高中生物一輪復(fù)習(xí)教案

高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料003。

數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用
方法概述
數(shù)學(xué)是解決物理問題的重要工具，借助數(shù)學(xué)方法可使一些復(fù)雜的物理問題顯示出明顯的規(guī)律性，能達(dá)到打通關(guān)卡、長驅(qū)直入地解決問題的目的．中學(xué)物理《考試大綱》中對學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力作出了明確的要求，要求考生有“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題”的能力．對這一能力的考查在歷年高考試題中也層出不窮，如2009年高考北京理綜卷第20題、寧夏理綜卷第18題、江蘇物理卷第15題；2008年高考四川理綜卷第24題、延考區(qū)理綜卷第25題、上海物理卷第23題、北京理綜卷第24題等．
所謂數(shù)學(xué)方法，就是要把客觀事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來，并進(jìn)行推導(dǎo)、演算和分析，以形成對問題的判斷、解釋和預(yù)測．可以說，任何物理問題的分析、處理過程，都是數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用過程．本專題中所指的數(shù)學(xué)方法，都是一些特殊、典型的方法，常用的有極值法、幾何法、圖象法、數(shù)學(xué)歸納推理法、微元法、等差(比)數(shù)列求和法等．
一、極值法
數(shù)學(xué)中求極值的方法很多，物理極值問題中常用的極值法有：三角函數(shù)極值法、二次函數(shù)極值法、一元二次方程的判別式法等．
1．利用三角函數(shù)求極值
y＝acosθ＋bsinθ
＝a2＋b2(aa2＋b2cosθ＋ba2＋b2sinθ)
令sinφ＝aa2＋b2，cosφ＝ba2＋b2
則有：y＝a2＋b2(sinφcosθ＋cosφsinθ)
＝a2＋b2sin(φ＋θ)
所以當(dāng)φ＋θ＝π2時(shí)，y有最大值，且ymax＝a2＋b2．
2．利用二次函數(shù)求極值
二次函數(shù)：y＝ax2＋bx＋c＝a(x2＋bax＋b24a2)＋c－b24a＝a(x＋b2a)2＋4ac－b24a(其中a、b、c為實(shí)常數(shù))，當(dāng)x＝－b2a時(shí)，有極值ym＝4ac－b24a(若二次項(xiàng)系數(shù)a0，y有極小值；若a0，y有極大值)．
3．均值不等式
對于兩個(gè)大于零的變量a、b，若其和a＋b為一定值p，則當(dāng)a＝b時(shí)，其積ab取得極大值p24；對于三個(gè)大于零的變量a、b、c，若其和a＋b＋c為一定值q，則當(dāng)a＝b＝c時(shí)，其積abc取得極大值q327．[來源：高考%資源網(wǎng)KS%5U]
二、幾何法
利用幾何方法求解物理問題時(shí)，常用到的有“對稱點(diǎn)的性質(zhì)”、“兩點(diǎn)間直線距離最短”、“直角三角形中斜邊大于直角邊”以及“全等、相似三角形的特性”等相關(guān)知識，如：帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動類問題，物體的變力分析時(shí)經(jīng)常要用到相似三角形法、作圖法等．與圓有關(guān)的幾何知識在力學(xué)部分和電學(xué)部分的解題中均有應(yīng)用，尤其在帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動類問題中應(yīng)用最多，此類問題的難點(diǎn)往往在圓心與半徑的確定上，確定方法有以下幾種．
1．依切線的性質(zhì)確定．從已給的圓弧上找兩條不平行的切線和對應(yīng)的切點(diǎn)，過切點(diǎn)作切線的垂線，兩條垂線的交點(diǎn)為圓心，圓心與切點(diǎn)的連線為半徑．
2．依垂徑定理(垂直于弦的直徑平分該弦，且平分弦所對的弧)和相交弦定理(如果弦與直徑垂直相交，那么弦的一半是它分直徑所成的兩條線段的比例中項(xiàng))確定．如圖8－1所示．
圖8－1
由EB2＝CEED
＝CE(2R－CE)
得：R＝EB22CE＋CE2
也可由勾股定理得：
R2＝(R－CE)2＋EB2
解得：R＝EB22CE＋CE2．
以上兩種求半徑的方法常用于求解“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動”這類習(xí)題中．
三、圖象法
中學(xué)物理中一些比較抽象的習(xí)題常較難求解，若能與數(shù)學(xué)圖形相結(jié)合，再恰當(dāng)?shù)匾胛锢韴D象，則可變抽象為形象，突破難點(diǎn)、疑點(diǎn)，使解題過程大大簡化．圖象法是歷年高考的熱點(diǎn)，因而在復(fù)習(xí)中要密切關(guān)注圖象，掌握圖象的識別、繪制等方法．
1．物理圖象的分類
整個(gè)高中教材中有很多不同類型的圖象，按圖形形狀的不同可分為以下幾類．
(1)直線型：如勻速直線運(yùn)動的s－t圖象、勻變速直線運(yùn)動的v－t圖象、定值電阻的U－I圖象等．
(2)正弦曲線型：如簡諧振動的x－t圖象、簡諧波的y－x圖象、正弦式交變電流的e－t圖象、正弦式振蕩電流的i－t圖象及電荷量的q－t圖象等．
(3)其他型：如共振曲線的A－f圖象、分子力與分子間距離的f－r圖象等．
下面我們對高中物理中接觸到的典型物理圖象作一綜合回顧，以期對物理圖象有個(gè)較為系統(tǒng)的認(rèn)識和歸納．
圖象函數(shù)形式特例物理意義
y＝c勻速直線運(yùn)動的v－t圖象做勻速直線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的速度是恒矢量．
y＝kx①勻速直線運(yùn)動的s－t圖象
②初速度v0＝0的勻加速直線運(yùn)動的v－t圖象(若v0≠0，則縱截距不為零)
③純電阻電路的I－U圖象①表示物體的位移大小隨時(shí)間線性增大．
②表示物體的速度大小隨時(shí)間線性增大．
③表示純電阻電路中I隨導(dǎo)體兩端的電壓U線性增大．
y＝a－kx①勻減速直線運(yùn)動的v－t圖象
②閉合電路中的U－I圖象(U＝E－Ir)①表示物體的速度大小隨時(shí)間線性減小．
②表示路端電壓隨電流的增大而減?。?br> y＝ax＋bx
(雙曲線函數(shù))①由純電阻用電器組成的閉合電路的U－R圖象(U＝ER＋rR)
②在垂直于勻強(qiáng)磁場的[XCzt71．tifBP]導(dǎo)軌上，自由導(dǎo)體棒在一恒定動力F的作用下做變加速運(yùn)動的v－t圖象①表示純電阻電路中電源的端電壓隨外電阻而非線性增大．
②將達(dá)到穩(wěn)定速度vm＝FR總B2L2．

y＝kx2
(拋物線函數(shù))①小燈泡消耗的實(shí)際功率與外加電壓的P－U圖象
②位移與時(shí)間的s－t圖象(s＝12at2)
①表示小燈泡消耗的實(shí)際功率隨電壓的增大而增大，且增大得越來越快．
②表示位移隨時(shí)間的增大而增大，且增大得越來越快．
xy＝c
(雙曲線函數(shù))機(jī)械在額定功率下，其牽引力與速度的關(guān)系圖象(P＝Fv)表示功率一定時(shí)，牽引力與速度成反比．
y＝Asinωt交流電的e－t圖象(e＝Emsinωt)表示交流電隨時(shí)間變化的關(guān)系．
2．物理圖象的應(yīng)用
(1)利用圖象解題可使解題過程更簡化，思路更清晰．
利用圖象法解題不僅思路清晰，而且在很多情況下可使解題過程得到簡化，起到比解析法更巧妙、更靈活的獨(dú)特效果．甚至在有些情況下運(yùn)用解析法可能無能為力，但是運(yùn)用圖象法則會使你豁然開朗，如求解變力分析中的極值類問題等．
(2)利用圖象描述物理過程更直觀．
從物理圖象上可以比較直觀地觀察出物理過程的動態(tài)特征．
(3)利用物理圖象分析物理實(shí)驗(yàn)．
運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，這是因?yàn)樗司哂泻喢鳌⒅庇^、便于比較和減少偶然誤差的特點(diǎn)外，還可以由圖象求解第三個(gè)相關(guān)物理量，尤其是無法從實(shí)驗(yàn)中直接得到的結(jié)論．
3．對圖象意義的理解
(1)首先應(yīng)明確所給的圖象是什么圖象，即認(rèn)清圖象中比縱橫軸所代表的物理量及它們的“函數(shù)關(guān)系”，特別是對那些圖形相似、容易混淆的圖象，更要注意區(qū)分．例如振動圖象與波動圖象、運(yùn)動學(xué)中的s－t圖象和v－t圖象、電磁振蕩中的i－t圖象和q－t圖象等．
(2)要注意理解圖象中的“點(diǎn)”、“線”、“斜率”、“截距”、“面積”的物理意義．
①點(diǎn)：圖線上的每一個(gè)點(diǎn)對應(yīng)研究對象的一個(gè)狀態(tài)．要特別注意“起點(diǎn)”、“終點(diǎn)”、“拐點(diǎn)”、“交點(diǎn)”，它們往往對應(yīng)著一個(gè)特殊狀態(tài)．如有的速度圖象中，拐點(diǎn)可能表示速度由增大(減小)變?yōu)闇p小(增大)，即加速度的方向發(fā)生變化的時(shí)刻，而速度圖線與時(shí)間軸的交點(diǎn)則代表速度的方向發(fā)生變化的時(shí)刻．
②線：注意觀察圖線是直線、曲線還是折線等，從而弄清圖象所反映的兩個(gè)物理量之間的關(guān)系．
③斜率：表示縱橫坐標(biāo)上兩物理量的比值．常有一個(gè)重要的物理量與之對應(yīng)，用于求解定量計(jì)算中所對應(yīng)的物理量的大小以及定性分析變化的快慢．如v－t圖象的斜率表示加速度．
④截距：表示縱橫坐標(biāo)兩物理量在“邊界”條件下物理量的大小．由此往往可得到一個(gè)很有意義的物理量．如電源的U－I圖象反映了U＝E－Ir的函數(shù)關(guān)系，兩截距點(diǎn)分別為(0，E)和Er，0．
⑤面積：有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積往往代表一個(gè)物理量的大?。鐅－t圖象中面積表示位移．
4．運(yùn)用圖象解答物理問題的步驟
(1)看清縱橫坐標(biāo)分別表示的物理量．
(2)看圖象本身，識別兩物理量的變化趨勢，從而分析具體的物理過程．
(3)看兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件，明確圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義．
四、數(shù)學(xué)歸納法
在解決某些物理過程中比較復(fù)雜的具體問題時(shí)，常從特殊情況出發(fā)，類推出一般情況下的猜想，然后用數(shù)學(xué)歸納法加以證明，從而確定我們的猜想是正確的．利用數(shù)學(xué)歸納法解題要注意書寫上的規(guī)范，以便找出其中的規(guī)律．
五、微元法
利用微分思想的分析方法稱為微元法．它是將研究對象(物體或物理過程)進(jìn)行無限細(xì)分，再從中抽取某一微小單元進(jìn)行討論，從而找出被研究對象的變化規(guī)律的一種思想方法．微元法解題的思維過程如下．
(1)隔離選擇恰當(dāng)?shù)奈⒃鳛檠芯繉ο螅⒃梢允且恍《尉€段、圓弧或一小塊面積，也可以是一個(gè)小體積、小質(zhì)量或一小段時(shí)間等，但必須具有整體對象的基本特征．
(2)將微元模型化(如視為點(diǎn)電荷、質(zhì)點(diǎn)、勻速直線運(yùn)動、勻速轉(zhuǎn)動等)，并運(yùn)用相關(guān)的物理規(guī)律求解這個(gè)微元與所求物體之間的關(guān)聯(lián)．
(3)將一個(gè)微元的解答結(jié)果推廣到其他微元，并充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系等，對各微元的求解結(jié)果進(jìn)行疊加，以求得整體量的合理解答．
六、三角函數(shù)法
三角函數(shù)反映了三角形的邊、角之間的關(guān)系，在物理解題中有較廣泛的應(yīng)用．例如：討論三個(gè)共點(diǎn)的平衡力組成的力的三角形時(shí)，常用正弦定理求力的大?。挥煤瘮?shù)的單調(diào)變化的臨界狀態(tài)來求取某個(gè)物理量的極值；用三角函數(shù)的“和積公式”將結(jié)論進(jìn)行化簡等．
七、數(shù)列法
凡涉及數(shù)列求解的物理問題都具有過程多、重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，但每一個(gè)重復(fù)過程均不是原來的完全重復(fù)，而是一種變化了的重復(fù)．隨著物理過程的重復(fù)，某些物理量逐步發(fā)生著前后有聯(lián)系的變化．該類問題求解的基本思路為：
(1)逐個(gè)分析開始的幾個(gè)物理過程；
(2)利用歸納法從中找出物理量變化的通項(xiàng)公式(這是解題的關(guān)鍵)；
(3)最后分析整個(gè)物理過程，應(yīng)用數(shù)列特點(diǎn)和規(guī)律求解．
無窮數(shù)列的求和，一般是無窮遞減數(shù)列，有相應(yīng)的公式可用．
等差：Sn＝n(a1＋an)2＝na1＋n(n－1)2d(d為公差)．
等比：Sn＝a1(1－qn)1－q(q為公比)．
八、比例法
比例計(jì)算法可以避開與解題無關(guān)的量，直接列出已知和未知的比例式進(jìn)行計(jì)算，使解題過程大為簡化．應(yīng)用比例法解物理題，要討論物理公式中變量之間的比例關(guān)系，要清楚公式的物理意義和每個(gè)量在公式中的作用，以及所要討論的比例關(guān)系是否成立．同時(shí)要注意以下幾點(diǎn)．
(1)比例條件是否滿足．物理過程中的變量往往有多個(gè)，討論某兩個(gè)量間的比例關(guān)系時(shí)要注意只有其他量為常量時(shí)才能成比例．
(2)比例是否符合物理意義．不能僅從數(shù)學(xué)關(guān)系來看物理公式中各量的比例關(guān)系，要注意每個(gè)物理量的意義．(如不能根據(jù)R＝UI認(rèn)定電阻與電壓成正比)
(3)比例是否存在．討論某公式中兩個(gè)量的比例關(guān)系時(shí)，要注意其他量是否能認(rèn)為是不變量．如果該條件不成立，比例也不能成立．(如在串聯(lián)電路中，不能認(rèn)為P＝U2R中P與R成反比，因?yàn)镽變化的同時(shí)，U也隨之變化而并非常量)
許多物理量都是用比值法來定義的，常稱之為“比值定義”．如密度ρ＝mV，導(dǎo)體的電阻R＝UI，電容器的電容C＝QU，接觸面間的動摩擦因數(shù)μ＝fFN，電場強(qiáng)度E＝Fq等．它們的共同特征是：被定義的物理量是反映物體或物質(zhì)的屬性和特征的，它和定義式中相比的物理量無關(guān)．對此，學(xué)生很容易把它當(dāng)做一個(gè)數(shù)學(xué)比例式來處理而忽略了其物理意義，也就是說教學(xué)中還要防止數(shù)學(xué)知識在物理應(yīng)用中的負(fù)遷移．
數(shù)學(xué)是“物理學(xué)家的思想工具”，它使物理學(xué)家能“有條理地思考”并能想象出更多的東西．可以說，正是有了數(shù)學(xué)與物理學(xué)的有機(jī)結(jié)合，才使物理學(xué)日臻完善．物理學(xué)的嚴(yán)格定量化，使得數(shù)學(xué)方法成為物理解題中一個(gè)不可或缺的工具．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
●例1如圖8－2甲所示，一薄木板放在正方形水平桌面上，木板的兩端與桌面的兩端對齊，一小木塊放在木板的正中間．木塊和木板的質(zhì)量均為m，木塊與木板之間、木板與桌面之間的動摩擦因數(shù)都為μ．現(xiàn)突然以一水平外力F將薄木板抽出，要使小木塊不從桌面上掉下，則水平外力F至少應(yīng)為________．(假設(shè)木板抽動過程中始終保持水平，且在豎直方向上的壓力全部作用在水平桌面上)
圖8－2甲
A．2μmgB．4μmgC．6μmgD．8μmg
【解析】解法一F越大，木塊與木板分離時(shí)的速度、位移越小，木塊越不可能從桌面滑下．設(shè)拉力為F0時(shí)，木塊恰好能滑至桌面的邊緣，再設(shè)木塊與木板分離的時(shí)刻為t1，在0～t1時(shí)間內(nèi)有：
12(F0－μmg－2μmg)mt12－12μgt12＝L2
對t1時(shí)間后木塊滑行的過程，有：
v122μg＝(μgt1)22μg＝L2－12μgt12
解得：F0＝6μmg．
解法二F越大，木塊與木板分離時(shí)的速度、位移越小，木塊越不可能從桌面滑出．若木塊不從桌面滑出，則其v－t圖象如圖8－2乙中OBC所示，其中OB的斜率為μg，BC的斜率為－μg，t1＝t2
圖8－2乙
有：S△OBC＝12μgt12×2≤L2
設(shè)拉力為F時(shí)，木板的v－t圖象為圖7－2乙中的直線OA，則S△OAB＝L2
即12(v2－v1)t1＝L2
其中v1＝μgt1，v2＝F－3μmgmt1
解得：F≥6μmg
即拉力至少為6μmg．
[答案]C
【點(diǎn)評】對于兩物體間的多過程運(yùn)動問題，在明確物理過程的基礎(chǔ)上，畫出物體各自的運(yùn)動圖象，這樣兩物體的運(yùn)動特點(diǎn)就很明顯了．利用圖線與坐標(biāo)軸所夾面積的關(guān)系明確物體間的位移關(guān)系，可省略一些物理量的計(jì)算，從而快速、簡捷地解答問題，同類題可見專題一能力演練第3題．
●例2如圖8－3甲所示，在豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系中，一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在外力F的作用下從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止沿直線ON斜向下運(yùn)動，直線ON與y軸負(fù)方向成θ角(θ＜π4)，則F的大小至少為________；若F＝mgtanθ，則質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能大小的變化情況是__________________________．
[2008年高考上海物理卷]
圖8－3甲
【解析】該質(zhì)點(diǎn)在重力和外力F的作用下從靜止開始做直線運(yùn)動，說明質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動，如圖8－3乙所示，當(dāng)F的方向?yàn)閍方向(垂直于ON)時(shí)，F(xiàn)最小為mgsinθ；若F＝mgtanθ，即F可能為b方向或c方向，故除重力外的力F對質(zhì)點(diǎn)可能做正功，也可能做負(fù)功，所以質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能增加、減少都有可能．
圖8－3乙
[答案]mgsinθ增加、減少都有可能
【點(diǎn)評】運(yùn)用平行四邊形(三角形)定則分析物體受力的變化情況(或用相似三角形比較受力)是一種常用的方法，同類題可見專題一同類拓展2和例題4．
●例3總質(zhì)量為80kg的跳傘運(yùn)動員從離地500m的直升機(jī)上跳下，經(jīng)過2s拉開繩索開啟降落傘，圖8－4是跳傘過程中的v－t圖象，試根據(jù)圖象求：(取g＝10m/s2)
圖8－4
(1)t＝1s時(shí)運(yùn)動員的加速度和所受阻力的大小．
(2)估算14s內(nèi)運(yùn)動員下落的高度及克服阻力做的功．
(3)估算運(yùn)動員從飛機(jī)上跳下到著地的總時(shí)間．
[2008年高考上海物理卷]
【解析】(1)從圖象中可以看出，在t＝2s內(nèi)運(yùn)動員做勻加速運(yùn)動，其加速度的大小為：a＝vtt＝162m/s2＝8m/s2
設(shè)此過程中運(yùn)動員受到的阻力大小為f，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg－f＝ma
得：f＝m(g－a)＝80×(10－8)N＝160N．
(2)v－t圖象與t軸所包圍的面積表示位移，由圖象可知14s內(nèi)該面積包含的格子為39格
所以h＝39×2×2m＝156m
根據(jù)動能定理，有：mgh－Wf＝12mv2

