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2025版高考物理二轮复习专题六物理实验第15讲力学实验学案.docxVIP

2025版高考物理二轮复习专题六物理实验第15讲力学实验学案.docx

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第15讲力学试验

主干体系学问

核心再现及学科素养

1.利用纸带求瞬时速度:vn=eq\f(xn+xn+1,2T)

2.利用纸带求加速度

(1)Δx=xn+1-xn=aT2

(2)逐差法:a=eq\f(x4+x5+x6-x1-x2-x3,9T2)(6段逐差)

3.平衡摩擦力

4.主要试验方法:限制变量法,替代法.

1.(2024·全国卷Ⅰ,22)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线精确对齐的装置,简化为图中的指针.

现要测量图(a)中弹簧的劲度系数.当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字).

解析标尺的游标为20分度,精确度为0.05mm,游标的第15个刻度与主尺刻度对齐,则读数为37mm+15×0.05mm=37.75mm=3.775cm.

弹簧形变量x=(3.775-1.950)cm=1.825cm,

砝码平衡时,mg=kx,

所以劲度系数k=eq\f(mg,x)=eq\f(0.100×9.80,1.825×10-2)N/m≈53.7N/m.(保留3位有效数字)

答案3.77553.7

2.(2024·全国卷Ⅱ,23)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数.跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码.缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在接着滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小.某次试验所得数据在下表中给出,其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.

砝码的质量m/kg

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

滑动摩擦力f/N

2.15

2.36

2.55

f4

2.93

回答下列问题:

(1)f4=________N;

(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线;

(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f=________,fm图线(直线)的斜率的表达式为k=________;

(4)取g=9.80m/s2,由绘出的fm图线求得μ=________.(保留2位有效数字)

解析(1)由图b可读出弹簧秤的示数f4=2.75N.

(2)fm图线如图所示.

(3)摩擦力表达式f=μ(M+m)g,其斜率k=μg.

(4)图线的斜率k=eq\f(Δf,Δm)=eq\f(2.93-2.15,0.25-0.05)=3.9

解得μ≈0.40.

答案(1)2.75

(2)如图所示

(3)μ(M+m)gμg

(4)0.40

3.(2024·全国卷Ⅲ,22)甲、乙两同学通过下面的试验测量人的反应时间.试验步骤如下:

(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度,但未遇到尺),打算用手指夹住下落的尺.

(2)甲在不通知乙的状况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子.若夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为________(用L、L1和g表示).

(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm.乙的反应时间为________s.(结果保留2位有效数字)

(4)写出一条能提高测量结果精确程度的建议:______________.

解析(2)依据自由落体运动的规律,得L-L1=eq\f(1,2)gt2,解得t=eq\r(\f(2?L-L1?,g)).

(3)将g=9.80m/s2,L=30.0cm=0.300m,L1=10.4cm=0.104m,代入t=eq\r(\f(2?L-L1?,g))得t=0.20s.

(4)建议:多次测量取平均值,初始时乙的手指尽可能接近尺子.

答案(2)eq\r(\f(2?L-L1?,g))(3)0.20(4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子

4.(2024·高考全国卷Ⅰ,22)某探究小组为了探讨小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.试验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示.试验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下水滴,图(b)记录了桌面上连续

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