专题十一 第1讲 力学实验与创新-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

第1讲　力学实验与创新 高考题型1　橡皮条、弹簧、碰撞类实验 【例1】　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： 图a (1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g； (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； 图b 图c (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)。 [答案]　(3)见解析　(4)15.35　(5)127 [解析]　(3)根据表格标点连线如图 (4)由图可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数l＝15.35 cm； (5)设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则 n1mg＝k(l1－x0) n5mg＝k(l5－x0) 设冰墩墩的质量为m1，则有m1g＝k(l－x0) 联立各式代入数据可得m1≈127 g。 【技巧点拨】 　探究弹力和弹簧伸长量的关系 (1)实验原理 要测出每次悬挂重物的重力大小F和弹簧伸长的长度x，建立F－x坐标系，描点作图探究。 (2)操作关键 ①实验中不能挂过多的钩码，会使弹簧超过弹性限度。 ②作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧。 1．如图所示的实验装置可以用来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的方木板竖直放置，为了便于调节绳子拉力的方向，滑轮可以安放在木板上的多个位置。 (1)请把下面的实验步骤补写完整 ①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码，调整滑轮在木板上的位置，使得系统静止不动 ②把一张画有等间距同心圆的厚纸紧贴木板放置在绳子与木板之间，使得圆心位于绳子结点O处，有足够多等间距同心圆作为画图助手，这样做为的是方便作出力的图示。你认为本实验有必要测量钩码所受的重力大小吗？答________(选填“有”或“没有”，不必说明理由) ③记录__________________以及___________________________________。 ④三段绳子上的拉力FA、FB、FC可用钩码数量来表示，根据记录的数据作出力的图示FA、FB、FC ⑤以FA、FB互为邻边，画出平行四边形，如果平行边形的对角线所表示的力与________(选填FA、FB、FC)近似相等，则在实验误差允许的范围内验证了力的平行四边形定则 (2)在图中A、B、C三段绳子上分别悬挂了5、4、5个钩码而静止不动，图中OA、OB两段绳子与竖直方向的夹角分别为α、β，如果本实验是成功的，那么应接近于________。 [答案]　(1)没有　三段绳子悬挂的钩码个数　三段绳子的方向　FC　(2) [解析]　(1)②实验中钩码都是相同的，一个钩码受到的重力为一个单位力，只要记钩码的个数即可，故没有必要测量钩码的重力。 ③该实验采用等效法，需要记录三段绳子上挂的钩码个数，以及三段绳子的方向； ⑤以FA、FB为邻边，画出平行四边形，如果FA、FB所夹的对角线与FC近似共线等长，说明FA、FB所夹的对角线表示的力即为FA、FB的合力，即验证了力的平行四边形定则。 (2)作出几个力的关系如图所示： 根据正弦定理有：＝，且FA＝5mg，FB＝4mg，解得：＝＝。 2．气垫导轨是一种实验辅助仪器，利用它可以非常精确地完成多个高中物理实验，滑块在导轨上运动时，可认为不受摩擦阻力，现利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如下图。 (1)对导轨进行调节平衡，使气垫导轨和光电门都正常工作，在导轨上只放置滑块a。调整调节旋钮，轻推滑块，观察滑块通过两光电门的时间，当________时，说明导轨已经水平。 (2)使用天平测得滑块a、b质量分别为ma、mb，然后按如图所示方式放在气垫导轨上。使滑块a获得向右的速度，滑块a通过光电门1后与静止的滑块b碰撞并粘在一起，遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式________，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒。 [答案]　(1)滑块a(的遮光条)通过两个光电门所用时间相等 (2)＝ [解析]　(1)如果平衡，滑块a将在导轨上做匀速运动，因此通过两个光电门所用的时间相等； (2)根据动量守恒定律可知，mav1＝(ma＋mb)v2 根据速度公式可知v1＝，v2＝，代入上式可得应满足的公式为：＝。 高考题型2　“纸带类”实验 【