2014届高三物理二轮专题复习课件力学实验课件

力学实验,一、误差和有效数字 1.误差:,2.有效数字: (1)定义:带有一位不可靠数字的近似数字。有效数字的最后一位是测量者估读出来的,是误差的来源。 (2)从数字左边第一个不为零的数字算起,如0.0125为三位有效数字。,二、长度的测量 1.毫米刻度尺的读数:精确到毫米,估读一位。 2.游标卡尺的读数:,3.螺旋测微器的读数:测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)0.01mm。,三、力学实验 （一）.探究性实验: (1)研究匀变速直线运动 (2)探究弹力与弹簧伸长的关系; (3)探究动能定理;,（二）.验证性实验: (1)验证力的平行四边形定则; (2)验证牛顿运动定律; (3)验证机械能守恒定律。 (4)验证动量守恒定律,3.两种实验过程的比较:,【解题探究】 (1)螺旋测微器的精确度为_。 (2)螺旋测微器读数_(选填“需要”或“不需要”)估读。 【解析】测量值d=(0.5+22.60.01)mm=0.726mm 答案:0.7250.728mm均可,0.01 mm,需要,【例2】一游标卡尺的主尺最小分度为1 mm,游标上有10个小 等分刻度,现用此卡尺来测量工件的直径,如图所示,该工件 的直径为 mm.,答案 29.8,3.有一游标卡尺,主尺的最小分度是 1 mm,游标尺上有20个小的等分刻 度.用它测量一工件的长度,如图 所示,图中读数是多少毫米?,答案 104.05 mm,4.现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度,图中箭头所指 位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置,测得的金 属丝长度为 mm.在测量金属丝直径时,如果受条件限 制,身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支.如何较准确地测量 金属丝的直径?请简述测量方法.,答案 972.0 mm,【总结提升】游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 (1)10分度的游标卡尺,以mm为单位,小数点后只有1位,20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,小数点后有2位,且对齐格数不估读。 (2)螺旋测微器以mm为单位,小数点后必须有3位,对齐格数要估读,同时还要注意半毫米刻度线是否露出。,热点考向2 纸带类实验的处理方法 【典例2】(2012山东高考)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。,(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点 和_之间某时刻开始减速。 (2)计数点6对应的速度大小为 m/s。(保留三位有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2, 。,(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点 和_ 之间某时刻开始减速。 (2)计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速 度大小为 m/s。(保留三位有效数字),6,7,1.00,1.20,(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2,若用 来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度),则计算结 果比动摩擦因数的真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。,2.00,偏大,(3)物块在计数点7到11之间做减速运动,根据x=aT2得x9-x7 =2a1T2 x10-x8=2a2T2 故a= -2.00m/s2 物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打 点计时器对纸带的摩擦阻力,因此根据牛顿第二定律,得 mg+f=ma,即= ,因此用= 计算出的动摩擦因 数比的真实值偏大。 答案:(1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大,【总结提升】 打点计时器及纸带问题的处理方法 (1)打点计时器的认识和正确使用: 电磁打点计时器工作电压为低压交流46 V;电火花计时器工作电压为交流220V。 工作时应先接通电源,后释放纸带。,(2)纸带的应用: 判断物体运动性质。 a.若x=0,则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动。 b.若x不为零且为定值,则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。,热点考向3 应用图像法处理数据 【典例3】(2012海南高考)一水平放置的 轻弹簧,一端固定,另一端与一小滑块接触, 但不粘连;初始时滑块静止于水平气垫导轨上的O点,如图甲所 示。现利用此装置探究弹簧的弹性势能Ep与其被压缩时长度 的改变量x的关系。先推动小滑块压缩弹簧,用米尺测出x的数值;然后将小滑块从静止释放。用计时器测出小滑块从O点运动至气垫导轨上另一固定点A所用的时间t。多次改变x,测得的x值及其对应的t值如表所示(表中的值是根据t值计算得出的)。,(1)根据表中数据,在图乙中的方格纸上作 -x图线。,(2)回答下列问题:(不要求写出计算或推导过程) 已知点(0,0)在 -x图线上,从 -x图线看, 与x是什么关 系? 从理论上分析,小滑块刚脱离弹簧时的动能Ek与 是什么关 系?(不考虑摩擦力) 当弹簧长度改变量为x时,弹性势能Ep与相应的Ek是什么关 系? 综合考虑以上分析,Ep与x是什么关系?,(2)如果实验中图像为过原点的直线则说明纵坐标与横坐标 表示的物理量为_。,正比关系,(3)试根据机械能守恒定律推导出Ep与 的关系。 提示:根据机械能守恒定律得: Ep=Ek= mv2 而v= (l为O到A的距离) 故Ep= ml2( )2 即Ep与( )2成正比。,(2)滑块运动到O点过程,弹性势能转化为动能,机械能守恒, 即压缩x时的弹性势能Ep等于滑块在O点时的动能Ek,滑块在 O点的右边做匀速直线运动,设OA=l,则运动速度v= ,即 Ep=Ek= ml2( )2。 从图线可看出, 与x成正比关系; 滑块脱离弹簧时的动能为Ek= ml2( )2,所以Ek与( )2成 正比; 弹簧压缩量为x时,Ep=Ek; 弹性势能Ep与( )2成正比,而 与x成正比,所以Ep与x2成正比。,3.(2013新课标全国卷)某同学利用下 述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究: 一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧 左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图甲所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。回答下列问题:,(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 ( ) A.小球的质量m B.小球抛出点到落地点的水平距离s C.桌面到地面的高度h D.弹簧的压缩量x E.弹簧原长l0,ABC,(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= 。 (3)图乙中的直线是实验测量得到的s-x图线。从理论上可推出,如果h不变,m增加,s -x图线的斜率会 (选填“增大”“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s -x图线的斜率会 (选填“增大”“减小”或“不变”)。由图乙中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与x的 次方成正比。,【解析】(1)弹簧被压缩后的弹性势能Ep=Ek= mv2,小球以初 速度v做平抛运动,s=vt,h= gt2,联立方程得Ep= ,由此 可知,需要测量m、s、h,选项A、B、C正确。 (2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= 。,(3)弹性势能的大小与弹簧压缩量x有关,由s-x图线可知, s与x成正比,即s=kx;所以Ep= ,Ep与 x的2次方成正比,即Ep=k(x)2= ,所以有s= 由此可知,如果h不变,m增加,s-x图线的斜率会减小;如 果m不变,h增加,s-x图线的斜率会增大。 答案:(1)A、B、C (2) (3)减小 增大 2,4.(2013广州模拟)利用如图所示的装置可以做力学中的一些实验,已知交流电的频率为f,小车质量为M,钩码质量为m。,(1)如果利用它来探究物体的加速度与力、质量的关系时,为使小车所受的合外力等于细线的拉力,应该采取的措施是 ,要使细线的拉力等于钩码的总重力,应该满足的条件是M (选填“大于”“远大于”“小于”或“远小于”)m。,(2)在满足了小车所受的合外力等于细线的拉力的条件下,且使细线的拉力等于钩码的总重力,如果利用它来探究外力做功与动能的关系时得到的纸