2024届高考物理三轮复习微专题－第03讲 力学创新实验

HKA　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号 ER－049 微专题16 实验 第3讲 力学创新实验 2024 .04. 29 1．了解力学创新型实验的特点；掌握力学创新型实验的解题方法。 2．掌握力学创新类题型的实验分析和数据处理问题； 考向1 测定重力加速度的常见实验方案 打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图像法求g 滴水法计时，原理为h＝，可以利用图像法求g 光电门计时，原理为v2－v＝2gx(也可以利用频闪照片或数码相机的连拍功能) 打点计时器计时，利用机械能守恒定律，有 (m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh [例1] (2023·江苏连云港高三期中)某同学设计了如图12甲所示装置测量小球的质量和当地的重力加速度。小球用一根不可伸长的细线与力传感器相连，力传感器能显示出细线上的张力大小。光电门放置在传感器正下方，小球通过最低点时光电门的激光束正对小球的球心。 图12 (1)用螺旋测微器测量小球直径如图乙所示，则小球的直径d＝________ mm； (2)用刻度尺测出细线长度为L，将小球拉到某一高度由静止释放，记录下光电门显示的时间t和力传感器的示数最大值F，改变小球释放的高度，重新测出多组t和F的数值，用近似表示小球经过最低点时的速度，作出图像如图丙所示，图像横坐标应为________(选填“t”“t2”“”或“”)； (3)在第(2)问的基础上，若图丙中图线与纵轴交点坐标为b，斜率为k，可得小球质量表达式为________，当地重力加速度表达式为________(用b、k、L、d表示)； (4)若考虑空气阻力的影响，上述重力加速度的测量值____________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。 答案　(1)5.772　(2)　(3)　　(4)等于 解析　(1)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为 27.2×0.01 mm＝0.272 mm 所以小球的直径为 d＝5.5 mm＋0.272 mm＝5.772 mm。 (2)由题知，小球做圆周运动，向下经过光电门的时间为t，则此时的速度为 v＝ 在最低点，根据牛顿第二定律有 F－mg＝m 联立解得F＝·＋mg 由此可知为了使作出的图像是一条直线，则应作F－图像。 (3)由F＝·＋mg 可知斜率k＝ 在纵轴上的截距b＝mg 联立解得m＝，g＝。 (4)根据重力加速度g＝，可知阻力的有无对重力加速度的值没有影响，故重力加速度的测量值等于真实值。 考向2 测定动摩擦因数的常见实验方案 将研究运动的物体转化为研究静止的物体，利用F弹＝Ff＝μFN求μ 让物块先做加速运动，当重物掉到地面上之后物块做匀减速直线运动。匀减速运动中，利用逐差法求加速度，进一步利用F＝μmg＝ma求μ 将动摩擦因数的测量转化为角度的测量。利用a＝gsin θ－μgcos θ求μ(a通过逐差法求解) 将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量。利用v－v＝2ax和动力学知识得到μ＝ [例2] (2023·江苏无锡高三期末)某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数μ。实验装置如图10所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细绳与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度hA、hB(hB>hA)。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞时的时间图像(两小球落地后均不反弹)。 图10 （1）由图可知，实验时应烧断物块________(选填“左侧”或“右侧”)的细绳。 （2）烧断细绳前，用分度值为1 cm的刻度尺测量hA，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图11甲所示，则hA＝________ cm。 图11 （3）若某次实验中通过运算得出A下落时间为0.40 s，由图乙可知，物块加速运动的时间为________ s；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 （4）仅改变小球B实验前离地高度hB，测量不同高度下物块加速运动时间t，作出hB－t2图像如图丙所示，由图像可求得斜率为k，若小球B的质量为m，物块质量为M，重力加速度为g，则物块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用字母k、m、M、g表示)。 答案　(1)左侧　(2)78.0(77.8～78.2)　(3)0.90 偏大　(4) 解析　(1)应烧断左侧细绳，使B球拉动物块在桌面做匀加速直线运动。 (2)测量时间是通过小球落地计算，故应测量小球底端距离，则刻度尺读数为78.0 cm(77.8 cm～78.2 cm都算对)。 (3)由题图可知，A、B两球落地时