专题22 力学实验 课件-2026年高考物理二轮复习优质课件（全国通用）

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原理公式是理论的骨,实验探究是实践的魂,数据是答案的线索,操作是通向真理的桥梁。在每一 次测量与分析中,解开物理世界的真相!
　 (2024贵州,11,5分)智能手机内置很多传感器,磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合 某应用软件,利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下: 　　 
(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁,最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图(A)所示。(2)开启磁传感器,让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器,然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。(3)以木条释放瞬间为计时起点,记录下各小磁铁经过传感器的时刻,数据如表所示:
(4)根据表中数据,补全图(B)中的数据点,并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的h-t图线。(5)由绘制的h-t图线可知,下落高度随时间的变化是　　　　(填“线性”或“非线性”)关系。(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的二次方t2的函数关系式为h=4.916t2(SI)。据此函数 可得重力加速度大小为　　　　m/s2。(结果保留3位有效数字)
解析　(4)由表中数据在图(B)中描点画图,如图所示。 (5)由绘制的h-t图线可知,下落高度随时间的变化是非线性关系。
答案　(4)见解析　(5)非线性　(6)9.83
(6)如果长直木条做自由落体运动,则满足h= gt2,由h=4.916t2(SI)可得 g=4.916 m/s2,解得g=9.832 m/s2≈9.83 m/s2。
　 探究1　拓展设问设问:根据真题启示,你觉得还可以有哪些方法能测量当地的重力加速度?请简要说明一个测量重力加 速度的实验方案。
答案　只要测出有重力加速度的表达式中的其余物理量,就可以借此求解重力加速度,当然还要考虑实 验的可行性,综合考虑可用下列方法测出重力加速度。(1)测已知质量物体的重力,通过G=mg可求出g;(2)利用打点计时器得到做自由落体运动的物体对应的纸带,根据纸带进行数据分析得到重力加速度, 如探究2的T1;(3)利用自由落体运动测重力加速度,如真题试练中“2024贵州,11”,还可用滴水法测重力加速度,如探 究2的T2;(4)利用单摆测重力加速度,如探究2的T3;(5)利用抛体运动测重力加速度,测出做平抛运动或斜抛运动的物体在竖直方向上的加速度即重力加速度。
1.纸带分析测重力加速度　(2022北京,16节选)某同学利用自由落体运动测量重力加速度,实 验装置如图1所示,打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上。 图1使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带,依次 标出计数点1,2,…,8,相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离x1,x2,…,x7,并求 出打点2,3,…,7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重锤下落的速度作出v-t图线并求
重力加速度。(1)图2为纸带的一部分,打点3时,重锤下落的速度v3=　　　　m/s(结果保留3位有效数字)。 (2)除点3外,其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出,请在图中标出速度v3对应的坐标点,并作 出v-t图线。
 (3)根据图3,实验测得的重力加速度g=　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。
解析　(1)由于交流电源频率f=50.0 Hz,相邻计数点间还有一个计时点,则相邻计数点间时间间隔为T=2× =0.04 s,故v3= =  cm/s≈1.15 m/s。(2)描点并作出v-t图线如图所示 
答案　(1)1.15　(2)见解析　(3)9.75
(3)由v-t图线的斜率表示加速度可得重力加速度为g= =  m/s2=9.75 m/s2。
2.滴水法测重力加速度　(2022北京,16节选)某同学居家学习期间,注意到一水龙头距地面较 高,而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落,并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔,还能 听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。 为准确测量,请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。
解析　需要测量的物理量:水滴下落的高度h和下落的时间t。测量h的方法:用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度,多次测量取平均值。测量t的方法:调节水龙头阀门,使一滴水开始下落的同时,恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。 用手机测量n滴水下落的总时间tn,则t= 。
3.单摆测重力加速度　科技文化节中,某兴趣小组做了如下实验。利用单摆测量重力加速度, 实验操作如下:(1)使用游标卡尺测量实心钢球的直径,如图丁所示,钢球直径的读数为d=　　　　mm;  
(2)将器材按甲图方式连接,用刻度尺测量出悬点与钢球最上端间细线长度为l;使钢球按照乙图方式运 动,摆角小于5°,钢球第1次经过最低点处开始计时,至第n次经过最低点时测得经历的时间为t,则重力加 速度g=　　　　(用测得的物理量表示);(3)若钢球实际按图丙方式在水平面内做圆周运动,但仍然视作单摆,则测量出的重力加速度值　　　 　(填“偏大”或“偏小”)。(4)某同学又将钢球换成沙摆,如图戊所示,薄木板被沿箭头方向水平拉出的过程中,沙摆漏出的沙在板 上形成的一段曲线如图己所示,当沙摆摆动经过最低点时开始计时(记为第1次),当它第20次经过最低 点时测得经历的时间为19 s(忽略摆长的变化),取当地重力加速度g=10 m/s2,则: 
a.该沙摆的摆长约为　　　　m(结果保留2位有效数字)b.由图己可知薄木板做的是匀加速直线运动,且加速度大小约为　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。
解析　(1)20分度的游标卡尺精度为0.05 mm,则钢球直径的读数为d=12 mm+7×0.05 mm=12.35 mm(2)根据题意可知单摆的摆长为L=l+ 钢球第1次经过最低点处开始计时,至第n次经过最低点时测得经历的时间为t,则单摆的周期为T= = 由单摆的周期公式T=2π ,可得重力加速度为g= (3)设细线与竖直方向的夹角为θ,由牛顿第二定律有mg tan θ=m ·L sin θ
答案　(1)12.35　(2) 　(3)偏大　(4)a.1.0　b.3.1×10-2
解得圆锥摆的周期为T1=2π