PAGEPAGE6力學實驗實驗實驗一：研究勻變速直線運動實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系實驗三：驗證力的平等四邊形定則實驗四：驗證牛頓運動定律實驗五：探究動能定理實驗六：驗證機械能守恒定律1．要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等。2．要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減少偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源；不要求計算誤差。3．要求知道有效數字的概念，會用有效數字表達直接測量的結果。間接測量的有效數字運算不作要求?？v觀近幾年高考試題，預測2019年物理高考試題還會考：1、高考對于基本儀器的讀數作為基礎知識考查頻率較高。在力學部分，考查的實驗儀器主要有彈簧測力計、秒表、螺旋測微器、游標卡尺，大多數時候是填空題，注意估讀和誤差分析。2、力學中有多個實驗都要用到打點計時器,能否正確使用打點計時器,并根據紙帶進行正確的數據運算，是能否完成這些實驗的關鍵，利用紙帶直接測量的時間和位移，可以計算研究對象的瞬時速度和加速度，若結合其它物理量的測量，還可以解決與上面這些量直接有關或間接有關的問題，例如：計算動能、重力勢能、動摩擦因數、功率、轉速等，從而延伸出很多與紙帶有關的力學實驗。3、圖象法是一種重要的實驗數據處理方法．圖象具有既能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過程、表示物理量之間定性定量關系及變化趨勢的優(yōu)點．當前高考試題對數據處理、結果分析考查的頻率較高?？枷?1長度的測量1.講高考（1）考綱要求掌握螺旋測微器和游標卡尺的原理及讀數方法（2）命題規(guī)律高考對于基本儀器的讀數作為基礎知識考查頻率較高。在力學部分，考查的實驗儀器主要有彈簧測力計、秒表、螺旋測微器、游標卡尺，大多數時候是填空題，注意估讀和誤差分析。考點定位】驗證力的平行四邊形定則【名師點睛】驗證力的平行四邊形定則中的作圖法要注意標明：力的標度、刻度、方向箭頭、大小和物理量名稱?？键c定位】驗證機械能守恒【方法技巧】本題重在考查實驗的誤差分析，空氣阻力的影響是使得一部分勢能轉化為內能，勢能的減少量大于動能的增加量。2．講基礎（1）誤差和有效數字①誤差:誤差產生原因大小特點減小方法系統(tǒng)誤差實驗儀器不精確實驗原理不完善實驗方法粗略總是偏大或偏小更新儀器完善原理改進方法偶然誤差測量、讀數不準確可大可小畫圖像或取平均值②有效數字定義:帶有一位不可靠數字的近似數字。有效數字的最后一位是測量者估讀出來的,是誤差的來源。從數字左邊第一個不為零的數字算起,如0.0643為三位有效數字。（2）長度的測量①毫米刻度尺的讀數:精確到毫米,估讀一位。②游標卡尺的讀數:游標尺/mm精度/mm測量結果(游標尺上第n個刻線與主尺上的某刻度線對正時)/mm刻度格數刻度總長度每小格與1毫米差1090.10.1主尺上讀的毫米數+0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數+0.05nA．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的直徑B．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的直徑C．在保證其他條件不變的情況下，增大小球的質量D．在保證其他條件不變的情況下，減小小球的質量【答案】（1）1．326（2）（3）AC【解析】【詳解】考點：驗證動能定理【名師點睛】本題難點在于第三問，要明確實驗的原理，綜合不考慮空氣阻力和考慮空氣阻力兩種情況，分別列動能定理來討論。主要實驗步驟如下：a．安裝好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次。b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數點，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示。結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：（1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有____________和___________(填選項前的字母)。