必考熱點(diǎn)14力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

力學(xué)與熱學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理的重要部分，是歷年高考的必考點(diǎn)。正確

使用測(cè)量工具、合理選擇器材、規(guī)范操作步驟是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。同

時(shí)體會(huì)圖像法、逐差法等解題方法。本部分試題多與生活實(shí)際聯(lián)系,

體會(huì)應(yīng)用物理知識(shí)解決身邊問(wèn)題的樂(lè)趣。

微專題41探究類實(shí)驗(yàn)

7研透真題-因圖

典例（2021.河北選擇考）某同學(xué)利用圖1中的實(shí)驗(yàn)裝置探究機(jī)械能變

化量與力做功的關(guān)系。所用器材有：一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、輕細(xì)繩、

50g的鉤碼若干、光電門(mén)2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶遮光條的滑塊（質(zhì)量

2

為200g,其上可放鉤碼）、刻度尺。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s0實(shí)

驗(yàn)操作步驟如下：

遮光條光電門(mén)1光電門(mén)2

圖1

①安裝器材，調(diào)整兩個(gè)光電門(mén)距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個(gè)

鉤碼，如圖1所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間，并

計(jì)算出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度；

③保持最下端懸掛4個(gè)鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個(gè)鉤碼，記錄

滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步驟；

④完成5次測(cè)量后，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、

系統(tǒng)（包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼）總動(dòng)能的增加量

△員及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量AE，結(jié)果如表所示：

M/kg

AEk/J0.490

回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_________J(保留

三位有效數(shù)字);

⑵步驟④中所缺數(shù)據(jù)為;

⑶若M為橫軸，AE為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖2中繪出\E-M

圖像；

若系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做功，則滑塊與木板之間的

動(dòng)摩擦因數(shù)為(保留兩位有效數(shù)字)。

&【題眼破譯】

①看到“重力勢(shì)能的減少量”聯(lián)想到“等于重力所做的正功”；

②看到“系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量”聯(lián)想到“除重力之外的其他力做功引

起”；

③看到圖像”聯(lián)想到“AE-M圖像的斜率為gL”。

【解析】(1)輕細(xì)繩下端所懸掛鉤碼重力勢(shì)能的減少量為4x50x10-3

2

kgx9.80m/sx0.5m=0.980Jo

(2)由表格數(shù)據(jù)可知AEk+AE=0.980J,所以表格中所缺數(shù)據(jù)為0.588

Jo

(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，如圖所示：

l.OOOq

由能量守恒定律得：bE-iMgs,所以\E-M圖像的斜率表示〃gs,所

以滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.40o

冬空?

7答題要素-肉陷施

1.探究類實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)模型

彈簧類

小車(chē)紙帶電火花計(jì)時(shí)器

紙帶類光電門(mén)類

2.探究類實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的注意事項(xiàng)

常用逐差法處理數(shù)據(jù)

注意打的點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)的區(qū)別

,紙帶類）

實(shí)驗(yàn)中不能掛過(guò)多的鉤碼，

探究類

避免超過(guò)彈性限度

實(shí)驗(yàn)

畫(huà)圖像時(shí)不要連成折線，讓坐標(biāo)點(diǎn)

彈簧類

------落在直線上，或均勻分布在直線兩側(cè)

7考場(chǎng)練兵?褐回整

1.（探究物體的加速度跟力的關(guān)系）用如圖甲所示裝置做“探究物

體的加速度跟力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，用鉤

碼所受的重力作為小車(chē)受到的合力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車(chē)后端拖動(dòng)的

紙帶測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度。

小車(chē)紙帶電火花計(jì)時(shí)器

甲

⑴實(shí)驗(yàn)時(shí)先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車(chē)做勻速

直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是

⑵圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，

在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)

點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒(méi)有標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如

圖乙所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此

2

次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度的測(cè)量值a=m/so（結(jié)果保留兩

位有效數(shù)字）

劣3.90tB9gf?

鼻.79-IEfiTcm

---------14.70--I平/cm

-------------21.60------------J

乙

⑶實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測(cè)量小車(chē)在不同外力作用下的

加速度。根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)作出。孑關(guān)系圖線，如圖丙所示。此圖

線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是________(選

填下列選項(xiàng)的序號(hào))。

A.小車(chē)與平面軌道之間存在摩擦

B.平面軌道傾斜角度過(guò)大

C.所掛鉤碼的總質(zhì)量過(guò)大

D.所用小車(chē)的質(zhì)量過(guò)大

【解析】⑴使平面軌道的右端墊起，讓小車(chē)重力沿斜面方向的分力

與它受的摩擦阻力平衡，才能認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中小車(chē)受的合外力就是鉤碼

的拉力，所以這樣做的目的是平衡小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦阻

力。

,—,__XDE+XCD-XAB-XBCXCE-XAC

(2)由Ax—ciT~和逐差法可知a—472='4

(21.60-8.79-8.79)xlO'2

=-------------------;---------m/s2-1.0m/s2o

4x(0.1)2

⑶在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩的張力廠等于鉤碼的重力,則a4二鷺,

這是理論值；實(shí)際上，細(xì)繩張力F'-Ma',mg-F'=加"，即F'=

M-mg,a'=----mg,所以只有當(dāng)M》m時(shí)，a-F圖像為直線,

M+mM+m

當(dāng)不滿足M》m時(shí)，便有a-F圖像的斜率逐漸變小，選項(xiàng)C正確。

答案：(1)平衡小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦阻力

(2)1.0(3)C

2.(探究力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系)如圖甲所示，是“探究力

對(duì)物體做的功與物體速度的關(guān)系”部分實(shí)驗(yàn)裝置圖。貝!)：

⑴先使小車(chē)不連接橡皮筋，發(fā)現(xiàn)小車(chē)在木板上加速下滑，那么，在

橡皮筋彈力的作用下，合外力對(duì)小車(chē)所做的功（選填“大

于,，“小于,，或,，等于橡皮筋彈力對(duì)小車(chē)所做的功。圖乙是在實(shí)驗(yàn)中得

到的一條紙帶，那么，在A、B、C三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)中應(yīng)該選用

點(diǎn)的速度才符合實(shí)驗(yàn)要求。

⑵橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功和小車(chē)獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

測(cè)出；改變橡皮筋的條數(shù)，可以得到多組功和速度的數(shù)據(jù)。若以橡皮

筋對(duì)小車(chē)做的功卬為縱坐標(biāo)，小車(chē)獲得的速度的平方儼為橫坐標(biāo)，

那么，作出的圖像應(yīng)該是_________。（選填選項(xiàng)的序號(hào)）

ABCD

【解析】（1）由于小車(chē)不連接橡皮筋時(shí)，小車(chē)在木板上加速下滑，此

時(shí)小車(chē)所受合力沿斜面向下。在橡皮筋彈力的作用下，合外力對(duì)小車(chē)

所做的功大于橡皮筋