高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題的解題技巧

在高考物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題中，主要考查器材選擇、實(shí)驗(yàn)原理、誤差分析、數(shù)據(jù)分析、操作過(guò)程，以及創(chuàng)新或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)等.學(xué)生既需掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，還要會(huì)使用一些解題技巧，提高解題效率.高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要分為探究性與驗(yàn)證性兩種，教師應(yīng)要求學(xué)生根據(jù)不同類型選擇不同的解題技巧，使其掌握行之有效的解題方法，提升他們的解題能力.

1高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題的解題策略

在處理高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募纯擅鞔_實(shí)驗(yàn)結(jié)論，由此找到實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)得的基本物理量，也就是解題的切入點(diǎn)，那么可制定以下基本解題策略：知道實(shí)驗(yàn)的具體目的、涉及的物理規(guī)律和原理、需測(cè)量出的物理量、用到的器材、操作過(guò)程、需注意的要點(diǎn)、得到結(jié)論、分析數(shù)據(jù)和解決誤差.

2高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類試題的解題案例

例1圖1是一個(gè)測(cè)量木板和鐵塊之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)解決以下問(wèn)題：

（1）已知木板與水平面之間的夾角為 θ ，鐵塊下滑的加速度是 a ，重力加速度為 g ，那么木板和鐵塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ 是什么？

（2）在某次操作中，需將木板和水平面之間的夾角調(diào)整為 θ=30^° ，讓鐵塊由靜止?fàn)顟B(tài)開始沿著長(zhǎng)木板往下滑，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)以后選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖2所示，各個(gè)點(diǎn)就是計(jì)數(shù)點(diǎn)（每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還存在4個(gè)沒(méi)有畫出的點(diǎn)），求木板和鐵塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)（取 g=9.8m/s² ）

圖1

圖2

分析處理這道題目時(shí)，在第（1）問(wèn)中，盡管實(shí)驗(yàn)要測(cè)量的是木板和鐵塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，不過(guò)實(shí)質(zhì)上是在確定摩擦力 F_f ，然后結(jié)合滑動(dòng)摩擦力的公式就能夠獲得動(dòng)摩擦因數(shù)；在第（2）問(wèn)中，雖然從表面上來(lái)看是測(cè)量木板和鐵塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，不過(guò)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)主要研究的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，采用逐差法將鐵塊下滑過(guò)程中的加速度測(cè)定出來(lái)，便可解答題目.

詳解（1）對(duì)鐵塊在下滑過(guò)程中的受力情況進(jìn)行分析，如圖3所示.

在斜面方向上，根據(jù)牛頓第二定律能夠得到mgsinθ-F_f=ma，

根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式能夠得到 F_f=μF_N= μmgcosθ ，

聯(lián)立上述兩式，得到μ=gsinθ-a.gcos0

圖3

（2）采用逐差法可以得到鐵塊在下滑過(guò)程中的加速度 a=1.97m/s² ，

直接將 α=1.97m/s² 代人 ，可得μ=0.35.

例2圖4是一個(gè)驗(yàn)證動(dòng)量定理的實(shí)驗(yàn)裝置，其中遮光片的寬度是 d ，具體實(shí)驗(yàn)流程如下：

圖4

（1）啟動(dòng)氣泵，合理調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推上面的滑塊，當(dāng)光片經(jīng)過(guò)這兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間時(shí)，能夠?qū)鈮|導(dǎo)軌看作是水平的；

（2）測(cè)出砝碼及盤的總體質(zhì)量 m₁ ，滑塊及帶遮 光片的總體質(zhì)量 m₂ ·

（3）使用一根細(xì)繩經(jīng)過(guò)輕質(zhì)定滑輪連接砝碼盤與滑塊，讓細(xì)繩沿著水平方向用力拉動(dòng)滑塊；

（4）使滑塊通過(guò)拉力向右運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光電門能夠測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò) A，B 兩處光電門的遮光時(shí)間分別為 Δt₁…Δt₂ ，以及 A，B 之間的時(shí)間 t₁₂ ：

（5）當(dāng)遮光片隨著滑塊一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果將砝碼及盤所受的重力當(dāng)作滑塊所受的拉力，求滑塊經(jīng)過(guò) A，B 之間時(shí)，拉力的沖量 I 和滑塊動(dòng)量的改變量Δ? ;

（6）在一次測(cè)量中獲得以下數(shù)據(jù)： d=1cm 0

m₁=1.5×10^-2kg，m₂=0.4kg，Δt₁=3.9×10^-2s 0

Δt₁=1.27×10^-2s，t₁₂=1.5s ，求 的值（取 g= 9.8m/s² ）；

（7）定義 ，求本次實(shí)驗(yàn)中δ 的值.

分析題干中指出這是一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量定理，原理為利用氣墊導(dǎo)軌和光電計(jì)時(shí)器計(jì)算出當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)這兩個(gè)光電門的具體速度，并將物體重力當(dāng)作拉力，從而完成對(duì)動(dòng)量定理的驗(yàn)證.

詳解（1）當(dāng)氣墊導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)時(shí)，滑塊則處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么經(jīng)過(guò)光電門時(shí)遮光時(shí)間應(yīng)當(dāng)相同.

（5）結(jié)合題意能夠得到拉力為 m₁g ，按照沖量定義可知， I=m₁gt₁₂ ，

可設(shè)遮光片經(jīng)過(guò)這2處電光門的速度分別為v_A 與 v_B ，那么

根據(jù)動(dòng)量定義，能夠得到動(dòng)量的變化量是 Δp=

（6）代入各個(gè)數(shù)據(jù)能夠求得 I=0.221N?s Δ?=0.212kg?m/s.

（7）將以上結(jié)果直接代入表達(dá)式中，得到 δ=4% 業(yè)

3結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)類題變化多端，不過(guò)歸根結(jié)底都是力的原理運(yùn)用，教師應(yīng)指引學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況把實(shí)驗(yàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)變成求相關(guān)物理量，使其據(jù)此形成簡(jiǎn)便的解題思路，最終有效提高他們做題的速度與準(zhǔn)確度.

參考文獻(xiàn)：

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