(新高考)2023高考物理专题突破讲义-力学实验(2)——力学其他实验.pdf

第23课时力学实验(2)——力学其他实验命题角度(1)探究弹簧弹力与形变量的关系；(2)探究两个互成角度的力的合成规律；(3)探究平抛运动的特点；(4)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系；(5)用单摆测量重力加速度的大小．高考题型1探究弹簧弹力与形变量的关系注意事项：(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度．(2)画图像时，不要连成折线，而应尽量让数据点落在直线上或均匀分布在直线两侧．例1(2021·广东卷·11)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图1所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端．实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度，尺再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度示数尺L，数据如表所示．实验过程中弹簧始终处于弹性限度内．采用逐差法计n算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数．图1n123456L/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09n(1)利用ΔL＝L－L(i＝1,2,3)计算弹簧的压缩量：ΔL＝6.03cm，ΔL＝6.08cm，ΔL＝ii＋3i123ΔL1＋ΔL2＋ΔL3________cm，压缩量的平均值ΔL＝＝________cm；3(2)上述ΔL是管中增加________个钢球时产生的弹簧平均压缩量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，该弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字)．答案(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析(1)ΔL3＝L6－L3＝(18.09－12.05)cm＝6.04cm第１页，共１９页ΔL1＋ΔL2＋ΔL36.03＋6.08＋6.04压缩量的平均值为ΔL＝＝cm＝6.05cm33(2)因三个ΔL是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量；(3)根据钢球的平衡条件有3mgsinθ＝k·ΔL，解得3mgsinθ3×0.2×9.80×sin30°k＝＝N/mΔL6.05×10－2≈48.6N/m.高考题型2探究两个互成角度的力的合成规律本实验的依据是合力与分力的等效性，在操作时要记住“三注意”和“七记录”两次O点的位置必须相同三注意两个细绳套不要太短夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜.两个弹簧测力计拉橡皮条时，记录两弹簧测力计示数、两绳方向和O点七记录的位置(五记录)一个弹簧测力计拉橡皮条时，记录弹簧测力计示数和细绳方向(二记录)例2某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上，如图2(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F＝4.2N和F＝5.6N.12①用5mm长度的线段表示1N的力，以O点为作用点，在图(a)中画力出F、F的图示，然12后按平行四边形定则画出它们的合力；F合第２页，共１９页图2②的大小为，与拉力的夹角的正切值为．F合________NF合F________若与拉力的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的F合F平行四边形定则．答案(1)4.0(2)①见解析图②4.00.05解析(1)由题图(b)可知，F的大小为4.0N.(2)①画出力F1、F2的图示，如图所示②用刻度尺量出F的线段长约为20mm，所以F大小为4.0N，F与拉力F的夹角的正合合合切值为tanα＝0.05.高考题型3探究平抛运动的特点“探究平抛运动的特点”实验的操作关键1．应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触．2．小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，斜槽的粗糙程度对该实验没有影响．在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出．3．坐标原点(小钢球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点．例3(2021·全国乙卷·22)某同学利用图3(a)所示装置研究平抛运动的规律．实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影