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1、专题七 实验题题型强化 第一部分 专题复习 专题定位 1.熟知各种器材的特性. 2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂实验原理，掌握数据处理的方法，熟 知两类误差分析. 3.利用所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，完成新的实验设计. 第16讲 力学和光学实验 题型1 纸带类实验 内容索引 NEIRONGSUOYIN 题型2 弹簧、橡皮条类实验 题型3 力学创新拓展实验 题型4 选修3-4、3-5实验 纸带类实验 题型1 1.纸带的三大应用 (1)利用逐差法求解平均加速度(如图) (3)利用速度时间图象求加速度. 2.光电门的应用 (1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间t内的平
2、均速度看做遮光条经 (2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度， 3.实验的技巧 (1)要根据实验原理来判断是否需要平衡摩擦力，知道正确平衡摩擦力的方法. (2)要清楚钩码(或沙桶)与小车之间的质量关系，并且要清楚在仪器创新或实验原理 创新的情形下，该条件是否需要调整. (3)要知道实验数据、图象的处理方法和运用数学知识解题的技巧. 例1 (2019新高考研究联盟二次联考)如图甲所示，某同学用力传感器探究在小车及 传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系. (1)实验中使用的电火花计时器，应接_电源. A.交流46 V B.交流220 V B 解析 电火花
3、计时器，需接220 V交流电源. (2)该同学将实验器材如图甲所示连接后，沙桶的质量_(填“需要”或“不需 要”)远小于小车及传感器总质量，实验时如将细线拉力当成小车及传感器的合外力， 则_(填“需要”或“不需要”)先平衡摩擦力. 不需要 解析 实验时如将细线拉力当成小车及传感器的合外力，不需要沙桶的质量远小于 小车及传感器的总质量，但必须平衡摩擦力，否则细线的拉力不是合力. 需要 (3)先接通电源，小车由静止释放，获得的一条纸带如图乙，每打5个点取一个计数 点，x13.62 cm，x45.12 cm，由图中数据可求得：2、3两点的距离(即x3)约为 _cm.(结果保留三位有效数字) 4.62
4、 故x3x4x5.12 cm0.50 cm4.62 cm. (4)在实验中，甲、乙两位同学根据实验数据画出如图丙所示的小车的加速度a和小 车所受拉力F的图象分别为图中的直线和直线，下面给出了关于形成这种情况原 因的四种解释，其中可能正确的是_.(多选) A.实验前甲同学没有平衡摩擦力 B.甲同学在平衡摩擦力时把长木板的右端抬得过高了 C.实验前乙同学没有平衡摩擦力 D.乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的右端抬得过高了 BC 解析 图线表明F0时a0，说明平衡摩擦力过度，即长木板的末端抬得太高了； 图线表明a0时F0，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足. 拓展训练1 (2017全国卷22)某探究小
5、组为了研究小车在桌面上的直线运动，用 自制“滴水计时器”计量时间.实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示.实验 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 地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内共 滴下46个小水滴) (1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的. 解析 小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距 离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动. 从右向左 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图(b)中A点位
6、置 时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2.(结果均保留两位有效数 字) 解析 已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴， 0.19 0.038 解得a0.038 m/s2，故加速度的大小为0.038 m/s2. 拓展训练2 (2019山东临沂市质检)某同学用如图所示装置验证机械能守恒定律时， 所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图甲所示的纸带.选取纸带上打出的连续五个 点A、B、C、D、E，如图乙，测出A点距起点O的距离为h019.00 cm，点A、C间的 距离为h18.36 cm，点C、E间的距离为h29.88 cm，g取9.8 m/s2，测得重物的质量 为m1 kg.
7、(1)下列做法正确的有_. A.图中两限位孔必须在同一竖直线上 B.实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直 C.实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源 D.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、 末位置 AB 解析 题图甲中两限位孔必须在同一直线上，故A正确； 实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与 打点计时器限位孔之间的摩擦，故B正确； 开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重 物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落， 再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数 据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故C错误； 数据处理时，应选择纸带上距
8、离较远的两点作为初、末位 置，以减小测量的误差，故D错误. (2)选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重 物减少的重力势能是_ J，打下C点时重物的速度大小 是_ m/s.(结果保留三位有效数字) 2.68 2.28 解析 重物减少的重力势能为：Epmghmg(h0h1)1 kg9.8 m/s2(19.00 8.36)102 m2.68 J， (3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离h，则以 为纵坐标、以h为 横坐标画出的图象应是下面的_. C 弹簧、橡皮条类实验 题型2 1.模型介绍 力学实验中用到弹簧或橡皮条的实验有探究求合力的方法、探究做功与小车速度变 化的关系.