所以Wf＝mgh－12mv2
＝(80×10×156－12×80×62)J
≈1.23×105J．
(3)14s后運(yùn)動員做勻速運(yùn)動的時(shí)間為：
t′＝H－h(huán)v＝500－1566s≈57s
運(yùn)動員從飛機(jī)上跳下到著地所需要的總時(shí)間為：
t總＝t＋t′＝(14＋57)s≈71s．
[答案](1)160N(2)1.23×105J(3)71s
【點(diǎn)評】對于本題，應(yīng)明確v－t圖象中“面積”的含義，在數(shù)小方格個(gè)數(shù)時(shí)需注意合理取舍，即大于半格的算1個(gè)，小于半格的舍去．
●例4如圖8－5甲所示，一質(zhì)量m＝1kg的木板靜止在光滑水平地面上．開始時(shí)，木板右端與墻相距L＝0.08m，一質(zhì)量m＝1kg的小物塊以初速度v0＝2m/s滑上木板左端．木板的長度可保證物塊在運(yùn)動過程中不與墻接觸．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，木板與墻碰撞后以與碰撞前瞬時(shí)等大的速度反彈．取g＝10m/s2，求：
圖8－5甲
(1)從物塊滑上木板到兩者達(dá)到共同速度時(shí)，木板與墻碰撞的次數(shù)及所用的時(shí)間．
(2)達(dá)到共同速度時(shí)木板右端與墻之間的距離．
【解析】解法一物塊滑上木板后，在摩擦力的作用下，木板從靜止開始做勻加速運(yùn)動．設(shè)木板的加速度大小為a，經(jīng)歷時(shí)間T后與墻第一次碰撞，碰撞時(shí)的速度為v1，則有：
μmg＝ma
L＝12aT2
v1＝aT
可得：a＝1m/s2，T＝0.4s，v1＝0.4m/s
物塊與木板達(dá)到共同速度之前，在每兩次碰撞之間，木板受到物塊對它的摩擦力作用而做加速度恒定的運(yùn)動，因而木板與墻相碰后將返回至初態(tài)，所用時(shí)間為T．設(shè)在物塊與木板達(dá)到共同速度v之前木板共經(jīng)歷了n次碰撞，則有：
v＝v0－(2nT＋Δt)a＝aΔt
式中Δt是碰撞n次后木板從起始位置至達(dá)到共同速度所需要的時(shí)間
上式可改寫為：2v＝v0－2nTa
由于木板的速率只能在0到v1之間，故有：
0≤v0－2nTa≤2v1
解得：1.5≤n≤2.5
由于n是整數(shù)，故n＝2
解得：v＝0.2m/s，Δt＝0.2s
從開始到物塊與木板達(dá)到共同速度所用的時(shí)間為：
t＝4T＋Δt＝1.8s．
(2)物塊與木板達(dá)到共同速度時(shí)，木板右端與墻之間的距離為：s＝L－12aΔt2
解得：s＝0.06m
解法二(1)物塊滑上木板后，在摩擦力的作用下，木板做勻加速運(yùn)動的加速度a1＝μg＝1m/s，方向向右
物塊做減速運(yùn)動的加速度a2＝μg＝1m/s，方向向左
可作出物塊、木板的v－t圖象如圖8－5乙所示
由圖可知，木板在0.4s、1.2s時(shí)刻兩次與墻碰撞，在t＝1.8s時(shí)刻物塊與木板達(dá)到共同速度．
(2)由圖8－5乙可知，在t＝1.8s時(shí)刻木板的位移為：
s＝12×a1×0.22＝0.02m
木板右端距墻壁的距離Δs＝L－s＝0.06m．
圖8－5乙
[答案](1)1.8s(2)0.06m
【點(diǎn)評】本題的兩種解題方法都是在清晰地理解物理過程的前提下巧妙地應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解析的，專題一例4中的解法二也是典型地利用圖象來確定物理過程的．
●例5圖8－6所示為一個(gè)內(nèi)外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積的帶電量為σ．取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸．設(shè)軸上任意點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離為x，P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為E．下面給出E的四個(gè)表達(dá)式(式中k為靜電力常量)，其中只有一個(gè)是合理的．你可能不會求解此處的場強(qiáng)E，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達(dá)式的合理性作出判斷．根據(jù)你的判斷，E的合理表達(dá)式應(yīng)為[2009年高考北京理綜卷]()
圖8－6
A．E＝2πkσR1x2＋R12－R2x2＋R22x
B．E＝2πkσ1x2＋R12－1x2＋R22x
C．E＝2πkσR1x2＋R12＋R2x2＋R22
D．E＝2πkσ1x2＋R12＋1x2＋R22x
【解析】A選項(xiàng)表達(dá)式可變形為：
E＝2πkσR11＋(R1x)2－R21＋(R2x)2，對于這一表達(dá)式，當(dāng)R1＝0時(shí)，E＝－2πkσR21＋(R2x)2，隨x的增大，E的絕對值增大，這與客觀事實(shí)不符合，故A錯(cuò)誤，對于C選項(xiàng)中的表達(dá)式，當(dāng)x＝0時(shí)，E＝4πkσ，而事實(shí)由對稱性知應(yīng)該為E＝0，故C錯(cuò)誤．對于D選項(xiàng)，
E＝2πkσ11＋(R1x)2＋11＋(R2x)2
同樣E隨x增大而增大，當(dāng)x＝∞時(shí)E0，這與事實(shí)不符合，故D錯(cuò)誤，只有B可能正確．
[答案]B
【點(diǎn)評】本例與2008年高考北京理綜卷第20題相似，給出某一規(guī)律的公式，要求證它的正確性，這類試題應(yīng)引起足夠的重視．
●例6如圖8－7所示，一輕繩吊著一根粗細(xì)均勻的棒，棒下端離地面高為H，上端套著一個(gè)細(xì)環(huán)．棒和環(huán)的質(zhì)量均為m，相互間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmg(k＞1)．?dāng)嚅_輕繩，棒和環(huán)自由下落．假設(shè)棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)觸地時(shí)間極短，無動能損失．棒在整個(gè)運(yùn)動過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)．求：
圖8－7
(1)棒第一次與地面碰撞后彈起上升的過程中，環(huán)的加速度．
(2)從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間，棒運(yùn)動的路程s．
(3)從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止的過程中，摩擦力對環(huán)和棒做的總功W．
[2007年高考江蘇物理卷]
【解析】(1)設(shè)棒第一次上升的過程中環(huán)的加速度為a環(huán)，由牛頓第二定律有：
a環(huán)＝kmg－mgm＝(k－1)g，方向豎直向上．
(2)棒第一次落地前瞬間的速度大小為：v1＝2gH
設(shè)棒彈起后的加速度為a棒，由牛頓第二定律有：
a棒＝－kmg＋mgm＝－(k＋1)g
故棒第一次彈起的最大高度為：
H1＝－v122a棒＝Hk＋1
路程s＝H＋2H1＝k＋3k＋1H．
(3)解法一設(shè)棒第一次彈起經(jīng)過t1時(shí)間后與環(huán)達(dá)到共同速度v1′
環(huán)的速度v1′＝－v1＋a環(huán)t1
棒的速度v1′＝v1＋a棒t1
解得：t1＝1k2Hg
v1′＝－2gHk
環(huán)的位移h環(huán)1＝－v1t1＋12a環(huán)t12＝－k＋1k2H
棒的位移h棒1＝v1t1＋12a棒t12＝k－1k2H
x1＝h環(huán)1－h(huán)棒1
解得：x1＝－2Hk
棒、環(huán)一起下落至地，有：v22－v1′2＝2gh棒1
解得：v2＝2gHk
同理，環(huán)第二次相對棒的位移為：
x2＝h環(huán)2－h(huán)棒2＝－2Hk2
……
xn＝－2Hkn
故環(huán)相對棒的總位移x＝x1＋x2＋…＋xn＝－2Hk－1
所以W＝kmgx＝－2kmgHk－1．
解法二經(jīng)過足夠長的時(shí)間棒和環(huán)最終靜止，設(shè)這一過程中它們相對滑動的總路程為l，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律有：
mgH＋mg(H＋l)＝kmgl
解得：l＝2Hk－1
故摩擦力對環(huán)和棒做的總功為：
W＝－kmgl＝－2kmgHk－1．
[答案](1)(k－1)g，方向豎直向上(2)k＋3k＋1H
(3)－2kmgHk－1
【點(diǎn)評】①高考壓軸題中常涉及多個(gè)物體多次相互作用的問題，求解這類題往往需要應(yīng)用數(shù)學(xué)的遞推公式或數(shù)列求和知識．
②一對滑動摩擦力做功的總和W＝－fs總，s總為相對滑動的總路程．
③對于涉及兩個(gè)對象的運(yùn)動過程，規(guī)定統(tǒng)一的正方向也很重要．
●例7如圖8－8所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌平面的傾角為α，條形勻強(qiáng)磁場的寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直．長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”形裝置，總質(zhì)量為m，置于導(dǎo)軌上．導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生，圖中未畫出)．線框的邊長為d(dl)，電阻為R，下邊與磁場區(qū)域上邊界重合．將裝置由靜止釋放，導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動到磁場區(qū)域下邊界處返回，導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直．重力加速度為g．求：
圖8－8
(1)裝置從釋放到開始返回的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q．
(2)線框第一次穿越磁場區(qū)域所需的時(shí)間t1．
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后，線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離xm．
[2009年高考江蘇物理卷]
【解析】(1)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運(yùn)動到磁場下邊界的過程中，作用在線框上的安培力做功為W，由動能定理得：
mgsinα4d＋W－BIld＝0
且Q＝－W
解得：Q＝4mgdsinα－BIld．
(2)設(shè)線框剛離開磁場下邊界時(shí)的速度為v1，則接著向下運(yùn)動2d，由動能定理得：mgsinα2d－BIld＝0－12mv12
線框在穿越磁場中運(yùn)動時(shí)受到的合力F＝mgsinα－F′
感應(yīng)電動勢E＝Bdv
感應(yīng)電流I′＝ER
安培力F′＝BI′d
由牛頓第二定律，在t到(t＋Δt)時(shí)間內(nèi)，有Δv＝FmΔt
則?Δv＝∑[gsinα－B2d2vmR]Δt
有v1＝gt1sinα－2B2d3mR
解得：t1＝2m(BIld－2mgdsinα)＋2B2d3Rmgsinα．
(3)經(jīng)過足夠長時(shí)間后，線框在磁場下邊界與最大距離xm之間往復(fù)運(yùn)動，由動能定理得：
mgsinαxm－BIl(xm－d)＝0
解得：xm＝BIldBIl－mgsinα．
[答案](1)4mgdsinα－BIld
(2)2m(BIld－2mgdsinα)＋2B2d3Rmgsinα
(3)BIldBIl－mgsinα
能力演練
一、選擇題(10×4分)
1．圖示是用來監(jiān)測在核電站工作的人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，則工作人員可能受到了輻射的射線是()
A．α和βB．α和γ
C．β和γD．α、β和γ
【解析】α粒子的穿透能力很弱，一張普通的紙就能把它擋住，題中無法說明輻射中不含α射線，能穿透1mm、3mm鋁片而不能穿透5mm鉛片的是β射線，若存在γ射線，則5mm厚的鉛片也能被穿透，故A正確．
[答案]A
2．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫調(diào)制，調(diào)制分調(diào)幅和調(diào)頻兩種．在圖甲中有A、B兩幅圖．在收音機(jī)電路中天線接收下來的電信號既有高頻成分又有低頻成分，經(jīng)放大后送到下一級，需要把高頻成分和低頻成分分開，只讓低頻成分輸入下一級，如果采用如圖乙所示的電路，圖乙中虛線框a和b內(nèi)只用一個(gè)電容器或電感器．以下關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收的說法中，正確的是()
A．在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，甲圖中A是調(diào)幅波
B．在電磁波的發(fā)射技術(shù)中，甲圖中B是調(diào)幅波
C．在圖乙中a是電容器，用來通高頻阻低頻，b是電感器，用來阻高頻通低頻
D．在圖乙中a是電感器，用來阻交流通直流，b是電容器，用來阻高頻通低頻
【解析】A圖象中高頻振蕩的振幅隨信號而變，為調(diào)幅波，B圖象中高頻振蕩的頻率隨信號而變，為調(diào)頻波，A正確，檢波電路的作用為通低頻阻高頻，故a為電容較小的高頻旁路電容器，b為高頻扼流圈，C正確．
[答案]AC
3．如圖所示，絕熱汽缸固定在水平地面上，汽缸內(nèi)用絕熱活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，開始時(shí)活塞靜止在圖示位置，現(xiàn)用力使活塞緩慢向右移動一段距離，則在此過程中()
A．外界對汽缸內(nèi)氣體做正功
B．缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小
C．缸內(nèi)氣體在單位時(shí)間內(nèi)作用于活塞單位面積沖量增大
D．在單位時(shí)間內(nèi)缸內(nèi)氣體分子與活塞碰撞的次數(shù)增加
【解析】體積膨脹，氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確，由體積增大，溫度降低知單位時(shí)間內(nèi)氣體對活塞的碰撞次數(shù)減少，壓強(qiáng)減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．
[答案]B
4．兩物體甲和乙在同一直線上運(yùn)動，它們在0～0.4s時(shí)間內(nèi)的v－t圖象如圖所示．若僅在兩物體之間存在相互作用，則物體甲與乙的質(zhì)量之比和圖中時(shí)間t1分別為[2009年高考全國理綜卷Ⅱ]()
A．13和0.30sB．3和0.30s
C．13和0.28sD．3和0.28s
【解析】根據(jù)圖象的特點(diǎn)可知甲做勻加速運(yùn)動，乙做勻減速運(yùn)動，根據(jù)a＝ΔvΔt，得兩物體加速度大小的關(guān)系為3a甲＝a乙，根據(jù)牛頓第二定律有Fm甲＝13Fm乙，得m甲m乙＝3，由a乙＝10m/s2＝10.4－t1，可解得t1＝0.3s，B正確．
[答案]B
5．某物體的v－t圖象如圖所示，在下列給出的兩段時(shí)間內(nèi)，合外力的功和沖量都相同的是()
A．0～t1和t2～t4
B．t1～t2和t3～t4
C．0～t2和t2～t4
D．0～t1和t3～t4
【解析】0～t1合外力做功為12mv20，合外力沖量為mv0，t2～t4合外力做功和合外力沖量都為0，A錯(cuò)誤；t3～t4時(shí)間內(nèi)合外力做功為－12mv20，合外力沖量為mv0，t1～t2合外力做功為－12mv20，合外力的沖量－mv0,0～t2時(shí)間內(nèi)，合外力做功和合外力沖量都為0．故C正確．
[答案]C
6．一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時(shí)刻波形如圖所示，從圖示時(shí)刻起經(jīng)0.5s時(shí)間處于x＝2的質(zhì)點(diǎn)P剛好第二次出現(xiàn)波峰，下列說法正確的是()
A．t＝0時(shí)刻，P質(zhì)點(diǎn)的速度方向指向y軸正方向
B．Q質(zhì)點(diǎn)開始振動時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)正在波峰
C．t＝0.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向指向y軸正方向
D．t＝0.5s時(shí)刻，Q質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰
【解析】t0＝0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)正向上振動，A正確．又由題意知，t＝0.5s＝54T，得T＝0.4s，PQ＝8m＝2λ，故Q開始振動時(shí)P處于平衡位置向上振動，B錯(cuò)誤．t＝0.5s時(shí)刻，P的位移為正，加速度方向?yàn)樨?fù)，C錯(cuò)誤；經(jīng)過t＝0.5s，波傳播s＝vt＝40.4×0.5＝5m，Q正處于波峰，D正確．
[答案]AD
7．如圖所示，把一個(gè)帶電小球A固定在光滑的水平絕緣桌面上，在桌面的另一處放置帶電小球B．現(xiàn)給小球B一個(gè)垂直AB連線方向的速度v0，使其在水平桌面上運(yùn)動，則下列說法中正確的是()
A．若A、B帶同種電荷，B球一定做速度增大的曲線運(yùn)動
B．若A、B帶同種電荷，B球一定做加速度增大的曲線運(yùn)動
C．若A、B帶同種電荷，B球一定向電勢較低處運(yùn)動
D．若A、B帶異種電荷，B球可能做速度和加速度大小都不變的曲線運(yùn)動
【解析】若A、B帶同種電荷，庫侖力對B球做正功，B球做速度增大的曲線運(yùn)動，B的電勢能減小，又由于AB間距增大，故B的加速度減小，若A、B為異種電荷，當(dāng)mv02r＝kqAqBr2時(shí)，B球做勻速圓周運(yùn)動，速度和加速度的大小都不變，D正確．
[答案]AD
8．某一空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且大小不變、方向隨時(shí)間t做周期性變化的勻強(qiáng)磁場(如圖甲所示)，規(guī)定垂直紙面向里的磁場方向?yàn)檎疄榱耸轨o止于該磁場中的帶正電的粒子能按a→b→c→d→e→f的順序做橫“∞”字曲線運(yùn)動(即如圖乙所示的軌跡)，下列辦法可行的是(粒子只受磁場力的作用，其他力不計(jì))()
A．若粒子的初始位置在a處，在t＝3T8時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向右的初速度
B．若粒子的初始位置在f處，在t＝T2時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向下的初速度
C．若粒子的初始位置在e處，在t＝118T時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向左的初速度
D．若粒子的初始位置在b處，在t＝T2時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向上的初速度
【解析】要使粒子的運(yùn)動軌跡如圖乙所示，粒子做圓周運(yùn)動的軌跡的周期應(yīng)為T0＝2πmqB＝T2，結(jié)合左手定則可知，選項(xiàng)A、D正確．
[答案]AD
9．水力采煤是利用高速水流沖擊煤層而進(jìn)行的，煤層受到3.6×106N/m2的壓強(qiáng)沖擊即可破碎，若水流沿水平方向沖擊煤層，不考慮水的反向?yàn)R射作用，則沖擊煤層的水流速度至少應(yīng)為()
A．30m/sB．40m/sC．45m/sD．60m/s
【解析】建立如圖所示模型，設(shè)水柱面積為S，由動量定理：
FΔt＝0－(ρSv0Δt)×(－v0)
可得壓強(qiáng)：p＝FS＝ρv20
故使煤層破碎的速度至少應(yīng)為v0＝pρ＝60m/s．
[答案]D
10．如圖甲所示，傳送帶通過滑道將長為L、質(zhì)量為m的勻質(zhì)物塊以初速度v0向右送上水平臺面，物塊前端在臺面上滑動s距離停下來．已知滑道上的摩擦不計(jì)，物塊與臺面間的動摩擦因數(shù)為μ而且sL，則物塊的初速度v0為()
甲
A．2μgLB．2μgs－μgL
C．2μgsD．2μgs＋μgL
【解析】
物塊位移在由0增大到L的過程中，對臺面的壓力隨位移由0均勻的增加至mg，故整個(gè)過的摩擦力的大小隨位移變化的圖象如圖乙所示，圖中梯形“面積”即為物塊克服摩擦力所做的功．
乙
由動能定理得：12μmg(s－L＋s)＝12mv02
可解得v0＝2μgs－μgL．
[答案]B
二、非選擇題(共60分)
11．(6分)某實(shí)驗(yàn)小組擬用如圖甲所示的裝置研究滑塊的運(yùn)動．實(shí)驗(yàn)器材有滑塊、鉤碼、紙帶、米尺、帶滑輪的木板以及由漏斗和細(xì)線組成的單擺等．實(shí)驗(yàn)中，滑塊在鉤碼的作用下拖動紙帶做勻加速直線運(yùn)動，同時(shí)單擺沿垂直于紙帶運(yùn)動的方向擺動，漏斗漏出的有色液體在紙帶上留下的痕跡記錄了漏斗在不同時(shí)刻的位置．[2008年高考重慶理綜卷]
(1)在圖乙中，從________紙帶可看出滑塊的加速度和速度的方向一致．
(2)用該方法測量滑塊加速度的誤差主要來源有：____________________、____________________．(寫出2個(gè)即可)
【解析】要使速度和加速度的方向相同，則必須選紙帶B，因?yàn)锽中相等的時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動的距離越來越大．
[答案](1)B(2分)
(2)擺長測量漏斗的重心變化(或液體痕跡偏粗、阻力變化等)(每空2分)
12．(9分)用高電阻放電法測電容的實(shí)驗(yàn)，是通過對高阻值電阻放電的方法，測出電容器的充電電壓為U時(shí)，所帶的電荷量為Q，從而再求出待測電容器的電容C．某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如下：
A．按圖甲所示的電路連接好實(shí)驗(yàn)電路；
B．接通開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使小量程電流表的指針偏轉(zhuǎn)接近滿刻度，記下這時(shí)電流表的示數(shù)I0＝490μA及電壓表的示數(shù)U0＝6.2V，I0和U0分別是電容器放電的初始電流和電壓；
C．?dāng)嚅_開關(guān)S，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，每隔5s或10s測一次電流I的值，將測得數(shù)據(jù)填入預(yù)先設(shè)計(jì)的表格中，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)(10組)在以時(shí)間t為橫坐標(biāo)、電流I為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，即圖乙中用“×”表示的點(diǎn)．
(1)實(shí)驗(yàn)中，電阻箱所用的阻值R＝________Ω．
(2)試根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在圖乙中作出電容器放電的I－t圖象．
(3)經(jīng)估算，該電容器兩端的電壓為U0時(shí)所帶的電荷量Q0約為______C；該電容器的電容C約為______F．
【解析】由ΔQ＝IΔt知，電荷量為I－t圖象與坐標(biāo)軸所包圍的面積，計(jì)面積時(shí)可數(shù)格數(shù)(四舍五入)．
[答案](1)1.3×104(3分)(2)用平滑曲線連接(2分)
(3)(8.0～9.0)×10－3(1.29～1.45)×10－3(每空2分)
13．(10分)質(zhì)量為60kg的消防隊(duì)員從一根豎直的輕繩上由靜止滑下，經(jīng)2.5s落地．輕繩受到的拉力變化情況如圖甲所示，取g＝10m/s2．在消防隊(duì)員下滑的過程中
(1)其最大速度和落地速度各是多大？
(2)在圖乙中畫出其v－t圖象．
(3)其克服摩擦力做的功是多少？
【解析】(1)設(shè)該隊(duì)員先在t1＝1s的時(shí)間內(nèi)以加速度a1勻加速下滑，然后在t2＝1.5s的時(shí)間內(nèi)以加速度a2勻減速下滑
第1s內(nèi)由牛頓第二定律得：
mg－F1＝ma1(1分)
最大速度vm＝a1t1(1分)
代入數(shù)據(jù)解得：vm＝4m/s(1分)
后1.5s內(nèi)由牛頓第二定律得：
F2－mg＝ma2
該隊(duì)員落地時(shí)的速度v＝vm－a2t2(1分)
代入數(shù)據(jù)解得：v＝1m/s．
(2)圖象如圖丙所示．(2分)
(3)該隊(duì)員在第1s內(nèi)下滑的高度h1＝12a1t12(1分)
該隊(duì)員在后1.5s內(nèi)下滑的高度h2＝vmt2－12a2t22(1分)
由動能定理得：
mg(h1＋h2)－Wf＝12mv2(1分)
代入數(shù)據(jù)解得：Wf＝3420J．(1分)
丙
[答案](1)最大速度為4m/s，落地速度為1m/s
(2)如圖丙所示(3)3420J
14．(11分)A、B兩小球由柔軟的細(xì)線相連，線長L＝6m，現(xiàn)將A、B球先后以相同的初速度v0＝4.5m/s從同一地點(diǎn)水平拋出(先A、后B)，相隔時(shí)間t0＝0.8s．取g＝10m/s2，問：
(1)B球拋出后經(jīng)過多長時(shí)間細(xì)線剛好被拉直？(線拉直時(shí)，兩球都未落地)
(2)細(xì)線剛被拉直時(shí)，A、B兩球的水平位移(相對拋出點(diǎn))各為多大？
【解析】(1)A球先拋出，0.8s時(shí)間內(nèi)
水平位移s0＝v0t0＝4.5×0.8m＝3.6m(1分)
豎直位移：h0＝12gt2＝12×10×0.82m＝3.2m(1分)
A、B球都拋出后，若A球以B球?yàn)閰⒄瘴铮瑒t水平方向相對速度為：vABx＝0，豎直方向上A相對B的速度為：
vABy＝gt0＝8m/s(1分)
設(shè)B球拋出后經(jīng)過時(shí)間t線被拉直，則有：
(h0＋vAByt)2＋s02＝L2(2分)
解得：t＝0.2s．(1分)
(2)至線拉直A球運(yùn)動的總時(shí)間：
tA＝t0＋t＝1s(2分)
故A球的水平位移sA＝v0tA＝4.5m(2分)
B球的水平位移sB＝v0t＝0.9m(1分)
[答案](1)0.2s(2)4.5m0.9m
15．(12分)光滑平行的金屬導(dǎo)軌MN和PQ的間距L＝1.0m，它們與水平面之間的夾角α＝30°，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，M、P間連接有阻值R＝2.0Ω的電阻，其他電阻不計(jì)，質(zhì)量m＝2.0kg的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，如圖甲所示．用恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab，使其由靜止開始運(yùn)動，其v－t圖象如圖乙所示．取g＝10m/s2，設(shè)導(dǎo)軌足夠長．
(1)求恒力F的大?。?br> (2)金屬桿的速度為2.0m/s時(shí)，加速度為多大？
(3)根據(jù)v－t圖象估算在前0.8s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量．
【解析】(1)由圖乙知，桿運(yùn)動的最大速度vm＝4m/s(2分)
此時(shí)有：F＝mgsinα＋F安
＝mgsinα＋B2L2vmR(1分)
代入數(shù)據(jù)得：F＝18N．(1分)
(2)對桿進(jìn)行受力分析，如圖丙所示，由牛頓第二定律可得：
丙
F－F安－mgsinα＝ma(1分)
a＝F－B2L2vR－mgsinαm
代入數(shù)據(jù)得：a＝2.0m/s2．(1分)
(3)由圖乙可知，0.8s末金屬桿的速度v1＝2.2m/s(1分)
前0.8s內(nèi)圖線與t軸所包圍的小方格的個(gè)數(shù)約為27，面積為27×0.2×0.2＝1.08，即前0.8s內(nèi)金屬桿的位移為：
s＝1.08m(2分)
由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律得：
Q＝Fs－mgssinα－12mv12(2分)
代入數(shù)據(jù)得：Q＝3.80J．(1分)
[答案](1)18N(2)2.0m/s2(3)3.80J
16．(12分)為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積S＝0.04m2的金屬板，間距L＝0.05m，當(dāng)連接到U＝2500V的高壓電源正負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場，如圖所示．現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每1m3有煙塵顆粒1×1013個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒的帶電荷量q＝＋1.0×10－17C，質(zhì)量m＝2.0×10－15kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受的重力．問合上開關(guān)后：
(1)經(jīng)過多長時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附？
(2)除塵過程中電場力對煙塵顆粒共做了多少功？
(3)經(jīng)過多長時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動能達(dá)到最大？
【解析】(1)由題意可知，只要位于上板表面的煙塵能被吸附到下板，煙塵即被認(rèn)為全部吸收．設(shè)經(jīng)過時(shí)間t煙塵顆粒可以被全部吸附，煙塵所受的電場力F＝qUL(1分)
L＝12at2＝12Fmt2＝qUt22mL(2分)
得：t＝2mqUL＝0.02s．(1分)
(2)由于板間煙塵顆粒均勻分布，可以認(rèn)為煙塵的質(zhì)心位于板間中點(diǎn)位置，因此，除塵過程中電場力對煙塵所做的總功為：
W＝12NSLqU＝2.5×10－4J．(3分)
(3)設(shè)煙塵顆粒下落的距離為x，則板內(nèi)煙塵的總動能為：
Ek＝12mv2NS(L－x)＝qULxNS(L－x)(1分)
當(dāng)x＝L2時(shí)，Ek達(dá)最大(1分)
又x＝12at12(1分)
所以t1＝2xa＝mqUL＝0.014s．(2分)
[答案](1)0.02s(2)2.5×10－4J(3)0.014s