A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調的直流電源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝碼)（2）在圖3中已標出計數點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數點C對應的坐標點，并畫出v-t圖像_____________。（3）觀察v-t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據是___________。v-t圖像斜率的物理意義是______________________。（4）描繪v-t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數點的瞬時速度，從理論上講，對△t的要求是______（選填“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的△x大小與速度測量的誤差______(選填“有關”或“無關”)。（5）早在16世紀末，伽利略就猜想落體運動的速度應該是均勻變化的。當時只能靠滴水計時，為此他設計了如圖4所示的“斜面實驗”，反復做了上百次，驗證了他的猜想。請你結合勻變速直線運動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的_____________________?！緛碓础?018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（北京卷）【答案】AC如圖所示：小車的速度隨時間均勻變化加速度越小越好有關如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過的位移x∝t2。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化。（2）利用所給點跡描點連線，得圖像其中C點的橫坐標為3T，縱坐標為（3）結合圖像可以看出小球速度隨時間均勻變化，所以小球做勻加速運動，圖像的斜率代表了運動時的加速度（4）越小，則越接近計數點的瞬時速度，所以越小越好，計算速度需要用到的測量值，所以大小與速度測量的誤差有關。點睛：本題考查了速度與與時間得關系，速度沒有辦法直接測量，所以要利用物理關系轉化，轉換成我們能夠測量的量，然后在來驗證速度與時間得關系?？键c定位】實驗——驗證機械能守恒定律【名師點睛】本題的難點是對實驗原理的理解。考點定位】研究小車的勻變速直線運動實驗【名師點睛】此題是一道考查研究小車的勻變速直線運動的常規(guī)實驗題；注意不要把此實驗與驗證牛頓第二定律的實驗相混淆；在驗證牛頓第二定律的實驗中，要求小車的質量遠大于鉤碼的質量和平衡小車與長木板間的摩擦力，但在此實驗中是不必要的；此題考查學生對力學基本實驗的掌握情況。2．講基礎（1）利用紙帶判斷物體的運動情況①點跡密集的地方表示紙帶運動的速度小，點稀疏的地方表示速度大。②若點與點之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運動，若點與點間距越來越大，則物體做加速運動，反之做減速運動.③位移x：指兩個計數點之間的距離，一般可用刻度尺測量得到。（2）平均速度和瞬時速度的計算①平均速度：兩點間平均速，這里Δx可以用直尺測量出兩點間的距離，Δt為兩點間的時間隔數與兩點間時間間隔的乘積。②在勻變速直線運動中，某點的瞬時速度可以由此點前后兩點間的平均速度表示如圖所示，或（3）如何通過紙帶確定物體做勻變速運動的加速度？常用的有四種方法：①粗略計算法：或②利用“逐差法”求加速度。③先求出第n點時紙帶的瞬時速度（一般要5點以上），然后作出圖象，用圖象的斜率求物體運動的加速度。3．講典例案例1．某同學利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數點，相鄰計數點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50Hz．（1）通過分析紙帶數據，可判斷物塊在相鄰計數點__________和______之間某時刻開始減速．（2）計數點5對應的速度大小為_______m/s，計數點6對應的速度大小為________m/s．