9、 2.探究求合力的方法 (1)实验原理 使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同. (2)操作关键 每次拉伸时结点位置O必须保持不变； 记下每次各力的大小和方向； 画力的图示时应选择适当的标度. 例2 (2019台州3月一模)如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的部分实验装置 图.则 (1)先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑，那么，应把垫块_ (“左移”或“右移”)； (2)图乙是正确平衡摩擦力后在实验中得到的一条纸带，那么，在A、B、C三个计数 点中应测量_点的速度才符合实验要求； 左移 C (3)关于该实验的注意事项，下列说法正确的是_； A.每根橡皮筋的规格必须相同 B.
10、打点计时器接通电源的同时必须释放小车 C.每次实验，小车必须从同一位置由静止释放 D.改变橡皮筋的条数后，必须重新平衡摩擦力 (4)以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得速度 的平方v2为横坐标，得到如图丙所示的关系图.根据你 所学的知识，图象斜率的物理意义是_. 小车质量的一半 AC 拓展训练3 (2019河南省九师联盟质检)某同学在做“验证平行四边形定则”的实验 中，遇到了以下问题.请帮助该同学解答. (1)物理学中有很多物理方法，本实验采用的是_. A.类比实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.极限法 B 解析 “验证平行四边形定则”的实验中采用的是等效替代法，故选B. (2)在
11、做实验之前，该同学发现有一只弹簧测力计如图甲所示，则在使用前应该对弹 簧测力计_. 校零 解析 在使用前应该对弹簧测力计进行校零. (3)如图乙所示的四个力中，力_(填图中字母)是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋 测得的. F 解析 由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋时，力的方向与OA重合，可知题图乙所示的 四个力中，力F是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋测得的. (4)该同学已经作出了两个分力的力的图示，如图丙所示，方格中每边的长度表示 0.5 N，请帮助该同学用作图法作出合力F的图示，并求出合力的大小为_N.(结果 保留两位有效数字) 3.5 解析 合力F的图示如图； 由图可知合力的大小为3.5 N.
12、答案 如图所示 力学创新拓展实验 题型3 1.创新型实验的特点 (1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验. (2)将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图象法、逐差法， 融入到实验的综合分析之中. 2.创新型实验的处理 (1)根据题目情景，抽象出相应的力学模型、运动过程，根据相应规律列出关系式， 从而明确实验的理论依据. (2)应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对 结果进行分析. 例3 (2019山东济南市上学期期末)空间站中不能利用天平测量质量，为此某同学为 空间站设计了如图(a)所示的实验装置，用来测量小球质量.图中弹簧固定在
13、挡板上， 光滑轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间.该同学设计的主要实 验步骤如下： 用游标卡尺测量小球的直径d 将弹簧左端固定在挡板上 小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录压缩量x 由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过 光电门的时间t 改变弹簧的压缩量，重复步骤、多次 分析数据，得出小球的质量 已知弹簧弹性势能Ep kx2，k为劲度系数，x为形变量.该同学使用了一个已知劲度系 数为k0的弹簧进行了上述实验，请回答下列问题 (1)步骤中游标卡尺示数情况如图(b)所示，小球的直径d_cm； 1.14 解析 小球的直径为：11 mm40.1 mm11.4 mm1.14 cm. (2)某一