相關(guān)閱讀

高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料018

§6.8.《圓周運(yùn)動中的臨界問題》學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.熟練處理水平面內(nèi)的臨界問題
2.掌握豎直面內(nèi)的臨界問題
【自主學(xué)習(xí)】
一．水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動
例1：如圖8—1所示水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物快，當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r時(shí),若物塊始終相對轉(zhuǎn)盤靜止，物塊和轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是正壓力的倍，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的最大角速度是多大？
拓展：如o點(diǎn)與物塊連接一細(xì)線，求當(dāng)①1=時(shí)，細(xì)線的拉力T②2=時(shí)，細(xì)線的拉力T

圖8—1
注：分析物體恰能做圓周運(yùn)動的受力特點(diǎn)是關(guān)鍵
二．豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動中的臨界問題

圖8—2甲圖8—2乙圖8—3甲圖8—3乙
1．如圖8—2甲、乙所示，沒有支撐物的小球在豎直平面作圓周運(yùn)動過最高點(diǎn)的情況
○1臨界條件
○2能過最高點(diǎn)的條件，此時(shí)繩或軌道對球分別產(chǎn)生______________
○3不能過最高點(diǎn)的條件
2．如圖8—3甲、乙所示，為有支撐物的小球在豎直平面做圓周運(yùn)動過最高點(diǎn)的情況
豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動，往往是典型的變速圓周運(yùn)動。對于物體在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動問題，中學(xué)階段只分析通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)，下面對這類問題進(jìn)行簡要分析。
○1能過最高點(diǎn)的條件，此時(shí)桿對球的作用力
○2當(dāng)0V時(shí)，桿對小球，其大小
當(dāng)v=時(shí)，桿對小球
當(dāng)v時(shí)，桿對小球的力為其大小為____________
討論：繩與桿對小球的作用力有什么不同？

例2．長度為L=0.50m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m=3.0kg的小球，如圖8—4所示，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0m/s，（g=10m/s）則此時(shí)細(xì)桿OA受的（）
A.6.0N的拉力B.6.0N的壓力C.24N的壓力D.24N的拉力
【針對訓(xùn)練】
1．汽車與路面的動摩擦因數(shù)為，公路某轉(zhuǎn)彎處半徑為R（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）問：若路面水平，汽車轉(zhuǎn)彎不發(fā)生側(cè)滑，汽車最大速度應(yīng)為多少？
2．長為L的細(xì)繩，一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定于某點(diǎn)，當(dāng)繩豎直時(shí)小球靜止，現(xiàn)給小球一水平初速度v，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，并且剛好過最高點(diǎn)，則下列說法中正確的是：（）
A.小球過最高點(diǎn)時(shí)速度為零
B.小球開始運(yùn)動時(shí)繩對小球的拉力為m
C.小球過最高點(diǎn)時(shí)繩對小的拉力mg
D.小球過最高點(diǎn)時(shí)速度大小為
3.如圖8—5所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動，先給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動。圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),則桿對小球的作用力可能是：()
A．a(chǎn)處為拉力b處為拉力
B.a處為拉力b處為推力
C.a處為推力b處為拉力
D.a處為推力b處為拉力
A
圖8—4圖8—5

4．以下說法中正確的是：（）
A.在光滑的水平冰面上，汽車可以轉(zhuǎn)彎
B.火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時(shí)，內(nèi)軌將會受壓力作用
C.飛機(jī)在空中沿半徑為R的水平圓周盤旋時(shí)，飛機(jī)的翅膀一定處于傾斜狀態(tài)
D.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力由司機(jī)轉(zhuǎn)動方向盤所提供的力
【能力訓(xùn)練】
1.如圖8—6所示A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上，動摩擦因數(shù)均為，A的質(zhì)量為2m，B、C質(zhì)量均為m，A、B離軸為R,C離軸為2R，則當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時(shí)，（設(shè)A、B、C都沒有滑動）：（）
A.C物的向心加速度最大B.B物的靜摩擦力最小
C.當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時(shí)，C比A先滑動D.當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時(shí)，B比A先滑動
2．如圖8—7所示，物體與圓筒壁的動摩擦因數(shù)為，圓筒的半徑為R，若要物體不滑下，圓筒的角速度至少為：（）
A.B.C.D.

圖8—6圖8—7圖8—8
3.把盛水的水桶拴在長為L的繩子一端，使這水桶在豎直平面做圓周運(yùn)動，要使水桶轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)不從桶里流出來，這時(shí)水桶的線速度至少應(yīng)該是：（）
A.B.C.D.2E.0
4．如圖8—8所示，小球在光華圓環(huán)內(nèi)滾動，且剛好通過最高點(diǎn)，則求在最低點(diǎn)的速率為：（）
A.4grB.2C.2grD.
5．汽車在傾斜的彎道上拐彎，彎道的傾角為，半徑為r，則汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是：（）
A.B.C.D.
6．如圖8—9所示，長為L的輕桿一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，關(guān)于小球在過最高點(diǎn)的速度,下列敘述中正確的是：（）
A.的極小值為
B.由零逐漸增大，向心力也逐漸增大
C.當(dāng)由值逐漸增大時(shí)，桿對小球的彈力也逐漸增大
D.當(dāng)由值逐漸減小時(shí)，桿對小球的彈力也逐漸增大
7．如圖8—10所示，質(zhì)量為m的物體隨水平傳送帶一起勻速運(yùn)動,A為傳送帶的終端皮帶輪，皮帶輪半徑為r，要使物體通過終端時(shí)，能水平拋出，皮帶輪的轉(zhuǎn)速至少為：（）
A.B.C.D.
8．用絕緣細(xì)線拴住一帶正電的小球，在方向豎直向上的勻強(qiáng)電場中的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，則正確的說法是：（）
A.當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a時(shí)，線的張力一定最小
B.當(dāng)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)b時(shí)，小球的速度一定最大
C.小球可能做勻速圓周運(yùn)動
D.小球不可能做勻速圓周運(yùn)動A
m

aa

圖8—9圖8—10圖8—11

9．童非，江西人，中國著名體操運(yùn)動員，首次在單杠項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“單臂大回環(huán)”，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動，假設(shè)童非質(zhì)量為65kg，那么，在完成“單臂大回環(huán)”的過程中，童非的單臂至少要能夠承受多大的力？(g=10m/s)

10．如圖8—11所示，質(zhì)量為m=100g的小物塊，從距地面h=2.0m出的斜軌道上由靜止開始下滑，與斜軌道相接的是半徑r=0.4m的圓軌道，若物體運(yùn)動到圓軌道的最高點(diǎn)A時(shí)，物塊對軌道恰好無壓力，求物塊從開始下滑到A點(diǎn)的運(yùn)動過程中克服阻力做的功。(g=10m/s)
【學(xué)后反思】
___________________________________________________________________________________________________________________。

《圓周運(yùn)動中的臨界問題》學(xué)案參考答案:
例1=拓展:○1T1=0○2T=例2.B
針對訓(xùn)練:1.V=2.D3.AB4.BC
能力訓(xùn)練：1.ABC2.D3.A4.D5.C6.BC7.C8.C9.5mg10.1J

高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料013

第五章曲線運(yùn)動
§5.1曲線運(yùn)動
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道曲線運(yùn)動的方向，理解曲線運(yùn)動的性質(zhì)
2、知道曲線運(yùn)動的條件，會確定軌跡彎曲方向與受力方向的關(guān)系
【自主學(xué)習(xí)】
1、曲線運(yùn)動：__________________________________________________________
2、曲線運(yùn)動的性質(zhì)：
（1）曲線運(yùn)動中運(yùn)動的方向時(shí)刻_______（變、不變、），質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻（某一點(diǎn)）的速度方向是沿__________________________________________，并指向運(yùn)動的一側(cè)。
（2）曲線運(yùn)動一定是________運(yùn)動，一定具有_________。
（3）常見的曲線運(yùn)動有：________________________________________________
3、曲線運(yùn)動的條件：
（1）運(yùn)動速度方向與加速度的方向共線時(shí)，運(yùn)動軌跡是___________
（2）運(yùn)動速度方向與加速度的方向不共線，且合力為定值，運(yùn)動為_________運(yùn)動，如：____________________________
（3）運(yùn)動速度方向與加速度的方向不共線，且合力不為定值，運(yùn)動為___________運(yùn)動，如：_____________________________________
4、曲線運(yùn)動速度大小、方向的的判定：
（1）當(dāng)力的方向與速度垂直時(shí)：速度的大小_______（變、不變、可能變），軌跡向________彎曲；
（2）當(dāng)力的方向與速度成銳角時(shí)：速度的大小________（變大、不變、變小），軌跡向_____________彎曲；
（3）力的方向與速度成鈍角時(shí)：速度的大小___________（變大、不變、變?。?，軌跡向___________________彎曲；
【典型例題】
例題1、已知物體運(yùn)動的初速度v的方向及受恒力的方向如圖所示，則圖6-1-1中可能正確的運(yùn)動軌跡是：
6-1-1

解析:

例題2、一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)互成銳角的F1和F2的作用，有靜止開始運(yùn)動，若運(yùn)動中保持力的方向不變，但F1突然增大到F1+F，則此質(zhì)點(diǎn)以后做_______________________
解析：

例題3、一個(gè)帶正小球自由下落一段時(shí)間以后，進(jìn)入一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場中，則小球的運(yùn)動軌跡是下列哪個(gè)？
6-1-2
例題4、一個(gè)物體在光滑的水平面上以v做曲線運(yùn)動，已知運(yùn)動過程中只受一個(gè)恒力作用，運(yùn)動軌跡如圖所示，則，自M到N的過程速度大小的變化為________________________請做圖分析:
6-1-3
【針對訓(xùn)練】
1．關(guān)于曲線運(yùn)動的速度，下列說法正確的是：()
A、速度的大小與方向都在時(shí)刻變化
B、速度的大小不斷發(fā)生變化，速度的方向不一定發(fā)生變化
C、速度的方向不斷發(fā)生變化，速度的大小不一定發(fā)生變化
D、質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向
2、下列敘述正確的是：()
A、物體在恒力作用下不可能作曲線運(yùn)動
B、物體在變力作用下不可能作直線運(yùn)動
C、物體在變力或恒力作用下都有可能作曲線運(yùn)動
D、物體在變力或恒力作用下都可能作直線運(yùn)動
3、下列關(guān)于力和運(yùn)動關(guān)系的說法中，正確的上：(）
A．物體做曲線運(yùn)動，一定受到了力的作用
B．物體做勻速運(yùn)動，一定沒有力作用在物體上
C．物體運(yùn)動狀態(tài)變化，一定受到了力的作用
D．物體受到摩擦力作用，運(yùn)動狀態(tài)一定會發(fā)生改變
4、．一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)互成銳角的力F1和F2作用，由靜止開始運(yùn)動，若運(yùn)動中保持二力方向不變，但F1突然增大到F1+△F，則質(zhì)點(diǎn)此后：()
A.一定做勻變速曲線運(yùn)動B．在相等的時(shí)間里速度的變化不一定相等
C.可能做勻速直線運(yùn)動D．可能做變加速曲線運(yùn)動
5、下列曲線運(yùn)動的說法中正確的是：（）
A、速率不變的曲線運(yùn)動是沒有加速度的B、曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動
C、變速運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動D、曲線運(yùn)動一定有加速度，且一定是勻加速曲線運(yùn)動
6、物體受到的合外力方向與運(yùn)動方向關(guān)系，正確說法是：()
A、相同時(shí)物體做加速直線運(yùn)動B、成銳角時(shí)物體做加速曲線運(yùn)動
C、成鈍角時(shí)物體做加速曲線運(yùn)動D、如果一垂直，物體則做速率不變的曲線運(yùn)動
7．某質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動時(shí):()
A．在某一點(diǎn)的速度方向是該點(diǎn)曲線的切線方向
B．在任意時(shí)間內(nèi)位移的大小總是大于路程
C．在任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)受到的合外力不可能為零
D、速度的方向與合外力的方向必不在一直線上
8、.某質(zhì)點(diǎn)在恒力F作用下從A點(diǎn)沿圖1中曲線運(yùn)動到B點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)后，質(zhì)點(diǎn)受到的力大小仍為F，但方向相反，則它從B點(diǎn)開始的運(yùn)動軌跡可能是圖中的：()
A.曲線aB.曲線b
C.曲線CD.以上三條曲線都不可能

【學(xué)后反思】
___________________________________________________________________________________________________________________。

§5.1【參考答案】
典型例題:例1、B例2、勻變速曲線運(yùn)動例3、B(5)y=x2/36例4、自M到N速度變大（因?yàn)樗俣扰c力的夾角為銳角）
針對訓(xùn)練：1、CD2、CD3、AC4、A5、B6、ABD7、ACD、8、A

高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料021

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容，幫助教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。關(guān)于好的教案要怎么樣去寫呢？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料021》，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

