线可视为一条直线，如图所示 此直线用方程＝kΔt＋b表示，由图像可知k＝ cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s。 (4)小球做匀变速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at即T123T＝vA＋at，故根据图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。 针对练1．(2022·全国乙卷)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 回答下列问题： (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：_________ _____________________________________________________________________； (2)当x＝507 m时，该飞行器速度的大小v＝________ m/s； (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝________m/s2(保留2位有效数字)。 答案：(1)见解析　(2)547　(3)79 解析：(1)第1 s内的位移507 m，第2 s内的位移587 m，第3 s内的位移665 m，第4