专题18　力学实验-2022年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(广东专用)（解析版）

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2022 年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）
（广东通用）
专题 18　力学实验
【命题规律】
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；
【知识荟萃】
★纸带的分析和数据处理　光电门的应用
1．两个关键点
（1）区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点．计数点是指测量和计算
时在纸带上所选取的点．要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的说
法是等效的，当打点计时器所用交流电源的频率为 50 Hz 时，两相邻计数点间的时间间隔 T＝
5×0.02 s＝0.10 s.
（2）涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带．
2．记录的信息
纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移（频闪照相和纸带记录的物理量相同）．与光电
门相连的数字计时器记录时间．
3．求速度和加速度
纸带
测 瞬 时 速
度
做匀
变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时
间中间时刻的瞬时速度．如图所示，求打某一点时物体的
瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔 T的两
段位移 xn和xn＋1，则打 n点时的速度 vn＝.
测加速度 ① 用“逐差法”求加速度如图所示
a＝.
② 作出 v－t图像，通过图像的斜率求物体运动的加速
度，a＝.
光 电
门
测速度
光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为
d，挡板遮住光电门光线的时间为 Δt，则小车通过光电门
的速度 v＝.
测加速度 若已知两个光电门之间的距离为 x，小车通过两个光电门
时的速度分别为 v1、v2，则 a＝.
【技巧点拨】
1.纸带的信息和作用
（1）纸带记录的信息
纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移.（频闪照相和纸带记录的物理量相同）
（2）纸带的三大应用
① 判断物体运动性质：若在实验误差允许范围内 Δx不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直
线运动.
② 求解瞬时速度： vn＝.
③ 用“逐差法”求加速度，例如：a＝.
2.光电门的应用
（1）测速度
光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为 d，挡板遮住光电门光线的时间为 Δt，则
小车通过光电门的速度 v＝.
（2）测加速度
若已知两个光电门之间的距离为 s，小车通过两个光电门时的速度分别为 v1、v2，则 a＝.
3.实验创新角度：
（1）器材创新：通过数码相机连拍、手机拍摄视频得到的分帧照片.
（2）转换测量物理量：通过研究匀变速直线运动的规律，测量加速度.
★探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.平衡摩擦力
平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力.若使用气垫导轨，不必平衡摩擦力.
2.（1）钩码（砂和砂桶）的质量 m远小于小车的质量 M时，细线的拉力近似等于钩码（砂和砂
桶）的总重力.
（2）当细线拉力可以直接测量时，如细线与拉力传感器连接（如图甲）或者细线绕过滑轮和弹
簧测力计相连（如图乙），不需要满足 m远小于 M.
（3）若每取下一个钩码，都将钩码放到小车上，则 M和m的总质量不变，可以将钩码和小车作
为研究对象，由mg－FT＝ma，
FT＝Ma，得 mg＝（M＋m）a，没有系统误差，不需要满足 m远
小于 M.
3.实验创新角度：通过验证牛顿第二定律，测量动摩擦因数.
★验证机械能守恒定律
1.验证单个物体机械能守恒 ΔEp ＝ΔEk
不需要测量物体的质量，由于系统存在阻力做功，重力势能的减少量略大于动能的增加量 .在误差
允许的范围内，机械能守恒.
2.验证系统机械能守恒 ΔE增 ＝ΔE减.
3.实验创新角度：通过验证机械能守恒，测量重力加速度.
★验证动量守恒定律
1.速度可以直接测量：通过光电门和计时器测量速度.
2.速度不能直接测量：测量其他物理量，例如将速度关系转换为位移关系.
3.实验创新角度：验证动量定理.
★探究弹簧弹力与形变量的关系
1.F－x与F－l的区别
（1）弹簧水平放置，F－x为一条过原点的直线，F－l为一条不过原点的直线，横轴截距表示弹
簧原长.
（2）弹簧竖直放置不过原点，是由于弹簧自重的影响.
2.F－x与F－l的图像发生弯曲
弹簧超过了弹性限度.
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