高考物理實(shí)驗(yàn)
知識網(wǎng)絡(luò)
考點(diǎn)預(yù)測
物理實(shí)驗(yàn)是高考的主要內(nèi)容之一．《考試大綱》就高考物理實(shí)驗(yàn)共列出19個(gè)考點(diǎn)，其中力學(xué)8個(gè)、熱學(xué)1個(gè)、電學(xué)8個(gè)、光學(xué)2個(gè)．要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧測力計(jì)、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等，并且對實(shí)驗(yàn)誤差問題提出了更明確的要求．
一、《考試大綱》中的實(shí)驗(yàn)與探究能力要求
能夠獨(dú)立完成“物理知識表”中所列的實(shí)驗(yàn)，能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，能理解?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件．會使用儀器，會觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論．能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，能靈活地應(yīng)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題．
二、實(shí)驗(yàn)題的主要特點(diǎn)
物理實(shí)驗(yàn)?zāi)昴昕?，年年有變化．從近年的?shí)驗(yàn)題來看，其顯著特點(diǎn)體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面．
(1)從簡單的背誦實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向分析、理解實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理是物理實(shí)驗(yàn)的靈魂．近年來，高考物理實(shí)驗(yàn)題既不是簡單地回答“是什么”，也不是背誦“該怎樣”，而是從物理實(shí)驗(yàn)情境中理解“為什么”，通過分析推理判斷“確實(shí)是什么”，進(jìn)而了解物理實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)．
(2)從既定的課本學(xué)生實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向變化的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
只有創(chuàng)新，試題才有魅力；也只有變化，才能永葆實(shí)驗(yàn)考核的活力．近年來，既定刻板的學(xué)生實(shí)驗(yàn)已經(jīng)從高考物理實(shí)驗(yàn)題中淡出，取而代之的是學(xué)生尚未接觸過的要通過解讀物理原理的新穎實(shí)驗(yàn)(如應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性、專題性實(shí)驗(yàn)等)．創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)題可以使能力考核真正落到實(shí)處．
要點(diǎn)歸納
一、實(shí)驗(yàn)題的歸納與說明
歸類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容說明
應(yīng)
用
性
實(shí)
驗(yàn)1．游標(biāo)卡尺的使用測量原理、使用方法；10分度、20分度、50分度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等
2．螺旋測微器的使用構(gòu)造、原理、使用方法、正確讀數(shù)等
3．練習(xí)使用示波器面板上各個(gè)旋鈕或開關(guān)的作用；調(diào)試方法；觀察正弦波的波形等
4．傳感器的簡單應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換和熱電轉(zhuǎn)換及其簡單應(yīng)用；光電計(jì)數(shù)的簡單了解等
驗(yàn)
證
性
實(shí)
驗(yàn)5．驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)的等效思想；作圖法等
6．驗(yàn)證動量守恒定律用平拋實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；轉(zhuǎn)化要驗(yàn)證的等效表達(dá)式；對暫態(tài)過程分階段測量等
7．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律用自由落體進(jìn)行驗(yàn)證；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺等
測
量
性
實(shí)
驗(yàn)8．用單擺測定重力加速度使用刻度尺和秒表；實(shí)驗(yàn)操作要求等
9．用油膜法估測分子的大小溶液的配制；油膜面積的估算方法等
10．測定金屬的電阻率使用刻度尺和螺旋測微器；電流表、電壓表量程的選擇；測量電路的選取與連接等
11．把電流表改裝為電壓表“半偏法”的設(shè)計(jì)思想與誤差分析；計(jì)算分壓電阻；改裝表的校對與百分誤差等
12．測定電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)電路的選取與連接；作圖法求解的方法等
13．測定玻璃的折射率用插針法測定；畫光路圖等
14．用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)；分劃板的使用等
研
究
性
實(shí)
驗(yàn)15．研究勻變速直線運(yùn)動明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；用刻度尺測量、分析所打的紙帶來計(jì)算加速度等
16．研究平拋物體的運(yùn)動用平拋實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；研究的目的和方法；描繪平拋軌跡；計(jì)算平拋物體的初速度等
17．用描跡法畫出電場中平面上的等勢線用恒定電流場模擬靜電場；尋找等電勢點(diǎn)的方法；描跡的方法等
18．描繪小電珠的伏安特性曲線使用電流表、電壓表、滑動變阻器；電路的選取與連接；描繪U－I圖象并分析曲線非線性的原因等
探
究
性
實(shí)
驗(yàn)19．探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理和方法；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析；實(shí)驗(yàn)結(jié)論的描述與表達(dá)形式等
20．用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件多用電表的使用與讀數(shù)；探索的思路；測量過程中的分析與判斷等
二、物理實(shí)驗(yàn)的基本思想方法
1．等效法
等效法是科學(xué)研究中常用的一種思維方法．對一些復(fù)雜問題采用等效法，可將其變換成理想的、簡單的、已知規(guī)律的過程來處理，常使問題的解決得以簡化．因此，等效法也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法．如在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，要求用一個(gè)彈簧秤單獨(dú)拉橡皮條時(shí)，要與用兩個(gè)互成角度的彈簧秤同時(shí)拉橡皮條時(shí)產(chǎn)生的效果相同——使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置O，即要在合力與兩分力等效的條件下，才能找出它們之間合成與分解時(shí)所遵循的關(guān)系——平行四邊形定則．又如在“驗(yàn)證動量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)木板的傾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物體不受摩擦力作用．還有，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電流表的改裝、用替換法測電阻等，都是等效法的應(yīng)用．
2．轉(zhuǎn)換法
將某些不易顯示、不易直接測量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于測量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法(間接測量法)．轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)常用的方法．如：彈簧測力計(jì)是把力的大小轉(zhuǎn)換為彈簧的伸長量；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是把流逝的時(shí)間轉(zhuǎn)換成振針的周期性振動；電流表是利用電流在磁場中受力，把電流轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角；用單擺測定重力加速度g是通過公式T＝2πLg把g的測量轉(zhuǎn)換為T和L的測量，等等．
3．留跡法
留跡法是利用某些特殊的手段，把一些瞬間即逝的現(xiàn)象(如位置、軌跡等)記錄下來，以便于此后對其進(jìn)行仔細(xì)研究的一種方法．留跡法也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法．如：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)跡記錄小車的位移與時(shí)間之間的關(guān)系；用描跡法描繪平拋運(yùn)動的軌跡；在“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，用大頭針的插孔顯示入射光線和出射光線的方位；在描繪電場中等勢線的實(shí)驗(yàn)中，用探針通過復(fù)寫紙?jiān)诎准埳狭粝碌暮圹E記錄等勢點(diǎn)的位置等等，都是留跡法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．
4．累積法
累積法是把某些難以直接準(zhǔn)確測量的微小量累積后測量，以提高測量的準(zhǔn)確度的一種實(shí)驗(yàn)方法．如：在缺乏高精密度的測量儀器的情況下測細(xì)金屬絲的直徑，常把細(xì)金屬絲繞在圓柱體上測若干匝的總長度，然后除以匝數(shù)就可求出細(xì)金屬絲的直徑；測一張薄紙的厚度時(shí)，常先測出若干頁紙的總厚度，再除以被測頁數(shù)即所求每頁紙的厚度；在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，單擺周期的測定就是通過測單擺完成多次全振動的總時(shí)間除以全振動的次數(shù)，以減小個(gè)人反應(yīng)時(shí)間造成的誤差影響等．
5．模擬法
模擬法是一種間接實(shí)驗(yàn)方法，它是通過與原型相似的模型來說明原型的規(guī)律性的．模擬法在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的典型應(yīng)用是“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”這一實(shí)驗(yàn)，由于直接描繪靜電場的等勢線很困難，而恒定電流的電場與靜電場相似，所以用恒定電流的電場來模擬靜電場，通過它來了解靜電場中等勢線的分布情況．
6．控制變量法
在多因素的實(shí)驗(yàn)中，可以先控制一些量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響．如在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，可以先保持質(zhì)量一定，研究加速度和力的關(guān)系；再保持力一定，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系；最后綜合得出加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系．
三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法
1．列表法
在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，常常將數(shù)據(jù)列成表格．?dāng)?shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間聯(lián)系的規(guī)律性．
列表的要求：
(1)寫明表的標(biāo)題或加上必要的說明；
(2)必須交代清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位；
(3)表中數(shù)據(jù)應(yīng)是正確反映測量結(jié)果的有效數(shù)字．
2．平均值法
現(xiàn)行教材中只介紹了算術(shù)平均值，即把測定的數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量的次數(shù)．必須注意的是，求平均值時(shí)應(yīng)該按測量儀器的精確度決定應(yīng)保留的有效數(shù)字的位數(shù)．
3．圖象法
圖象法是物理實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法．圖象法的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便．在探索物理量之間的關(guān)系時(shí)，由圖象可以直觀地看出物理量之間的函數(shù)關(guān)系或變化趨勢，由此建立經(jīng)驗(yàn)公式．
作圖的規(guī)則：
(1)作圖一定要用坐標(biāo)紙，坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定；
(2)要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值；
(3)圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè)；
(4)作圖時(shí)常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化，即“變曲為直”．
雖然圖象法有許多優(yōu)點(diǎn)，但在圖紙上連線時(shí)有較大的主觀任意性，另外連線的粗細(xì)、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都對結(jié)果的準(zhǔn)確性有影響．
四、實(shí)驗(yàn)誤差的分析及減小誤差的方法
中學(xué)物理中只要求初步了解絕對誤差與相對誤差、偶然誤差與系統(tǒng)誤差的概念，以及能定性地分析一些實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因．
(1)絕對誤差與相對誤差
設(shè)某物理量的真實(shí)值為A0，測量值為A，則絕對誤差為ΔA＝|A－A0|，相對誤差為ΔAA0＝|A－A0|A0．
(2)偶然誤差與系統(tǒng)誤差
偶然誤差是由于各種偶然因素對實(shí)驗(yàn)的影響而產(chǎn)生的．偶然誤差具有隨機(jī)性，有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，所以可以通過多次測量求平均值的方法減小偶然誤差．
系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不夠精確，或?qū)嶒?yàn)方法粗略，或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的．它的特點(diǎn)是使測量值總是偏大或總是偏小．所以，采用多次測量求平均值的方法不能減小系統(tǒng)誤差．要減小系統(tǒng)誤差，必須校準(zhǔn)儀器，或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，或設(shè)計(jì)在原理上更為完善的實(shí)驗(yàn)方案．
課本上的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中就有不少減小實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的方法和措施．譬如，在“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，若使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量，由于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針與紙帶之間有較大的且不連續(xù)、不均勻的阻力作用，會給加速度的測定帶來較大的系統(tǒng)誤差；若改用電火花計(jì)時(shí)器，就可以使這一阻力大為減小，從而減小加速度測定的系統(tǒng)誤差．再如：在用伏安法測電阻時(shí)，為減小電阻測量的系統(tǒng)誤差，就要根據(jù)待測電阻阻值的大小考慮是采用電流表的外接法還是內(nèi)接法；在用半偏法測電流表的內(nèi)阻時(shí)(如圖7－1所示)，為減小測量的系統(tǒng)誤差，就要使電源的電動勢盡量大，使表滿偏時(shí)限流電阻R比半偏時(shí)并聯(lián)在電流表兩端的電阻箱R′的阻值大得多．
圖7－1
五、電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路的基本結(jié)構(gòu)及構(gòu)思的一般程序
1．電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路的基本結(jié)構(gòu)
一個(gè)完整的電學(xué)實(shí)驗(yàn)電路往往包括測量電路與控制電路兩部分．
測量電路：指體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理和測量方法的那部分電路，通常由電表、被測元件、電阻箱等構(gòu)成．
控制電路：指提供電能、控制和調(diào)節(jié)電流(電壓)大小的那部分電路，通常由電源、開關(guān)、滑動變阻器等構(gòu)成．
有些實(shí)驗(yàn)電路的測量電路與控制電路渾然一體，不存在明顯的分界．如“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)電路．
2．實(shí)驗(yàn)電路構(gòu)思的一般程序
(1)審題
①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br> ②給定器材的性能參數(shù)．
(2)電表的選擇
根據(jù)被測電阻及給定電源的相關(guān)信息，如電源的電動勢、被測電阻的阻值范圍和額定電流等，估算出被測電阻的端電壓及通過它的電流的最大值，以此為依據(jù)，選定量程適當(dāng)?shù)碾姳恚?br> (3)測量電路的選擇
根據(jù)所選定的電表以及被測電阻的情況，選擇測量電路(估算法、試觸法)．
(4)控制電路的選擇
通常優(yōu)先考慮限流式電路，但在下列三種情形下，應(yīng)選擇分壓式電路：
①“限不住”電流，即給定的滑動變阻器阻值偏小，即使把阻值調(diào)至最大，電路中的電流也會超過最大允許值；
②給定的滑動變阻器的阻值R太小，即RRx，調(diào)節(jié)滑動變阻器時(shí)，對電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍太小；
③實(shí)驗(yàn)要求電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，甚至表明要求使電壓從零開始變化．
如描繪小電珠的伏安特性曲線、電壓表的校對等實(shí)驗(yàn)，通常情況下都采用分壓式電路．
(5)滑動變阻器的選擇
根據(jù)所確定的控制電路可選定滑動變阻器．
①限流式電路對滑動變阻器的要求：
a．能“限住”電流，且保證不被燒壞；
b．阻值不宜太大或太小，有一定的調(diào)節(jié)空間，一般選擇阻值與負(fù)載阻值相近的變阻器．
②分壓式電路對滑動變阻器的要求：
電阻較小而額定電流較大，I額＞ER(R為變阻器的總電阻)．
3．電表的反常規(guī)用法
其實(shí)，電流表、電壓表如果知道其內(nèi)阻，它們的功能就不僅僅是測電流或電壓．因此，如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”．
熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)
一、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)
1．所謂應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)，就是以熟悉和掌握實(shí)驗(yàn)儀器的具體使用及其在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用為目的的一類實(shí)驗(yàn)；或者用實(shí)驗(yàn)方法取得第一手資料，然后用物理概念、規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)，并以解決實(shí)際問題為主要目的的實(shí)驗(yàn)．主要有：
①儀器的正確操作與使用，如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電流表、電壓表、多用電表、示波器等，在實(shí)驗(yàn)中能正確地使用它們是十分重要的(考核操作、觀察能力)；
②物理知識的實(shí)際應(yīng)用，如科技、交通、生產(chǎn)、生活、體育等諸多方面都有物理實(shí)驗(yàn)的具體應(yīng)用問題．
2．應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)題一般分為上面兩大類，解答時(shí)可從以下兩方面入手．
(1)熟悉儀器并正確使用
實(shí)驗(yàn)儀器名目繁多，具體應(yīng)用因題而異，所以，熟悉使用儀器是最基本的應(yīng)用．如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的正確安裝和使用，滑動變阻器在電路中起限流和分壓作用的不同接法，多用電表測不同物理量的調(diào)試等，只有熟悉它們，才能正確使用它們．熟悉儀器，主要是了解儀器的結(jié)構(gòu)、性能、量程、工作原理、使用方法、注意事項(xiàng)，如何排除故障、正確讀數(shù)和調(diào)試，使用后如何保管等．
(2)理解實(shí)驗(yàn)原理
面對應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)題，我們一定要通過審題，迅速地理解其實(shí)驗(yàn)原理，這樣才能將實(shí)際問題模型化，運(yùn)用有關(guān)規(guī)律去研究它．
具體地說，應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)題的依托仍然是物理知識、實(shí)驗(yàn)的能力要求等．解答時(shí)不外乎抓住以下幾點(diǎn)：①明確實(shí)驗(yàn)應(yīng)該解決什么實(shí)際問題(分清力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等不同實(shí)際問題)；②明確實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)際問題之間的關(guān)系(直接還是間接)；③明確是否僅用本實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到解決問題的目的，即是否還要聯(lián)系其他物理知識，包括數(shù)學(xué)知識；④明確是否需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；⑤明確實(shí)際問題的最終結(jié)果．
●例1新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)．通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三種規(guī)格；新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．圖7－2就是一個(gè)“39mm等分成20份”的新式游標(biāo)卡尺．
