1、【考向解读】 高考对物理实验的考查，是在考试说明规定的实验基础上进行重组与创新，旨在考查考生是否熟悉这些常规实验器材，是否真正动手做过这些实验，是否能灵活的运用学过的实验理论、实验方法、实验仪器，去处理、分析、研究某些未做过的实验，包括设计某些比较简单的实验等所给的物理情景和要求跟教材内容多有明显区别，是以教材中实验为背景或素材，通过改变实验条件或增加条件限制，加强对考生迁移能力、创新能力和实验能力的考查【命题热点突破一】验证力的平行四边形定则实验的条件是“力的作用效果相同”，因此，在两个分力和一个力分别作用下，同一弹性绳的同一端点必须到达同一位置才能满足实验的验证条件例1、(2015安徽)在
2、“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示请将以下的实验操作和处理过程补充完整：用铅笔描下结点位置，记为O；记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_；按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；比较_的一致程度，
3、若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验【答案】沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线；F和F3.【变式探究】 (2015山东)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F(N)00.501.001.502.00
4、2.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0_ cm.(2)测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则FOA的大小为_N.(3)根据给出的标度，在图中作出FOA和FOB的合力F的图示(4)通过比较F与_的大小和方向，即可得出实验结论 (3)如图；(4)通过比较F和FOO的大小和方向，可得出实验结论【答案】(1)10.00(2)1.80(3)如图(4)FOO【命题热点突破二】 验证牛顿第二定律实验中用砝码(包括砝码盘)的重力G的大小作为小车所受拉力F的大小，这样做会引起系统误差例2
5、、如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放下列不必要的一项实验要求是_A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调节水平D应使细线与气垫导轨平行改变钩码的质量，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图像(选填“t2F”“F”或“F”)【答案】2.25A位置到光电门B之间的距离LAF【变式探究】某兴趣小组设计
6、出如图甲所示的实验装置，探究小车的加速度跟合外力的关系，途中与小车左端相连的是测力传感器，小车放置在表面各处粗糙程度相同的水平长木板上按甲图装配好实验器材，先测出小车运动时所受摩擦阻力，逐渐向砂桶中添加细砂粒，当观察到小车刚开始运动时，记下传感器的最大示数为F0，可认为摩擦阻力为F0.(1)将小车放回初位置并用手按住，继续向砂桶中添加一定量的砂粒，记下传感器的示数F1，接通频率为50 Hz的交流电源使打点计时器工作，然后释放小车，打出一条纸带再继续向砂桶中添加砂粒，多次重复实验，打出多条纸带，图乙为某次实验打出的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个计时点未画出，按时间顺序，取0、1、2、
7、3、4、5、6六个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离(单位：cm)，分别标注在相应的计数点的下方，则小车的加速度a_ m/s2(结果保留三位有效数字)(2)算出各次小车的加速度和合力F(FF1F0)，获得多组数据，描绘小车加速度a与F的关系图像，纸带与打点计时器间的摩擦可忽略，下列图像可能正确的是_(3)写出一条提高实验结果准确程度有益的建议_.【思路点拨】根据匀变速直线运动的推论公式xaT2可以求出加速度的大小根据牛顿第二定律得出a与F的关系式，结合关系式得出正确的图线本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题
8、的能力解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚【答案】(1)0.756(2)AD(3)多测量几次，取平均值【命题热点突破三】 验证机械能守恒定律1验证机械能守恒定律一般有阻力存在，例如纸带与限位孔之间的，一般重力势能减少量大于动能增加量2需要不需要测研究对象的质量要具体问题具体分析例3、用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，在m1拖着的纸带上打出一系列的点，打点计时器的打点频率为50 Hz，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律下图给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的
9、第一个点，相邻两计数点间均有4个点未画出，计数点间的距离如图所示已知m150 g、m2150 g(g取9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字)，求：(1)下面给出了该实验的操作步骤：A按照图示的装置安装实验器材B将打点计时器接到直流电源上C先释放m2，再接通电源，在纸带打下一系列点迹D挑选点迹清晰的纸带进行测量E根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能其中操作不当的步骤是：_.(2)在打05点过程中系统动能的增加量Ek_J，系统重力势能的减少量Ep_J，在误差允许范围内验证了机械能守恒(3)某同学作出了h图线，则据图线得到的重力加速度g_ m/s2.【解析】实验中涉及打点计
10、时器的工作条件和操作顺序，根据物体的初末动能大小可以求出动能的增加量，根据物体重力做功和重力势能之间的关系可以求出系统重力势能的减小量，比较动能增加量和重力势能减小量之间的关系可以得出机械能是否守恒；根据图像的物理意义可知，图像的斜率大小等于物体的重力加速度大小【答案】(1)BC0.5760.588(3)9.67【变式探究】某实验小组利用电磁打点计时器和如图的其他器材开展多项实验探究，选择了一条符合实验要求的纸带，数据如图(相邻计数点的时间为T)，回答下列问题：(1)按装置安装器材时，纸带应穿过电磁打点计时器的限位孔从复写纸的_(填“上”或“下”)表面通过(2)若是探究重力做功和物体动能的变化
11、的关系需求出重锤运动到各计数点的瞬时速度，试写出在E点时重锤运动的瞬时速度vE_(用题中字母表示)(3)若是测量重力加速度g.为减少实验的偶然误差，采用逐差法处理数据，则加速度大小可以表示为g_(用题中字母表示)(4)如果研究重锤在AE运动过程中机械能守恒时，重锤增加的动能总是小于减小的重力势能，造成实验误差的主要原因是_(只写一条)【思路点拨】本题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题要会从下面三个方面分析得出正确答案：(1)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可以求出E点的速度大小(2)采用逐差法可有效利用数据，再采用求平均值的
