力學點跡類實驗復習專題

起來考慮，可以求出合外力做的功；如果把打點計時器置于豎直方向使用，則可以得到重力勢能的變化量或動能的變化量；用Δs=aT2可以應用于許多物理題的解答，如局部的閃光照片記錄的自由落體運動、平拋運動，許多有“等時間間隔”的勻變速問題等。 2013年全國12套理綜卷中，涉及打點計時器點跡類問題的就有7套卷。

一、點跡類實驗復習方略

所謂“綱舉目張”，有關打點計時器點跡類實驗雖多，在復習時，我們如以“研究勻變速直線運動”為龍頭，一條線下來可以將幾個實驗（大綱中規(guī)定的“驗證牛頓運動定律”“探究動能定理”“驗證機械能守恒定律”以及近年高考經常出現(xiàn)的“測定動摩擦因數(shù)”）串起來，這樣五個實驗對比復習，可以提高復習效率，更能使各部分內容融會貫通。

二、點跡類實驗復習要點

1. 熟練掌握打點計時器的使用方法

（1）作用：計時儀器，每隔0.02 s打一次點。如果共有n個點，則紙帶的運動時間Δt=（n-1）×0.02 s。

（2）工作條件

（3）可以利用紙帶上打出的點來確定計數(shù)點間的時間間隔。

2. 處理紙帶點跡的關鍵

（1）對于以紙帶為紐帶的問題，首先由不同計數(shù)點（或計時點）間的長度變化明確紙帶所對應的物體的運動特點，再利用相應公式進行計算。

（2）對于勻變速直線運動求瞬時速度的方法：中間時刻的瞬時速度等于這一段時間的平均速度即vB=AC。

（3）求加速度的方法：逐差法。注意若為偶數(shù)個距離段（以6個距離段為例），則將整個位移分為兩

點評：本題所用到的實驗裝置在力學實驗中頻繁出現(xiàn)，而平衡摩擦力、由紙帶的數(shù)據(jù)求瞬時速度這樣的問題，也并非“探究恒力做功與動能改變的關系”這個實驗所獨有。不同的實驗之間有許多聯(lián)系，尤其大知識領域內的實驗，相似之處就更多。由此，在我們的復習階段，用一種裝置，復習若干種實驗方法，將多個實驗對比復習，可以大大提高復習效率。

【例2】（2013浙江高考理綜）如圖所示，裝置甲中掛有小桶的細線繞過定滑輪，固定在小車上；裝置乙中橡皮筋的一端固定在導軌的左端，另一端系在小車上。一同學用裝置甲和乙分別進行實驗，經正確操作獲得兩條紙帶①和②，紙帶上的a、b、c……均為打點計時器打出的點。

（3）紙帶①在連續(xù)相等的時間內運動的位移差是恒量，做勻加速直線運動，因此紙帶①為用裝置甲實驗所得；紙帶②在連續(xù)相等的時間內運動的位移差不是恒量，并且最后做勻速直線運動，因此紙帶②為用裝置乙實驗所得。

三、創(chuàng)新型點跡類實驗的應試策略

近年來高考特別重視考查學生的實驗遷移能力，出現(xiàn)對大綱規(guī)定的實驗加以拓展創(chuàng)新的試題。這類實驗其原理不會超過中學物理基本知識的范圍，所用的實驗儀器和實驗方法通常也是大綱規(guī)定實驗中所介紹的。要想拿下這樣的題目，以下兩點是關鍵：

首先，必須加強實際操作能力的訓練 。物理實驗的首要特點是實踐性。不親自動手做實驗，往往很難發(fā)現(xiàn)問題，很難真正理解問題。要盡量自己動手做實驗，做到：對每個實驗都要清楚實驗所依據(jù)的物理規(guī)律是什么，要測量哪些物理量，如何操作等。不僅要懂得每一步的操作，而且要理解為什么進行這一步操作，哪些操作可以替代，哪些操作順序可以顛倒等等。

其次，在遇到這樣的實驗題時，首先要依據(jù)題目提供的信息，判斷是否能從大綱中規(guī)定的實驗中遷移過來，分析已學的實驗和所給題目中內容有何相同和不同，怎樣利用相同的地方，怎樣解決不同的地方。

（4）如果細線不水平，這不是實驗過程中的偶然因素，引起的實驗誤差不屬于偶然誤差，是系統(tǒng)誤差。

點評：（1）勻變速直線運動的規(guī)律及涉及加速度的推論，都可作為測加速度的實驗原理。紙帶法、光電門法是測速度的兩種常用方法。（2）動摩擦因數(shù)的測量是高考命題的熱點和重點，不管是水平面上物體運動還是斜面上物體運動產生的摩擦力，甚至是物體沖上斜面后再次滑下，從力學角度看，都可以利用牛頓運動定律求出摩擦力進而求出動摩擦因數(shù)。當然，有的問題中會涉及圖象問題，更有實驗題會利用運動圖象分析摩擦阻力隨速度的變化關系。從能量角度看，摩擦力的介入引起理想化實驗的誤差，還可以設計摩擦生熱等問題的計算，所以領悟力學創(chuàng)新實驗思路，從力、能、圖象幾個角度深度挖掘，則難題可破。

【例4】（2013高考江蘇物理）某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度，實驗裝置如圖所示。 傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關K，電磁鐵吸住第1個小球。 手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球。 當?shù)?個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落…… 這樣，就可測出多個小球下落的總時間。

點評：本題考查“用自由落體運動測定重力加速度”實驗的實驗步驟、數(shù)據(jù)處理和誤差分析。難度：中等。其中第（4）步誤差分析比較新穎，在高考中沒有怎么考過，是創(chuàng)新。