圖7－2
(1)它的準(zhǔn)確度是__________mm．
(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖6－1所示，正確的讀數(shù)是__________cm．
【解析】(1)游標(biāo)上20格對應(yīng)的長度為39mm，即每格長為1.95mm，游標(biāo)上每格比主尺上每兩格小Δx＝0.05mm，故準(zhǔn)確度為0.05mm．
(2)這種游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法為：主尺讀數(shù)＋游標(biāo)對準(zhǔn)刻度×Δx＝3cm＋6×0.005cm＝3.030cm．
[答案](1)0.05(2)3.030
【點(diǎn)評】游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的使用在高考題中頻繁出現(xiàn)．對游標(biāo)卡尺的使用要特別注意以下兩點(diǎn)：
①深刻理解它的原理：通過游標(biāo)更準(zhǔn)確地量出“0”刻度與左側(cè)刻度之間的間距——游標(biāo)對準(zhǔn)刻度×Δx；
②讀準(zhǔn)有效數(shù)據(jù)．
●例2圖7－3為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內(nèi)阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大值為10kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是________色．按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________kΩ．若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池的電動勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將__________(填“變大”、“變小”或“不變”)．
[2009年高考天津理綜卷]
圖7－3
[答案]紅5變大
【點(diǎn)評】歐姆表的原理就是閉合電路的歐姆定律，可以作為結(jié)論的是：歐姆表正中央的刻度值等于歐姆表的內(nèi)阻．
二、測量性實(shí)驗(yàn)Ⅰ
所謂測量性實(shí)驗(yàn)，就是以測量一些物理量的具體、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)為主要目的的一類實(shí)驗(yàn)，可用儀器、儀表直接讀取數(shù)據(jù)，或者根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按物理原理測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的具體數(shù)值．測量性實(shí)驗(yàn)又稱測定性實(shí)驗(yàn)，如“用單擺測定重力加速度”、“用油膜法估測分子的大小”、“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等．
●例3如圖7－3所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度．
圖7－4
(1)所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需________(填字母代號)中的器材．
A．直流電源、天平及砝碼
B．直流電流、毫米刻度尺
C．交流電源、天平及砝碼
D．交流電源、毫米刻度尺
(2)通過作圖的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v－t圖象外，還可作__________圖象，其縱軸表示的是__________，橫軸表示的是__________．
[2009年高考天津理綜卷]
[答案](1)D(2)v22－h(huán)速度平方的二分之一重物下落的高度
【點(diǎn)評】①高中物理中講述了許多種測量重力加速度的方法，如單擺法、自由落體法、滴水法、阿特伍德機(jī)法等．
②圖象法是常用的處理數(shù)據(jù)的方法，其優(yōu)點(diǎn)是直觀、準(zhǔn)確，還能容易地剔除錯(cuò)誤的測量數(shù)據(jù)．
●例4現(xiàn)要測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r(E約為4.5V，r約為1.5Ω)，已有下列器材：量程為3V的理想電壓表，量程為0.5A的電流表(具有一定內(nèi)阻)，固定電阻R＝40Ω，滑動變阻器R′，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．
(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖．圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標(biāo)出．
(2)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表的示數(shù)為I1時(shí)，電壓表的示數(shù)為U1；當(dāng)電流表的示數(shù)為I2時(shí)，電壓表的示數(shù)為U2．由此可求出，E＝__________，r＝__________．(用I1、I2、U1、U2及R表示)
【解析】本題是常規(guī)伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的情境變式題，本題與課本上實(shí)驗(yàn)的區(qū)別是電源的電動勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個(gè)阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情境變式題“遷移”到學(xué)過的實(shí)驗(yàn)上．把固定電阻接在電源的旁邊，將其等效成電源的內(nèi)阻即可(如圖甲所示)，再把電壓表跨接在它們的兩側(cè)．顯然，“內(nèi)阻增大，內(nèi)電壓便增大”，電壓表所測量的外電壓相應(yīng)的減小，通過定量計(jì)算，符合實(shí)驗(yàn)測量的要求．這樣，一個(gè)新的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)又回歸到課本實(shí)驗(yàn)上了．
甲
(1)實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖乙所示．
乙
(2)根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，給定的電源B的電動勢E及內(nèi)阻r是一定的，I和U都隨滑動變阻器R′的阻值的改變而改變，只要改變R′的阻值，即可測出兩組I、U數(shù)據(jù)，列方程組得：
E＝U1＋I(xiàn)1(R＋r)
E＝U2＋I(xiàn)2(R＋r)
解得：E＝I1U2－I2U1I1－I2，r＝U2－U1I1－I2－R．
[答案](1)如圖乙所示
(2)I1U2－I2U1I1－I2U2－U1I1－I2－R
【點(diǎn)評】本題所提供的理想電壓表的量程小于被測電源的電動勢，需要學(xué)生打破課本實(shí)驗(yàn)的思維定式，從方法上進(jìn)行創(chuàng)新，運(yùn)用所提供的器材創(chuàng)造性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．
三、測量性實(shí)驗(yàn)Ⅱ：“伏安法測電阻”規(guī)律匯總
縱觀近幾年的實(shí)驗(yàn)題，題目年年翻新，沒有一個(gè)照搬課本中的實(shí)驗(yàn)，全是對原有實(shí)驗(yàn)的改造、改進(jìn)，甚至創(chuàng)新，但題目涉及的基本知識和基本技能仍然立足于課本實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)題作為考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠行緩胶椭匾侄?，在高考試題中一直占有相當(dāng)大的比重，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)因其實(shí)驗(yàn)理論、步驟的完整性及與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合的緊密性，成了高考實(shí)驗(yàn)考查的重中之重，測量電阻成為高考考查的焦點(diǎn)．伏安法測電阻是測量電阻最基本的方法，常涉及電流表內(nèi)外接法的選擇與滑動變阻器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統(tǒng)誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數(shù)據(jù)．另外，考題還常設(shè)置障礙讓考生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及提供的儀器，發(fā)揮思維遷移，將已學(xué)過的電學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)方法靈活地運(yùn)用到新情境中去．這樣，就有效地考查了考生設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力．
一、伏安法測電阻的基本原理
1．基本原理
伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律R＝UI，只要測出元件兩端的電壓和通過的電流，即可由歐姆定律計(jì)算出該元件的阻值．
2．測量電路的系統(tǒng)誤差
(1)當(dāng)Rx遠(yuǎn)大于RA或臨界阻值RARVRx時(shí)，采用電流表內(nèi)接(如圖7－5所示)．采用電流表內(nèi)接時(shí)，系統(tǒng)誤差使得電阻的測量值大于真實(shí)值，即R測R真．
圖7－5
(2)當(dāng)Rx遠(yuǎn)小于RV或臨界阻值RARVRx時(shí)，采用電流表外接(如圖7－6所示)．采用電流表外接時(shí)，系統(tǒng)誤差使得電阻的測量值小于真實(shí)值，即R測R真．
圖7－6
3．控制電路的安全及偶然誤差
根據(jù)電路中各元件的安全要求及電壓調(diào)節(jié)的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇．
(1)滑動變阻器限流接法(如圖7－7所示)．一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小，結(jié)構(gòu)連接簡單，應(yīng)優(yōu)先考慮限流連接方式．限流接法適合測量小電阻和與變阻器總電阻相比差不多或還小的電阻．
圖7－7
(2)滑動變阻器分壓接法(如圖7－8所示)．當(dāng)采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時(shí)，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式；當(dāng)用電器的電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總電阻值，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))時(shí)，必須選用滑動變阻器的分壓接法；要求某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時(shí)，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式．
圖7－8
4．常見的測量電阻的方法
●例5從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測量電流表的內(nèi)阻r1．要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)．
(1)畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號．
(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算r1，則所用的表達(dá)式r1＝______________________，式中各符號的意義是：________________________________________________．
【解析】根據(jù)所列儀器的特點(diǎn)，電流表的內(nèi)阻已知，由此可采用兩電流表并聯(lián)．因?yàn)閮呻娏鞅韮啥说碾妷合嗟龋纯墒∪ル妷旱臏y量，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，由I2r2＝I1r1，得r1＝I2r2I1．
[答案](1)電路圖如圖所示
(2)I2r2I1I1、I2分別為、的示數(shù)
【點(diǎn)評】①分析題意可知需測量電流表的內(nèi)阻，按常規(guī)方法應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但經(jīng)分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為0.4V，遠(yuǎn)小于量程10V．這恰恰就是本題設(shè)計(jì)考核學(xué)生應(yīng)變能力的“陷阱”．
②此題也可理解為“將已知內(nèi)阻的電流表當(dāng)成電壓表使用”，這實(shí)際也是伏安法的一種推廣形式．
●例6有一根圓臺狀勻質(zhì)合金棒如圖7－9甲所示，某同學(xué)猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)．他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
圖7－9
(1)用游標(biāo)卡尺測量合金棒的兩底面直徑d、D和長度L．圖6－8乙中的游標(biāo)卡尺(游標(biāo)尺上有20個(gè)等分刻度)的讀數(shù)L＝________cm．
(2)測量該合金棒電阻的實(shí)物電路如圖6－8丙所示(相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標(biāo)出)．該合金棒的電阻約為幾個(gè)歐姆．圖中有一處連接不當(dāng)?shù)膶?dǎo)線是________．(用標(biāo)注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示)
圖7－9丙
(3)改正電路后，通過實(shí)驗(yàn)測得合金棒的電阻R＝6.72Ω．根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓臺狀合金棒的電阻分別為Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω．他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2＝RdRD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R＝________．(用ρ、L、d、D表述)
[2009年高考江蘇物理卷]
【解析】(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，按步驟進(jìn)行則不會出錯(cuò)．首先，確定游標(biāo)卡尺的精度為20分度，即為0.05mm；然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00mm，注意小數(shù)點(diǎn)后的有效數(shù)字要與精度一樣；再從游標(biāo)尺上找出對的最齊一根刻線，精度×格數(shù)＝0.05×8mm＝0.40mm；最后兩者相加，根據(jù)題目單位要求換算為需要的數(shù)據(jù)，99.00mm＋0.40mm＝99.40mm＝9.940cm．
(2)本實(shí)驗(yàn)為測定一個(gè)幾歐姆的電阻，在用伏安法測量其兩端的電壓和通過電阻的電流時(shí)，因?yàn)榘才啾淼膬?nèi)阻較小，為了減小誤差，應(yīng)用安培表外接法，⑥線的連接使用的是安培表內(nèi)接法．
(3)審題是關(guān)鍵，弄清題意也就能夠找到解題的方法．根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為：
Rd＝13.3Ω，RD＝3.38Ω
即Rd＝ρLπd22，RD＝ρLπD22
而電阻R滿足R2＝RdRD
將Rd、RD代入得：R＝4ρLπdD．
[答案](1)9.940(2)⑥(3)4ρLπdD
三、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
1．所謂設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，自主地運(yùn)用掌握的物理知識、實(shí)驗(yàn)方法和技能，完成實(shí)驗(yàn)的各環(huán)節(jié)(實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、對象、原理、儀器選擇、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理等)，擬定實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上作出適當(dāng)評價(jià)．
2．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的顯著特點(diǎn)：相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可設(shè)計(jì)不同的過程和方法，實(shí)驗(yàn)思維可另辟蹊徑，如設(shè)計(jì)出與常見實(shí)驗(yàn)(書本曾經(jīng)介紹過的實(shí)驗(yàn))有所變化的實(shí)驗(yàn)．以控制實(shí)驗(yàn)條件達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)問題，不受固有實(shí)驗(yàn)思維束縛，完全是一種源于書本、活于書本，且新穎的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．
●例7請完成以下兩小題．
(1)某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：如圖7－10甲所示，將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點(diǎn)為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物．
圖7－10甲
①為完成本實(shí)驗(yàn)，下述操作中必需的是________．
a．測量細(xì)繩的長度
b．測量橡皮筋的原長
c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度
d．記錄懸掛重物后結(jié)點(diǎn)O的位置
②釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗(yàn)證，可采用的方法是__________________．
(2)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度(lx)0.20.40.60.81.01.2
電阻(kΩ)7540282320xx
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中(如圖7－10乙所示)描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)．
圖7－10乙
②如圖7－10丙所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)．請利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0(lx)時(shí)啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計(jì)電路的影響)
圖7－10丙
提供的器材如下：
光敏電阻RP(符號阻值見上表)；
直流電源E(電動勢3V，內(nèi)阻不計(jì))；
定值電阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)；
開關(guān)S及導(dǎo)線若干．[2009年高考山東理綜卷]
[答案](1)①bcd②更換不同的小重物
(2)①光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖7－10丁所示．特點(diǎn)：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小．
②如圖6－9戊所示
丁戊
圖7－10
四、探究性實(shí)驗(yàn)
所謂探究性實(shí)驗(yàn)題，就是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段探索未知領(lǐng)域，嘗試多種可能因素及其出現(xiàn)的結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，通過觀察、探究、分析實(shí)驗(yàn)對象、事件的主要特征，認(rèn)識研究對象的變化過程和變化條件，獲取必要的可靠數(shù)據(jù)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果客觀地揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律，從而得出結(jié)論．中學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較典型的探究性實(shí)驗(yàn)是電學(xué)中的黑箱問題．
●例8佛山市九江大橋撞船事故發(fā)生后，佛山交通部門加強(qiáng)了對佛山市內(nèi)各種大橋的檢測與維修，其中對西樵大橋?qū)嵤┝藶槠诮荒甑姆忾]施工，置換了大橋上所有的斜拉懸索．某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們很想知道每根長50m、橫截面積為400cm2的新懸索能承受的最大拉力．由于懸索很長，抗斷拉力又很大，直接測量很困難，于是同學(xué)們?nèi)砹送N材料制成的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．
由胡克定律可知，在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力F與形變量x成正比，其比例系數(shù)與彈簧的長度、橫截面積及材料有關(guān)．因而同學(xué)們猜想，懸索可能也遵循類似的規(guī)律．
(1)同學(xué)們準(zhǔn)備像做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)一樣，先將樣品豎直懸掛，再在其下端掛上不同重量的重物來完成本實(shí)驗(yàn)．但有同學(xué)說懸索的重力是不可忽略的，為了避免懸索所受重力對實(shí)驗(yàn)的影響，你認(rèn)為可行的措施是：___________________________________．
(2)同學(xué)們通過游標(biāo)卡尺測量樣品的直徑來測定其橫截面積，某次測量的結(jié)果如圖7－11所示，則該樣品的直徑為__________cm．
圖7－11
(3)同學(xué)們經(jīng)過充分的討論，不斷完善實(shí)驗(yàn)方案，最后測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下．
①分析樣品C的數(shù)據(jù)可知，其所受拉力F(單位：N)與伸長量x(單位：m)所遵循的函數(shù)關(guān)系式是________________．
②對比各樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，懸索受到的拉力與懸索的伸長量成正比，其比例系數(shù)與懸索長度的________________成正比、與懸索的橫截面積的________________成正比．
[答案](1)將懸索樣品一端固定并水平放置在光滑水平面上，另一端連接輕繩繞過滑輪懸掛鉤碼
(2)0.830(3)①F＝2×106x②平方的倒數(shù)大小
