人教2023年高考物理二轮复习（全国版） 第1部分 专题突破 专题7 第16讲　力学实验.docx

第16讲　力学实验
命题规律　1.命题角度：(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律；(5)探究弹簧弹力与形变量的关系；(6)探究两个互成角度的力的合成规律；(7)探究平抛运动的特点；(8)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系；(9)用单摆测量重力加速度的大小.2.常用方法：控制变量法、等效替代法、图像法．
考点一　纸带类和光电门类实验
实验
装置图
实验操作
数据处理
探究小车速度随时间变化的规律
1.细绳与长木板平行
2.释放前小车应靠近打点计时器
3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带
4.钩码质量适当
1.判断物体是否做匀变速直线运动
2.利用平均速度求瞬时速度
3.利用逐差法求平均加速度
4.作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.补偿阻力，垫高长木板使小车能匀速下滑
2.在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复补偿阻力
3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m′
1.利用逐差法或v－t图像法求a
2.作出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系
4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车
验证机械能守恒定律
1.竖直安装打点计时器，以减少摩擦阻力
2.选用质量大、体积小、密度大的材料
3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带，用mgh＝mv2进行
验证
1.应用vn＝计算某时刻的瞬时速度
2.判断mghAB与mvB2－mvA2是否在误差允许的范围内相等
3.作出v2－h图像，求g的大小
验证动量守恒定律
1.开始前调节导轨水平
2.用天平测出两滑块的质量
3.用光电门测量碰前和碰后的速度
1.滑块速度的测量：v＝
2.验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
例1　(2022·山东日照市一模)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出．滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架(未画出)．实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间．
(1)打开控制开关，滑块A被弹出．数字计时器记录下挡光片通过光电门1的时间Δt1，挡光片先后通过光电门2的时间Δt2和Δt3，则滑块A(含挡光片)与滑块B(含挡光片)的质量大小关系是mA________mB(选填“大于”“等于”或“小于”)．
(2)若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为______________(用mA、mB、Δt1、Δt2、Δt3表示)．
(3)若滑块A和滑块B的碰撞是弹性碰撞，则＝________(用Δt2、Δt3表示)．
答案　(1)大于　(2)＝＋　(3)
解析　(1)设滑块A碰撞前瞬间的速度为vA，
碰撞后瞬间A、B的速度分别为vA′、vB，
根据动量守恒定律有mAvA＝mAvA′＋mBvB①
根据能量守恒定律有
mAvA2＝mAvA′2＋mBvB2②
联立解得vA′＝vA③
vB＝vA④
计算机显示光电门1有一个时间记录，光电门2有两个时间记录，说明A与B碰撞后A未反弹，即vA′与vA的方向相同，可知mA>mB.
(2)设挡光片宽度为d，由题意可得vA＝⑤
vA′＝⑥
vB＝⑦
碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为mA＝mA＋mB⑧
即＝＋⑨
(3)由③④⑥⑦可得＝＝
解得＝.
例2　(2022·广东卷·11)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下：
(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，
使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径d＝______________ mm.
(3)测量时，应__________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)．记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2.
(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝____________(用字母m、d、t1和t2表示)．
(5)若适当调高光电门的高度，将会________(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差