12、办法可更好地减小误差(3)分析验证机械能守恒定律时误差形成的原因即可【答案】(1)下(2)(3)(4)重锤克服阻力做功(或阻力对重锤做负功)【命题热点突破四】 研究匀变速直线运动1如何选取纸带和计数点要选取点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，在便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点，依次为A、B、C如图所示，测出相邻计数点间的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6利用打下点的纸带和测量的有关数据便可以进行计算2求任一计数点对应的瞬时速度v如vB(其中T50.02 s0.1 s)3利用“逐差法”求加速度aa.4验证牛顿第二定律时(1)实验用的是控制变量法；(2)将砂桶或钩码重
13、力视为小车所受合外力，必须满足小车和砝码的总重量远远大于砂桶的重量；(3)在平衡摩擦力时，要将一端垫高，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源例4、某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示打点计时器电源的频率为50 Hz.(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速(2)计数点5对应的速度大小为_ m/s，计数点6对应的速度大小为_ m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中
14、加速度的大小为a_ m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(填“偏大”或“偏小”) (3)物块在计数点7到11之间做减速运动，根据xaT2，得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打点计时器对纸带的摩擦阻力，因此根据牛顿第二定律，得mgfma，即，因此用计算出的动摩擦因数比的真实值偏大【答案】(1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大【变式探究】 如图(a)所示，竖直平面内固定一斜槽，斜槽中放有若干个直径均为d的小铁球，紧靠斜槽末端固定有电磁铁，闭
15、合开关K，电磁铁吸住第1个小球手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球从O点开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球从O点开始下落某兴趣小组利用此装置测定重力加速度，请回答下列问题：(1)利用游标卡尺测量小球的直径d，如图(b)所示，读数为_ mm.(2)用刻度尺测出OM1.462 m，手动敲击M的同时按下秒表开始计时，若10个小球下落的总时间为5.5 s，则当地的重力加速度g_ m/s2(保留两位有效数字)；(3)若在O点的正下方A点固定一光电门(图中未画出)，测出OAh，小球经过光电门的时间为t，则小球通过光电门时的速度v_，可求
16、得当地的重力加速度g_.(用已知量和测得量的符号表示)【思路点拨】本题中的游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读首先要明确电路结构、实验原理即可正确解答；根据自由落体运动规律hgt2，可以求出重力加速度大小由于测量自由落体的重力加速度，类比对应的公式可知，由刻度尺读出两光电门的高度差，由光电计时器读出小球从光电门1到光电门2的时间，根据匀变速直线运动位移时间公式列出等式求解要掌握游标卡尺的读数方法，游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题 (3)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球运动到光电门
17、处时的瞬时速度，则小球通过光电门时的速度vd/t；根据运动学公式得重力加速度g.【答案】(1)9.30(2)9.7(3)【命题热点突破五】探究弹力和弹簧伸长量的关系该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量对探索性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系(这一点和验证性实验不同)可以扩展为橡皮筋、弹性绳例5、(2015四川)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1_ cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个
18、相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2_ N(当地重力加速度g9.8 m/s2)要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_作出Fx曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系【答案】25.820.98弹簧的原长l0【变式探究】某探究学习小组的同学欲以下图装置中的滑块为研究对象“验证动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、天平、刻度尺、细沙等材料当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放沙桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：(
19、1)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m、滑块的质量M两者应满足的条件是_，而且实验时还需要有_的步骤(2)在(1)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.向沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取OABC四点，量得各计数点间的距离分别为x1、x2、x3.若研究滑块的AB段，本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中的字母表示，重力加速度为g，打点计时器所接交变电流的周期为T) 【思路点拨】实验前要平衡摩擦力，使滑块受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑块质量远
20、大于沙和沙桶总质量的情况下，才可近似认为滑块受到的拉力等于沙和沙桶的重力由匀变速运动的推论求出滑块的瞬时速度，代入动能定理表达式即可正确解题该题考查了力学实验的基本操作和数据处理，正确解答这些问题的关键是明确实验原理，提高应用基本物理规律解决实验问题的能力【答案】(1)Mm平衡滑块摩擦力(2)(x12x2x3)(x3x1)mgx2【命题热点突破六】探究动能定理本实验关键是确保测量的是物体所受合力做的功，其次物体的初动能、末动能也是测量的关键例6、为了探究动能定理，某学习小组在实验室组装了如图1所示的装置，备有下列器材：打点计时器、学生电源、导线、纸带、复写纸、天平、细沙、滑块、沙桶、木板他们称
21、量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态要完成该实验，请回答下列问题：(1)要完成本实验，还缺少的实验器材是_；(2)实验开始前，首先要_；实验中要保证满足的实验条件是_(3)在满足(2)问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图2所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为g，则在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为_(用题中所给的表示数据的字母表示)【答案】(1)刻度尺(2)平衡摩擦力m远小于M(3)mg(x2x3)(x3x4)2(x1x2)2
