2021高考物理二轮复习第一篇专题十一：创新类实验学案10页

创新类实验
　(2020·山东等级考)2020 年 5 月,我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量,其中一种方法是通过
使用重力仪测量重力加速度,进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实
验,测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下:
①如图甲所示,选择合适高度的垫块,使木板的倾角为 53°,在其上表面固定一与小物块下滑
路径平行的刻度尺(图中未画出)。
②调整手机使其摄像头正对木板表面,开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放,用手机
记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放,选择小物块运动路径
上合适的一点作为测量参考点,得到小物块相对于该点的运动距离 L与运动时间 t的数据。
③该同学选取部分实验数据,画出了 -t 图象,利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小
为 5.6 m/s2。
④再次调节垫块,改变木板的倾角,重复实验。
回答以下问题:
(1)当木板的倾角为 37°时,所绘图象如图乙所示。由图象可得,物块过测量参考点时速度的大
小为________m/s;选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的 A、B两点,利用 A、B两点数据得到
小物块下滑加速度的大小为________m/s2。(结果均保留 2位有效数字)
(2)根据上述数据,进一步分析得到当地的重力加速度大小为____________m/s2。(结果保留 2
位有效数字,sin37°=0.60,cos37°=0.80)

(1)审题破题眼:
(2)命题陷阱点:
陷阱 1:不能将 -t图象与位移公式 L=v0t+ at2联系起来
物理中的图象问题一定跟物理规律相联系,实验过程测量的量是位移和时间,图象的横纵坐标
中也包含位移和时间,自然应该想到位移公式。
陷阱 2:不能运用两次数据准确计算重力加速度
实验目的是测量重力加速度,而实验数据处理的结果却是加速度,显然需要通过牛顿第二定律
用重力加速度表示出加速度。
力学创新实验的特点
1.以基本的力学模型为载体,依托运动学规律和动力学定律设计实验。
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,融入实验的
综合分析之中。
力学创新实验题的解法
1.根据题目情景,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案。
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
误差分析。
1.(探究动能定理)某物理兴趣小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用的实验装置如
图甲所示。

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度,测量结果如图乙所示,游标卡尺主尺的最小刻度为 1 mm,则
由该图可得遮光条的宽度 d=__________cm。
(2)将气垫导轨接通气源,通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平;并把实验所需的器材都安装
无误。将橡皮条挂在滑块的挂钩上,向后拉伸一定的距离,并做好标记,以保证每次拉伸的距离
均相同。现测得挂一根橡皮条时,滑块弹离橡皮条后,经过光电门的时间为 t,则滑块最后做匀
速运动的速度表达式为 v=______________(用对应物理量的字母表示)。
(3)保持橡皮条的拉伸距离不变,逐根增加橡皮条的数目,记录每次遮光条经过光电门的时间,
并计算出对应的速度,则在操作正确的情况下,作出的 W-v2图象应为__________(选填“过坐标
原点的一条倾斜直线”或“过坐标原点的一条抛物线”)。
2.(测质量问题)空间站中不能利用天平测量物体质量,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。图中弹簧固定在挡板上,光滑水平轨道 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:
①用游标卡尺测量小球的直径 d;
②将弹簧左端固定在挡板上;
③小球与弹簧接触并压缩弹簧,记录压缩量 x;
④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;
⑤改变弹簧的压缩量,重复步骤③、④多次;
⑥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①中游标卡尺示数情况如图(b)所示,小球的直径 d=__________cm。
(2)某一次步骤④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。
(3)根据实验步骤中...