14、次步骤中测得小球通过光电门的时间t为5.00 ms，则此次小球离开弹簧的速 度v_m/s； 2.28 解析 由于小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧 时的速度相等， (3)根据实验步骤中测得的物理量，则可得小球的质量m_.(用实验步骤、 、中测得的物理量表示) 拓展训练4 (2019余姚市4月选考)某同学“探究钩码加速度与合外力的关系”的实 验装置如图所示，一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，用轻绳绕过定滑轮及光 滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连.实验中保持钩码的质量不变，在滑块上增加砝 码进行多次测量，每一次滑块均从同一位置P由静止释放，在钩码带动下滑块向右运 动，
15、此过程中，记录弹簧测力计的示数F和光电门的遮光时间t，用弹簧测力计测得 钩码受到的重力为G，用刻度尺测得P与光电门间的距离为s，用螺旋测微器测得滑 块上窄片的宽度为d. (1)实验中_(选填“需要”或“不需要”)平衡滑块受到的滑动摩擦力. 不需要 (2)钩码的加速度大小a_(用含有d、t、s的表达式表示). (3)根据实验数据绘出的下列图象中最符合本实验实际情况的是_. A 拓展训练5 (2019四川宜宾市第二次诊断)某实验小组利用如图甲所示器材测量滑块 与木板之间的动摩擦因数. 实验步骤： 用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G； 将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹
16、簧测力计相连，如 图所示.在A端向右水平拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F； 改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤； 实验数据如下表所示： (1)根据表中数据在图乙给定的坐标纸上作出FG图线. 次数 力 123456 G/N1.502.002.503.003.504.00 F/N0.590.830.991.221.371.61 答案 如图所示 (2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留两位有效 数字). (3)在A端向右水平拉动木板速度的大小对动摩擦因数的测量_(选填“会”或 “不会”)产生影响. 0.40(0.390.41均可) 不会 选修3-4、3-5实验 题型4 例4 (2
17、019金华十校高三期末)小明同学用如图甲所示的装置做“探究碰撞中的不变 量”实验.他在水平放置的气垫导轨左端安装了一个弹射装置，滑块甲被弹射装置锁 定.若打开控制开关，滑块甲可被弹射装置向右弹出.他还在滑块甲的右端和滑块乙的 左端装上了弹性碰撞架(图中未画出)，可保证在滑块碰撞过程中能量损失极小.滑块 乙静置于两个光电门之间，滑块甲和滑块乙装有相同宽度的挡光片. (1)该同学用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙所示，则d_ cm. 2.040 (2)为使碰撞后两滑块能先后通过光电门2，则下列哪组滑块能使实验效果更好？_. A.M甲50 g M乙50 g B.M甲50 g M乙100 g C.M
18、甲100 g M乙50 g C (3)某次实验时，该同学记录下滑块甲通过光电门1的时间为t1，滑块乙通过光电门2 的时间为t2，滑块甲通过光电门2的时间为t3，则： 只要等式_在误差允许的范围内成立， 则可说明碰撞过程中动量守恒. 只要等式_在误差允许 的范围内成立，则可说明这次碰撞为弹性碰撞. (注：以上2个等式必须用题目中所给的字母表示) 拓展训练6 (2019宁波市3月模拟 )利用传感器可以方便地采集实验数据，用来做物 理实验. (1)如图甲所示，小梅同学用手机中磁传感器来探究单摆的运动.她将一小块磁铁吸附 在单摆小球下方，成为一个“有磁性的重物”，测量出悬点与摆球上端的绳长L，将 手机
19、放置在悬点正下方，打开手机中磁传感器软件，将细线拉开一定小角度(5)， 手机中屏幕显示手机所在处磁感应强度随时间变化图象(如图乙所示)，则该单摆周 期为_ s(保留3位有效数字).多次调节绳长并测出绳长和对应周期， _(填“能”或“不能”)测出当地重力加速度. 1.850.05 能 (2)光传感器可以记录空间中的光强分布，小军同学用光传感器研究光的干涉和衍射 实验中光强分布情况(如图丙)，某次实验中，得到了如图丁所示的光强分布图，则 缝屏所用的为_(填“单缝”或“双缝”)，若仅减小激光器和中间缝屏的距离， 则观察到条纹将_(填“变宽”“变窄”或“不变”). 单缝 不变 拓展训练7 (2019绍兴市3月选考)小周用插针法测定某种玻璃三棱镜的折射率，所 作的光路图如图甲所示，ABC为三棱镜的横截面，光线DO1、O2E分别为入射、出射 光线，N1N2为法线，P1、P2、P3、P4为四枚大头针，为偏向角. (1)根据图甲求得这种玻璃的折射率为_(结果保留两位有效数字)； (2)如图乙是实验过程中的立体图，图中a和b是_(填“大头针”或“大 头针的像”)； (3)换用折射率较小的玻璃三棱镜做实验，仍保证顶角BAC和入射角不变，那么偏向 角将_(填“增大”“减小”或“不变”). 大头针的像 1.7 减小