【點(diǎn)評】本題考查學(xué)生對“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的遷移能力、對游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理的掌握和從圖表歸納所需信息的能力，還考查了學(xué)生的邏輯推理能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．
經(jīng)典考題
縱觀近三年的高考實(shí)驗(yàn)題，會發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)．
1．對力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查基本上以創(chuàng)新題出現(xiàn)，試題源于教材，又高于教材，總體來說其變化在于：同一實(shí)驗(yàn)可用于不同裝置，同一裝置可完成不同實(shí)驗(yàn)．
2．高考對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查一般書本實(shí)驗(yàn)稍加變化來出題，以“電阻的測量”最為常見，包括測電阻率、測伏安特性等，當(dāng)然也可能會有其他電學(xué)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)，如測電動勢與內(nèi)阻、電路故障等．
1．Ⅰ．在如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號．在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮．現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn)．
(1)為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋．在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋．
(2)在開關(guān)閉合情況下，若測得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動勢，則表明____________________________________可能有故障．
(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟：____________________________________________________________________．
Ⅱ．某同學(xué)為了探究物體在斜面上運(yùn)動時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．長直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上．在平板上標(biāo)出A、B兩點(diǎn)，B點(diǎn)處放置一光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)擋光的時(shí)間．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用游標(biāo)卡尺測量滑塊的擋光長度d，用天平測量滑塊的質(zhì)量m；
②用直尺測量A、B之間的距離s，A點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h1，B點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h2；
③將滑塊從A點(diǎn)靜止釋放，由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間t；
④重復(fù)步驟③數(shù)次，并求擋光時(shí)間的平均值t－；
⑤利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值cosα；
⑥多次改變斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③④⑤，作出f－cosα關(guān)系曲線．
(1)用測量的物理量完成下列各式(重力加速度為g)：
①斜面傾角的余弦cosα＝__________；
②滑塊通過光電門時(shí)的速度v＝________________；
③滑塊運(yùn)動時(shí)的加速度a＝____________________；
④滑塊運(yùn)動時(shí)所受到的摩擦阻力f＝____________．
(2)測量滑塊擋光長度的游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖乙所示，讀得d＝__________．
[2009年高考全國理綜卷Ⅰ]
【解析】Ⅰ．在1、2兩點(diǎn)接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的電壓擋，在1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)選用歐姆擋．
(2)表明5、6兩點(diǎn)可能有故障．
(3)①調(diào)到歐姆擋；②將紅黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測量小燈泡的電阻，如電阻無窮大，表明小燈泡有故障．
Ⅱ．物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，受重力、支持力和滑動摩擦力的作用．
根據(jù)三角形關(guān)系可得到cosα＝s2－(h1－h(huán)2)2s
又v＝xt＝dt，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式x＝v22a，有s＝v22a，即有a＝d22st－2
根據(jù)牛頓第二定律得：
mgsinθ－f＝ma
則有：f＝mgh1－h(huán)2s－md22st－2．
(2)在游標(biāo)卡尺中，主尺上是3.6cm，在游標(biāo)尺上恰好是第1條刻度線與主尺對齊，再考慮到卡尺是10分度，所以讀數(shù)為3.6cm＋0.1×1mm＝3.61cm或者3.62cm也對．
[答案]Ⅰ．(1)電壓歐姆
(2)開關(guān)或連接點(diǎn)5、6
(3)①調(diào)到歐姆擋；
②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；
③測量小燈泡的電阻．如電阻無窮大，則表明小燈泡有故障．
Ⅱ．(1)①1ss2－(h1－h(huán)2)2
②dt－③d22st－2④mgh1－h(huán)2s－md22st－2
(2)3.62cm
【點(diǎn)評】在本實(shí)驗(yàn)中，r＝dt－解出的為滑塊畫過去由門的平均速度，只是當(dāng)滑塊才較小時(shí)r趨近于瞬時(shí)速度，故滑塊長度小點(diǎn)測量越準(zhǔn)確．
2．Ⅰ．一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動．盤邊緣上固定一豎直的擋光片．盤轉(zhuǎn)動時(shí)擋光片從一光電數(shù)字計(jì)時(shí)器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖甲所示．圖乙為光電數(shù)字計(jì)時(shí)器的示意圖．光源A中射出的光可照到B中的接收器上．若A、B間的光路被遮斷，顯示器C上可顯示出光線被遮住的時(shí)間．
擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結(jié)果如圖丙所示．圓盤直徑用游標(biāo)卡尺測得，結(jié)果如圖丁所示．由圖可知：
(1)擋光片的寬度為_________mm；
(2)圓盤的直徑為___________cm；
(3)若光電數(shù)字計(jì)時(shí)器所顯示的時(shí)間為50.0ms，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為________弧度/秒．(保留3位有效數(shù)字)
Ⅱ．圖示為用伏安法測量電阻的原理圖．圖中，為電壓表，內(nèi)阻為4000Ω；為電流表，內(nèi)阻為50Ω；E為電源，R為電阻箱，Rx為待測電阻，S為開關(guān)．
(1)當(dāng)開關(guān)閉合后電壓表讀數(shù)U＝1.6V，電流表讀數(shù)I＝2.0mA．若將Rx＝UI作為測量值，所得結(jié)果的百分誤差是__________．
(2)若將電流表改為內(nèi)接，開關(guān)閉合后，重新測得電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)，仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值，這時(shí)結(jié)果的百分誤差是________．
(百分誤差＝實(shí)際值－測量值實(shí)際值×100%)
[2008年高考四川理綜卷]
【解析】Ⅰ．由螺旋測微器與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得兩者的讀數(shù)．
d＝10mm＋24.2×0.01mm＝10.242mm
D＝242mm＋4×0.05mm＝242.20mm＝24.220cm．
圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω＝θt，而θ＝dπD×2π，綜合兩式并代入數(shù)據(jù)可得：ω＝1.69rad/s．
(1)測量值為R＝UI＝800Ω，因電流表外接，所以：
R＝RxRVRx＋RV
故真實(shí)值為Rx＝1000Ω，對應(yīng)的百分誤差為：
A＝1000－8001000＝20%．
(2)電流表內(nèi)接時(shí)，百分誤差A(yù)′＝1050－10001000＝5%．
[答案]Ⅰ．(1)10.243(2)24.220(3)1.69
Ⅱ．(1)20%(2)5%
【點(diǎn)評】①無論是否顯示單位，螺旋測微器和游標(biāo)尺主尺最小刻度一定都為mm；
②內(nèi)接法的測量值R測＝Rx＋RA，外接法的測量值R測＝Rx∥RV
能力演練
1．(16分)Ⅰ．在“利用自由落體運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交變電流的頻率為50Hz，得到的甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶(如圖所示)中應(yīng)選________紙帶更好．若已測得點(diǎn)2到點(diǎn)4間的距離為s1，點(diǎn)0到點(diǎn)3間的距離為s2，打點(diǎn)周期為T，要驗(yàn)證重物從開始下落到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)3這段時(shí)間內(nèi)機(jī)械能守恒，則s1、s2和T應(yīng)滿足的關(guān)系為：T＝________________．
Ⅱ．要測量一只量程已知的電壓表的內(nèi)阻，所備器材如下：
甲
A．待測電壓表(量程為3V，內(nèi)阻未知)；
B．電流表(量程為3A，內(nèi)阻為0.01Ω)；
C．定值電阻R(阻值為2kΩ，額定電流為50mA)；
D．蓄電池E(電動勢略小于3V，內(nèi)阻不計(jì))；
E．多用電表；
F．開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．
有一同學(xué)利用上面所給器材，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作．
(1)首先用多用電表進(jìn)行粗測，選用“×100Ω”倍率，操作方法正確．若這時(shí)刻度盤上的指針位置如圖甲所示，則測量的結(jié)果是________Ω．
(2)為了更精確地測出此電壓表的內(nèi)阻，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙、丙所示的實(shí)驗(yàn)電路，你認(rèn)為其中較合理的電路圖是________，理由是________________________．
乙丙
(3)用你選擇的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，用所測物理量的符號表示電壓表的內(nèi)阻，即RV＝________．
[答案]Ⅰ．甲s12gs24gs2或s122gs2(每空3分)
Ⅱ．(1)3000(3分)
(2)丙圖乙中電流表測量時(shí)的示數(shù)太小，誤差太大；圖丙中R的阻值與電壓表內(nèi)阻接近，誤差小(每空2分)
(3)U2U1－U2R(3分)
2．(17分)Ⅰ．某同學(xué)在做測定木塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)過程中，測滑動摩擦力時(shí)，他設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案．
方案一：木板固定在水平面上，用彈簧測力計(jì)水平拉動木塊，如圖甲所示．
方案二：用彈簧測力計(jì)水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運(yùn)動，如圖乙所示．
甲乙
除了實(shí)驗(yàn)必需的彈簧測力計(jì)、木塊、木板、細(xì)線外，該同學(xué)還準(zhǔn)備了若干重均為2.00N的砝碼．
(1)上述兩種方案中，你認(rèn)為更合理的方案是________(填“甲”或“乙”)，理由是：(回答兩個(gè)理由)
①____________________________________________；
②____________________________________________．
(2)該同學(xué)在木塊上加砝碼，改變木塊對木板的壓力，記錄了5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示．
實(shí)驗(yàn)次序12345
砝碼個(gè)數(shù)01234
砝碼對木塊
的壓力/N02.004.006.008.00
測力計(jì)示
數(shù)/N1.502.002.502.953.50
木塊受到的
摩擦力/N1.502.002.502.953.50
請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出木塊受到的摩擦力f和砝碼對木塊的壓力F的關(guān)系圖象(以F為橫坐標(biāo))．由圖象可知，木塊重為________N；木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________．
Ⅱ．現(xiàn)有一塊靈敏電流表，量程為200μA，內(nèi)阻約為1000Ω，要精確測出其內(nèi)阻R1，提供的器材有：
電流表(量程為1mA，內(nèi)阻R2＝50Ω)；
電壓表(量程為3V，內(nèi)阻RV約為3kΩ)；
滑動變阻器R(阻值范圍為0～20Ω)；
定值電阻R0(阻值R0＝100Ω)；
電源E(電動勢約為4.5V，內(nèi)阻很小)；
單刀單擲開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干．
(1)請將上述器材全部用上，設(shè)計(jì)出合理的、便于多次測量的實(shí)驗(yàn)電路圖，并保證各電表的示數(shù)超過其量程的13．將電路圖畫在下面的虛框中．
(2)在所測量的數(shù)據(jù)中選一組，用測量量和已知量來計(jì)算表的內(nèi)阻，表達(dá)式為R1＝________，表達(dá)式中各符號表示的意義是________________________．
[答案]Ⅰ．(1)乙①乙方案測力計(jì)靜止，讀數(shù)誤差小②乙方案木板可的不做勻速運(yùn)動，便于控制(每空1分)
(2)如圖甲所示(1分)6.00(2分)0.25(2分)
Ⅱ．(1)如圖乙所示(5分)(供電部分用分壓電路給1分；測量部分知道把表改裝且正確給2分；知道將表當(dāng)保護(hù)電阻使用給2分)
(2)I2(R0＋R2)I1(3分)I2表示表的示數(shù)，I1表示表的示數(shù)，R2表示表內(nèi)阻，R0表示定值電阻(1分)
3．(16分)Ⅰ．一量程為100μA的電流表的刻度盤如圖所示．今在此電流表兩端并聯(lián)一電阻，其阻值等于該電流表內(nèi)阻的149，使之成為一新的電流表，則圖示的刻度盤上每一小格表示______________mA．
Ⅱ．已知彈簧振子做簡諧運(yùn)動的周期T＝2πmk，其中m是振子的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)(回復(fù)力系數(shù))．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)在太空站中利用彈簧振子測量物體質(zhì)量的裝置，如圖所示，兩輕彈簧分別與擋板P、Q相連，A是質(zhì)量為M的帶夾子的金屬塊，且與兩彈簧固定相連，B是待測物體(可以被A上的夾子固定)．
(1)為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，還需要提供的實(shí)驗(yàn)器材是：__________________．
(2)簡要寫出測量方法及所需測量的物理量(用字母表示)
①________________________________________；
②________________________________________．
(3)用所測物理量和已知物理量表示待測物體的質(zhì)量的計(jì)算式為：mB＝______________________________．
【解析】Ⅰ．改裝后的量程為：
I′＝I＋I(xiàn)RAR0＝100×(1＋49)μA＝5mA
故每小格ΔI＝I′10＝0.5mA．
[答案]Ⅰ．0.5(6分)
Ⅱ．(1)秒表(2分)
(2)①不放B時(shí)用秒表測出振子振動30次的時(shí)間t1(或者測出振子的周期T1)(2分)
②將B固定在A上，用秒表測出振子振動30次的時(shí)間t2(或者測出振子的周期T2)(2分)
(3)t22－t21t21M或T22－T21T21M(4分)
4．(16分)Ⅰ．小汽車正在走進(jìn)我們的家庭，你對汽車了解嗎？油耗標(biāo)準(zhǔn)是評價(jià)一輛汽車性能優(yōu)劣的重要因素，而影響汽車油耗的一個(gè)重要原因是其在行進(jìn)中所受到的空氣阻力．人們發(fā)現(xiàn)，汽車在高速行駛過程中受到的空氣阻力f(也稱風(fēng)阻)主要與兩個(gè)因素有關(guān)：①汽車正面的投影面積S；②汽車行駛的速度v．
某研究人員在汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中通過模擬實(shí)驗(yàn)得到下表所列數(shù)據(jù)：
(1)由上述數(shù)據(jù)可得，汽車所受的風(fēng)阻f與汽車正面的投影面積S及汽車行駛的速度v之間的關(guān)系式為：f＝________．(要求用k表示比例系數(shù))
(2)由上述數(shù)據(jù)可求得k＝________________．
(3)據(jù)推理或猜測，k的大小與________、________等因素有關(guān)．
Ⅱ．現(xiàn)有下列可供選用的器材及導(dǎo)線若干，要求盡可能精確地測量出待測電流表的滿偏電流．
A．待測電流表(滿偏電流約為700μA～800μA，內(nèi)阻約為100Ω，已知表盤刻度均勻、總格數(shù)為N)；
B．電流表(量程為0.6A，內(nèi)阻為0.1Ω)；
C．電壓表(量程為3V，內(nèi)阻為3kΩ)；
D．滑動變阻器R(最大阻值為200Ω)；
E．電源E(電動勢為3V，內(nèi)阻約為1.5Ω)；
F．開關(guān)S一個(gè)．
(1)根據(jù)你的測量需要，“B．電流表”與“C．電壓表”中應(yīng)選擇____________．(只需填寫序號即可)
(2)在虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖．
(3)測量過程中測出了多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表的指針偏轉(zhuǎn)了n格，可算出滿偏電流IAmax＝__________________，式中除N、n外，其他字母符號代表的物理量分別是__________________________．
[答案]Ⅰ．(1)kSv2(2分)(2)0.26kg/m3(2分)
(3)空氣密度車的外形車的表面情況(4分)
Ⅱ．(1)C(2分)(2)電路圖如圖所示(2分)
(3)NnURVU為電壓表的示數(shù)，RV為電壓表的內(nèi)阻(每空2分)
5．(17分)Ⅰ．在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中
(1)已知雙縫到光屏之間的距離為600mm，雙縫之間的距離為0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm．某同學(xué)在用測量頭測量時(shí)，先將從測量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮紋(記作第1條)的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第7條亮紋的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示．這兩次的示數(shù)依次為________mm和________mm，由此可以計(jì)算出這次實(shí)驗(yàn)中所測得的單色光的波長為________nm．
(2)下列操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離的是________．
A．增大單縫和雙縫之間的距離
B．增大雙縫和光屏之間的距離
C．將紅色濾光片改為綠色濾光片
D．增大雙縫之間的距離
Ⅱ．現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表(表頭)，滿偏電流為50μA，內(nèi)阻約為800～850Ω，要把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：
A．滑動變阻器R1(最大阻值為20Ω)；
B．滑動變阻器R2(最大阻值為100kΩ)；
C．電阻箱R′(最大阻值為9999Ω)；
D．定值電阻R0(阻值為1kΩ)；
E．電池E1(電動勢為1.5V)；
F．電池E2(電動勢為3.0V)；
G．電池E3(電動勢為4.5V)；
H．標(biāo)準(zhǔn)電流表(滿偏電流為1.5mA)；
I．單刀單擲開關(guān)S1和S2；
J．單刀雙擲開關(guān)S3；
K．電阻絲及導(dǎo)線若干．
(所有電池的內(nèi)阻均不計(jì))
(1)采用如圖甲所示的電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為________；選用的電池為______．(填序號)
甲
(2)要將改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖乙、丙所示．圖________為合理電路，另一電路不合理的原因是_______________________________________________．
(3)將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(僅核對1mA量程)，在下面的虛線框中畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表的符號用來表示．
【解析】Ⅰ．(1)測量頭的讀數(shù)原理與螺旋測微器的相同，所以圖甲中的示數(shù)為0.640mm，圖乙中的示數(shù)為10.295mm．設(shè)第1條亮條紋與第7條亮條紋間的距離為a，則a＝10.295mm－0.640mm＝9.655mm，由此得相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝an－1，又因?yàn)棣＝Lλd，代入數(shù)據(jù)可解得光的波長λ＝dΔxL＝5.36×10－7m＝536nm．
(2)根據(jù)相鄰兩條亮條紋間的距離公式Δx＝Lλd可知，增大雙縫和光屏之間的距離L、增大光的波長λ和減小雙縫之間的距離d都可使相鄰兩條亮條紋間的距離增大．所以選項(xiàng)B正確．
[答案]Ⅰ．(1)0.64010.295536(5分)(2)B(3分)
Ⅱ．(1)BG(每空2分)
(2)乙圖丙所示的電路在通電狀態(tài)下更換量程，會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而燒壞表頭(3分)
(3)電路圖如圖丁所示(2分)
丁
6．(18分)Ⅰ．聽說水果也能做電池．某興趣小組的同學(xué)用一個(gè)檸檬作為電源，連接電路如圖甲所示．電路中R是電阻箱，其阻值可調(diào)且可讀出其接入電路中電阻的大?。麄兌啻胃淖冸娮柘涞淖柚担涗浵孪鄳?yīng)的電流表的示數(shù)，算出電流的倒數(shù)，并將數(shù)據(jù)填在下面的表格中．
甲
外電阻R(Ω)電流I(mA)電流的倒數(shù)1I(mA－1)