（保留三位有效數字）（3）物塊減速運動過程中加速度的大小為a=________m/s2，若用來計算物塊與桌面間的動摩擦因數（g為重力加速度），則計算結果比動摩擦因數的真實值_______（填“偏大”或“偏小”）．【答案】①6；7；②1.00；1.20；③2.00，偏大【解析】試題分析：（1）據題意，從紙帶上相鄰計數點距離可以看出，1-5點間均已2cm增加，7點之后均已2cm減少，故從6、7點開始減速；（2）計數點5對應的速度等于4-6的平均速度，為：；計數點6的速度為；（3）據逐差法有：；由于加速階段有：，減速階段有：，整理得：，由于，所以，故偏大。【趁熱打鐵】驗證機械能守恒定律的實驗裝置如圖甲所示．①安裝打點計時器時，應使打點計時器的平面處在平面內，且兩個紙帶限位孔的連線處在方向上．②圖乙為實驗所得的一條紙帶，在紙帶上選取了點跡清晰、連續(xù)的3個點A、B、C，測出A、B、C與起始點O之間的距離分別為h1，h2，h3．已知打點周期為T，當地重力加速度為g．甲、乙兩同學分別用表達式vB=g（4T）、vB=來計算B的速度．那么，其中同學的計算方法更符合實驗的要求．③本實驗中產生系統(tǒng)誤差的主要原因是．【答案】①豎直,豎直②乙③重錘下落過程中受到阻力的作用【解析】（3）重錘在下落過程中由于紙帶與限位孔間存在阻力、重錘受到空氣阻力作用，重錘下落過程中要克服阻力做功，機械能有損失，使實驗存在誤差，則本實驗中產生系統(tǒng)誤差的主要原因是：重錘下落過程中受到阻力作用．考點：驗證機械能守恒定律．【名師點睛】由于重錘在下落過程中要克服阻力做功，使系統(tǒng)的機械能減小，造成系統(tǒng)誤差，為了減小誤差，打點計時器所在面需豎直，重錘選擇質量大一些，體積小一些的．案例2．在《驗證機械能守恒定律》實驗中，兩實驗小組同學分別采用了如圖甲和乙所示的裝置，采用兩種不同的實驗方案進行實驗。（1）在甲圖中,下落物體應選擇密度______（選填“大”或“小”）的重物;在乙圖中,兩個重物的質量關系是______（選填“>”、“=”或“<”）．（2）采用圖乙中所示的實驗器材進行實驗，還需要的實驗器材有交流電源、刻度尺和______．（3）某次實驗所打紙帶如圖丙所示,O為第一個點,A、B．C．D點到O點的距離已標出,打點時間間隔為0．02s,則記錄C點時,重物速度=______m/s．（4）在乙圖裝置中若滿足等式則機械能守恒（說明式中各物理量的含義）【答案】（1）大，>（2）天平（3）0．780（4），h為下降的高度，v為對應時刻的速度【解析】試題分析：（1）為了減小實驗的誤差，乙圖是驗證系統(tǒng)機械能是否守恒，向下運動，向上運動，所以。（4）根據系統(tǒng)機械能守恒可以得到：，h為下降的高度，v為對應時刻的速度。【錯因】我們做驗證實驗、探究實驗過程中，不能用驗證的物理規(guī)律和探究的物理結論去求解問題；紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度，從而求出動能，因此要熟練應用勻變速直線運動規(guī)律來解決問題．考向03應用圖像法處理數據1.講高考（1）考綱要求學會用列表法、圖象法等處理實驗數據.（2）命題規(guī)律圖象法是一種重要的實驗數據處理方法．圖象具有既能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過程、表示物理量之間定性定量關系及變化趨勢的優(yōu)點．當前高考試題對數據處理、結果分析考查的頻率較高。案例1．某同學用圖（a）所示的裝置測量木塊與木板之間的摩擦因數?？邕^光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細線保持水平，在木塊上放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板，當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數據在下表中給出，其中的值從圖（b）中彈簧秤的示數讀出。砝碼的質量m/kg0.050.100.150.200.25滑動摩擦力f/N2.152.362.552.93回答下列問題（1）=__________N（2）在圖（c）的坐標紙上補齊未畫出的數據點_______并繪出f-m圖線_________；（3）f與m、木塊質量M、木板和木塊之間的滑動摩擦因數及重力加速度大小g之間的關系式f=__________，f-m圖線（直線）的斜率的表達式k=____________;（4）取g=9.80m/，由繪出的f-m圖線求得（保留2位有效數字）【來源】2018年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國II卷）【答案】（1）2.75（2）如圖所示（3）μ（M+m）gμg（4）0.40【解析】試題分析：①描點連線時要注意讓所有點均勻分布在線上或線的兩邊②要結合圖像坐標整理出相應的數學函數，然后觀測斜率和截距分別代表什么。