新高考物理二轮专题复习精练专题15 力学实验(原卷版).doc

专题十五、力学实验

第一部分织网点睛，纲举目张

物理力学部分的实验共有八个，包括测量做直线运动物体的瞬时速度，探究弹簧弹力与形变量的关系，探究两个互成角度的力的合成规律，探究加速度与物体受力、物体质量的关系，验证机械能守恒定律，探究平抛运动的特点，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，验证动量守恒定律，这些实验都离不开力、长度、加速度的测量，离不开让物体运动起来。将具有相同点的实验进行分类归纳，有利于考生化繁为简、化厚为薄、总结规律，把握内核巧迁移。

(一)把力测出来

方法

仪器器材

相关实验

基本法

测力计、力传感器

探究两个互成角度的力的合成规律等

平衡法

测力计、天平

探究弹簧弹力与形变量的关系等

替代法

天平

探究加速度与物体受力、物体质量的关系

(二)让物体动起来

方法

操作

相关实验

牵引法

重物拉线跨过定滑轮牵引小车或滑块在轨道上运动

测量做直线运动物体的瞬时速度，探究加速度与物体受力、物体质量的关系等

弹射法

物体在压缩的弹簧作用下由静止射出

验证机械能守恒定律等

落体法

重物自由落体

验证机械能守恒定律，测量重力加速度等

自滑法

物体由静止无初速度释放后沿斜面下滑

探究平抛运动的特点，验证动量守恒定律等

(三)把速度测出来

方法

主要仪器器材

操作

相关实验

纸带法

交流电源、打点计时器、刻度尺

测出计数点间距，由打出某点前后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度

测量做直线运动物体的瞬时速度，探究加速度与物体受力、物体质量的关系，验证机械能守恒定律，验证动量守恒定律等

光电门法

光电门、螺旋测微器或游标卡尺

测出遮光条的宽度及遮光时间，由遮光时间内的平均速度代替物体经过光电门时的速度

平抛法

竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺

测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度

验证动量守恒定律等

弹簧、刻度尺、天平

探究弹性势能等

圆周法

竖直平面内的圆弧轨道、力传感器、天平等

力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度

验证机械能守恒定律等

反过来由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度

探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系等

(四)把加速度测出来

方法

原理与操作

相关实验

公式法

利用纸带或频闪照片，以最常见的6段位移为例，逐差法计算加速度的公式为

a＝eq\f(?x4＋x5＋x6?－?x1＋x2＋x3?,9T2)

研究匀变速直线运动，探究加速度与物体受力、物体质量的关系，测量重力加速度等

由物体运动轨道上的两光电门分别测出两个时刻的速度及对应位移，根据v2－v02＝2ax计算加速度

图像法

算出选定计数点的速度，建立v-t图像，由图像斜率计算加速度

根据eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)at建立eq\f(x,t)-t图像，由图像斜率计算加速度，但要注意，加速度等于图像斜率的2倍，此外纵轴截距表示初速度

三类实验的要点谨记

（一）“纸带和打点计时器”类实验

1．涉及的实验

(1)研究匀变速直线运动。

(2)验证牛顿运动定律。

(3)探究动能定理。

(4)验证机械能守恒定律。

2．纸带的应用

(1)确定时间

要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt＝0.02×5s＝0.1s。

(2)求瞬时速度

做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。

(3)求加速度

①利用a＝eq\f(Δx,T2)求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a。

②逐差法

如图所示，由xn－xm＝(n－m)aT2

可得：a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，

所以a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。

③两段法：把图中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成时间相等(均为3T)的两大段，则由xⅡ－xⅠ＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a与上面逐差法结果相等，但却要简单得多。

④图像法

a．由vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，求出相应点的速度。

b．确定各计数点的坐标值(T，v1)、(2T，v2)、…、(nT，vn)。

c．画出v-t图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。

（二）“弹簧、橡皮筋”类实验

1．探究弹簧