90000.050219.92
80000.052818.93
60000.059416.84
50000.063315.80
40000.068014.71
20000.080012.50
(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙中畫出該實(shí)驗(yàn)的R－1I圖象．
乙
(2)利用圖象可求出該檸檬電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω．
(3)完成實(shí)驗(yàn)后，該興趣小組的同學(xué)初步得出了水果作為電池不實(shí)用的物理原因?yàn)椋篲_________________________．
Ⅱ．某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．弧形軌道末端水平，離地面的高度為H．將鋼球從軌道的不同高度h處由靜止釋放，鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為s．
甲
(1)若軌道完全光滑，s2與h的理論關(guān)系應(yīng)滿足：s2＝________________．(用H、h表示)
(2)該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量得到一組數(shù)據(jù)，如下表所示．
h(×10－1m)2.003.004.005.006.00
s2(×10－1m－2)2.623.895.206.537.78
請?jiān)趫D乙所示的坐標(biāo)紙上作出s2－h(huán)圖象．
乙
(3)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的s2－h(huán)圖象(圖中已畫出)，自同一高度處由靜止釋放的鋼球水平拋出的速率____________理論值．(填“小于”或“大于”)
(4)從s2－h(huán)圖象中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著，你認(rèn)為造成上述偏差的原因可能是：______________________________________________．
【解析】Ⅱ．(1)根據(jù)機(jī)械能守恒，可得鋼球離開軌道時(shí)的速度為2hg，由平拋運(yùn)動知識可求得鋼球運(yùn)動的時(shí)間為2Hg，所以s＝vt＝4Hh．
(2)依次描點(diǎn)，連線，注意不要畫成折線．
(3)從圖中看，同一h對應(yīng)的s2值的理論值明顯大于實(shí)際值，而在同一高度H下的平拋運(yùn)動的水平射程由水平速率決定，可見實(shí)際水平速率小于理論速率．
(4)由于客觀上，軌道與小球間存在摩擦，機(jī)械能減小，因此會導(dǎo)致實(shí)際值比理論值??；小球的轉(zhuǎn)動也需要能量維持，而機(jī)械能守恒中沒有考慮重力勢能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動能的這一部分，也會導(dǎo)致實(shí)際速率明顯小于理論速率(可能很少同學(xué)會考慮到這一點(diǎn))．
[答案]Ⅰ．(1)如圖丙所示(2分)
丙
(2)0.94(0.90～0.98均對)10000(9000～11000均對)
(3)水果電池的內(nèi)阻過大(每空2分)
Ⅱ．(1)4Hh(2分)(2)如圖丁所示(4分)
丁
(3)小于(2分)
(4)小球與軌道間的摩擦，小球的轉(zhuǎn)動(回答任一條即可)(2分)