（1）指針在2.7與2.8之間，估讀為考點定位】勻變速直線運動的規(guī)律【名師點睛】此題主要考查學生對勻變速直線運動的基本規(guī)律的運用能力；解題時要搞清實驗的原理，能通過運動公式找到圖象的函數關系，結合圖象的截距和斜率求解未知量?？键c定位】探究動能定理實驗【名師點睛】實驗總存在一定的誤差，數據處理過程中，圖象讀數一樣存在誤差，因此所寫函數表達式的比例系數在一定范圍內即可；第（5）問有一定的迷惑性，應明確寫出函數關系，再進行判斷。2．講基礎（1）實驗數據的處理方法1.列表法:在記錄和處理數據時,為了簡單而明顯地表示出有關物理量之間的關系,可將數據填寫在適當的表格中,即為列表法?！境脽岽蜩F】某研究性學習小組的同學們做了以下兩個關于彈簧的實驗。（1）在做探究彈簧彈力的大小與其伸長量的關系實驗中，設計了如圖所示的實驗裝置。在彈簧兩端各系一輕細的繩套，利用一個繩套將彈簧懸掛在鐵架臺上，另一端的繩套用來懸掛鉤碼。同學們先測出不掛鉤碼時彈簧的長度，再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應的彈簧總長度L，再算出彈簧伸長的長度x，并將數據填在下面的表格中。（實驗過程中，彈簧始終在彈性限度內）測量次序123456懸掛鉤碼所受重力G/N00．51．01．52．02．5彈簧彈力大小F/N00．51．01．52．02．5彈簧的總長度L/cm13．0015．0517．1019．0021．0023．00彈簧伸長的長度x/cm02．054．106．008．0010．00①在如圖所示的坐標紙上已經描出了其中5次測量的彈簧彈力大小F與彈簧伸長的長度x對應的數據點，請把第4次測量的數據對應點描繪出來，并作出F-x圖線_________。②根據上述的實驗過程，并對實驗數據進行分析可知，下列說法中正確的是______。（選填選項前的字母）A．彈簧彈力大小與彈簧的總長度成正比B．彈簧彈力大小與彈簧伸長的長度成正比C．該彈簧的勁度系數約為25N/mD．在不掛鉤碼的情況下測量彈簧的長度時，需將彈簧放置在水平桌面上測量（2）研究性學習小組的同學將該彈簧放置在一個高度為h的水平桌面上，將其左端固定，右端與質量為m的小鋼球接觸。當彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖甲所示。將鋼球向左壓縮彈簧一段距離x后由靜止釋放，鋼球將沿水平方向飛出桌面，鋼球在空中飛行一段距離后落到水平地面上，測得其水平飛行距離為s。該小組的同學想用這個裝置探究彈簧將鋼球彈出的過程中，彈簧彈力對鋼球所做的功與此過程中鋼球動能增量之間的關系。①同學們發(fā)現，當壓縮彈簧的距離x不同時，鋼球落地時的水平距離s也會不同?？梢愿鶕冢?）問中畫出的F-x圖象求出彈簧彈力對鋼球所做的功，然后研究彈簧彈力對鋼球所做的功W與此過程中鋼球動能增量?Ek之間的關系。根據這樣的思路同學們預測了幾種不同的s-x關系圖象，圖乙中可以表明彈簧彈力對鋼球所做的功W等于此過程中鋼球動能的增量?Ek的圖象是_______。（選填選項下面的字母）②在實驗中發(fā)現，彈簧彈力對鋼球所做的功W大于鋼球的動能增量?Ek。請你簡述導致W大于?Ek的可能原因（至少說出兩條）：__________________?！敬鸢浮緽CB小球克服桌面的摩擦力做功；彈簧克服與桌面間的摩擦力做功等；彈簧具有一定的質量；小球克服空氣阻力做功【解析】【詳解】（2）①，，，，聯(lián)立上式解得：，s-x為一次函數，圖線為一條直線，故選B。②實際上W比?Ek大，主要原因在于小球克服桌面的摩擦力做功；彈簧克服與桌面間的摩擦力做功等；彈簧具有一定的質量；小球克服空氣阻力做功?！境脽岽蜩F】在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7個計數點，每相鄰兩個計數點間還有4個點圖中沒有畫出，電火花計時器接220V、50Hz交流電源．他經過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點