高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料011

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。作為教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢？小編收集并整理了“高考物理第一輪精編復(fù)習(xí)資料011”，歡迎閱讀，希望您能夠喜歡并分享！

§4.3牛頓第二定律的應(yīng)用――超重失重
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
知識目標(biāo)：
1.知道什么是超重和失重
2.知道產(chǎn)生超重和失重的條件
能力目標(biāo)：會分析、解決超重和失重問題
【自主學(xué)習(xí)】
1.超重：當(dāng)物體具有的加速度時(shí)（包括向上加速或向下減速兩種情況），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。
2.失重：物體具有的加速度時(shí)（包括向下加速或向上減速兩種情況），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。
3.完全失重：物體以加速度a＝g向豎直加速或向上減速時(shí)（自由落體運(yùn)動、處于繞星球做勻速圓周運(yùn)動的飛船里或豎直上拋時(shí)），物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诘默F(xiàn)象。
4.思考：①超重是不是物體重力增加？失重是不是物體重力減??？
②在完全失重的系統(tǒng)中，哪些測量儀器不能使用？
【典型例題】
例1.電梯內(nèi)有一彈簧秤掛著一個(gè)重5N的物體。當(dāng)電梯運(yùn)動時(shí)，看到彈簧秤的讀數(shù)為6N，則可能是（）
A.電梯加速向上運(yùn)動B.電梯減速向上運(yùn)動
C.電梯加速向下運(yùn)動D.電梯減速向下運(yùn)動
例2.在以加速度a勻加速上升的電梯中，有一個(gè)質(zhì)量為m的人，站在磅秤上，則此人稱得自己的“重量”為（）
A.maB.m(a+g)C.m(g－a)D.mg
例3.如圖所示，一根細(xì)線一端固定在容器的底部，另一端
系一木球，木球浸沒在水中，整個(gè)裝置在臺秤上，現(xiàn)將細(xì)
線割斷，在木球上浮的過程中（不計(jì)水的阻力），則臺秤上
的示數(shù)（）
A.增大B.減小C.不變D.無法確定
【針對訓(xùn)練】
1.下列說法正確的是（）
A.體操運(yùn)動員雙手握住單杠吊在空中不動時(shí)處于失重狀態(tài)
B.蹦床運(yùn)動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)
C.舉重運(yùn)動員在舉起杠鈴后不動的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)
D.游泳運(yùn)動員仰臥在水面靜止不動時(shí)處于失重狀態(tài)
2.升降機(jī)里，一個(gè)小球系于彈簧下端，升降機(jī)靜止時(shí)，彈簧伸長4cm，升降機(jī)運(yùn)動時(shí)，彈簧伸長2cm，則升降機(jī)的運(yùn)動狀況可能是（）
A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度減速上升
C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降
3.人站在升降機(jī)中，當(dāng)升降機(jī)在上升過程中速度逐漸減小時(shí)，以下說法正確的是（）
A.人對底板的壓力小于人所受重力B.人對底板的壓力大于人所受重力
C.人所受重力將減小D.人所受重力保持不變
4.下列說法中正確的是（）
A.物體在豎直方向上作勻加速運(yùn)動時(shí)就會出現(xiàn)失重現(xiàn)象
B.物體豎直向下加速運(yùn)動時(shí)會出現(xiàn)失重現(xiàn)象
C.物體處于失重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)λ囊p小或消失
D.物體處于失重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)ξ矬w的引力不變
5.質(zhì)量為600kg的電梯，以3m/s2的加速度勻加速上升，然后勻速上升，最后以3m/s2的加速度勻減速上升，電梯在上升過程中受到的阻力都是400N，則在三種情況下，拉電梯的鋼繩受的拉力分別是、和。
6.如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時(shí)有（）
A.勻速下滑時(shí)，M對地面壓力等于（M+m）g
B.加速下滑時(shí)，M對地面壓力小于（M+m）g
C.減速下滑時(shí)，M對地面壓力大于（M+m）g
D.M對地面壓力始終等于（M+m）g

【能力訓(xùn)練】
1.如圖，兩輕質(zhì)彈簧和質(zhì)量均為m的外殼組成甲、乙兩個(gè)彈簧測力計(jì)。
將掛有質(zhì)量為M的重物的乙秤倒鉤在甲的掛鉤上，某人手提甲的提環(huán)，
向下做加速度a＝0.25g的勻減速運(yùn)動，則下列說法正確的是（）
A.甲的示數(shù)為1.25（M+m）gB.甲的示數(shù)為0.75（M+m）g
C.乙的示數(shù)為1.25MgD.乙的示數(shù)為0.75Mg
2.一個(gè)容器裝了一定量的水，容器中有空氣，把這個(gè)容器帶到繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船中，則容器中的空氣和水的形狀應(yīng)如圖中的（）

ABCD
3.如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為
M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，
竿對“底人”的壓力大小為（）
A.（M+m）gB.（M+m）g－ma
C.（M+m）g+maD.（M－m）g
4.如圖所示，A、B兩個(gè)帶異種電荷的小球，分別被兩根絕緣細(xì)線系在木盒內(nèi)的一豎直線上，靜止時(shí)，木盒對地的壓力為FN，細(xì)線對B的拉力為F，若將系B的細(xì)繩斷開，下列說法中正確的是（）
A.剛斷開時(shí)，木盒對地壓力仍為FN
B.剛斷開時(shí)，木盒對地壓力為（FN+F）
C.剛斷開時(shí)，木盒對地壓力為（FN－F）
D.在B上升過程中，木盒對地壓力逐漸變大
5.如圖中A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C（包括支架）
和總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛
于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩拉
力F的大小為（）
A.F＝mgB.mg＜F＜（M+m）g
C.F=（M+m）gD.F＞（M+m）g
6.一位同學(xué)的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，經(jīng)過多次仔細(xì)觀察和反復(fù)測量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動后的運(yùn)動速度符合如圖所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點(diǎn)在電梯內(nèi)用臺秤、重物和停表測量這座樓房的高度。他將臺秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺秤的托盤上，電梯從第一層開始啟動，經(jīng)過不間斷地運(yùn)行，最后停在最高層。在整個(gè)過程中，他記錄了臺秤在不同時(shí)間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。但由于0－3.0s段的時(shí)間太短，他沒有來得及將臺秤的示數(shù)記錄下來，假設(shè)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)臺秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10m/s2。
（1）電梯在0－3.0s時(shí)間段內(nèi)臺秤的示數(shù)應(yīng)該是多少？
（2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計(jì)算該樓房每一層的平均高度。
時(shí)間/s臺秤示數(shù)/kg

電梯啟動前5.0
0－3.0
3.0－13.05.0
13.0－19.04.6
19.0以后5.0

7.在電梯中用磅秤稱質(zhì)量為m的物體，電梯下降過程中的v－t圖像如圖所示，填寫下列各段時(shí)間內(nèi)秤的示數(shù)：
（1）0－t1；（2）t1－t2；（3）t2－t3。
8.一個(gè)人蹲在臺秤上，試分析：在人突然站起的過程中，臺秤的示數(shù)如何變化？

9.某人在以a＝2.5m/s2的加速下降的電梯中最多可舉起m1＝80kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在一勻加速上升的電梯中，最多能舉起m2=40kg的物體，則此高速電梯的加速度多大？（g取10m/s2）

10.一條輕繩最多能拉著質(zhì)量為3m的物體以加速度a勻加速下降；它又最多能拉著質(zhì)量為m的物體以加速度a勻減速下降，繩子則最多能拉著質(zhì)量為多大的物體勻速上升？

【學(xué)后反思】

超重、失重參考答案
自主學(xué)習(xí)
1.向上大于2.向下小于3.下零
4.①不是重力增加或減少了，是視重改變了。②天平、體重計(jì)、水銀氣壓計(jì)。
典型例題
例1.AD析：由于物體超重，故物體具有向上的加速度。
例2.解析：首先應(yīng)清楚，磅秤稱得的“重量”實(shí)際上是人對磅秤的壓力，也即磅秤對人的支持力FN。取人為研究對象，做力圖如圖所示，依牛頓第二定律有：FN
FN－mg＝maFN＝m（g+a）
即磅秤此時(shí)稱得的人的“重量”大于人的實(shí)際重力，人處于超重狀
態(tài)，故選B。
例3.解析：系統(tǒng)中球加速上升，相應(yīng)體積的水加速下降，因?yàn)橄鄳?yīng)體積水的質(zhì)量大于球的質(zhì)量，整體效果相當(dāng)于失重，所以臺秤示數(shù)減小。故選B。
針對訓(xùn)練
1.B2.BD3.AD4.BD5.8200N6400N4600N6.ABC
能力訓(xùn)練
1.A2.C3.B4.BD5.D6.（1）5.8kg（2）2.9m
7.（1）m(g－)（2）mg（3）m(g+)
8.臺秤的示數(shù)先偏大，后偏小，指針來回?cái)[動一次后又停在原位置。
9.解：人的最大支持力應(yīng)不變，由題意有：m1g－F＝m1a
所以F＝m1g－m1a＝80×10N－80×2.5N＝600N又因?yàn)椋篏＝mg
所以m＝G/g=F/g＝＝60kg故人在地面上可舉起60kg的物體。
在勻加速電梯上：F－m2g＝m2aa＝
10.解：物體勻速上升時(shí)拉力等于物體的重力，當(dāng)物體以a勻加速下降時(shí)，物體失重
則有：FT＝3mg－3ma①
物體以a勻減速下降時(shí)，物體超重故：FT=mg+ma②
聯(lián)立①②有：FT＝mg+mg/2=3mg/2
所以：繩子最多能拉著質(zhì)量為3m/2的物體勻速上升。