高考物理大一轮复习 专题七 第14讲力 学 实 验课件.ppt

专题七物理实验第14讲力学实验 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 游标卡尺的读数测量值 主尺上的读数 m n 其中m为游标卡尺的精确度 n为游标尺上与主尺上某刻度线对齐的格数 3 螺旋测微器的读数测量值 固定刻度 可动刻度 0 01mm 三 验证性实验1 包括的课题验证力的平行四边形定则 验证牛顿运动定律 验证机械能守恒定律 2 验证性实验的两种方法 1 对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题 常常通过观察分析进行证实 2 对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的 一般要进行分析归纳 通过作图 计算 测量进行比较验证 随着高考改革逐步深入 验证性实验试题逐渐减少 往往将验证性实验变化为设计性 探究性 研究性实验 对于这种实验题型的变化 我们复习时要引起足够的重视 四 探究性实验1 包括的课题探究弹力和弹簧伸长的关系 探究动能定理 3 探究性实验过程是从提出问题开始的 内容上具有不确定性 结果与多种因素有关 可能会出现多种情况 2 从实验的过程上进行比较 热点考向1 游标卡尺和螺旋测微器的读数 典例1 1 用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲 由图可知其长度为 mm 2 用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙 由图可知其直径为 mm 解题指导 解答此题应注意以下两点 1 游标卡尺读数时要认清游标卡尺的分度值 20分度的游标卡尺可精确到0 05mm 2 螺旋测微器读数时首先要观察半毫米刻度线是否露出 其次螺旋测微器读数时要进行估读 规范解答 1 根据游标卡尺的读数方法 读数为50mm 3 0 05mm 50 15mm 2 根据螺旋测微器的读数规则 读数为4 5mm 20 0 0 01mm 4 700mm 答案 1 50 15 2 4 700 规律总结 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 纸带类实验问题的处理 典例2 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数 实验装置如图 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 一端装有定滑轮 木板上有一滑块 其一端与电磁打点计时器的纸带相连 另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接 打点计时器使用的交流电源的频率为50hz 开始实验时 在托盘中放入适量砝码 滑块开始做匀加速运动 在纸带上打出一系列小点 1 如图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分 0 1 2 3 4 5 6 7是计数点 每相邻两计数点间还有4个打点 图中未标出 计数点间的距离如图所示 根据图中数据计算的加速度a 保留三位有效数字 2 为测量动摩擦因数 下列物理量中还应测量的有 填入所选物理量前的字母 a 木板的长度lb 木板的质量m1c 滑块的质量m2d 托盘和砝码的总质量m3e 滑块运动的时间t 3 滑块与木板间的动摩擦因数 用被测物理量的字母表示 重力加速度为g 与真实值相比 测量的动摩擦因数 选填 偏大 或 偏小 写出支持你的看法的一个论据 解题指导 解答此题应注意以下三点 1 为减小误差 可用逐差法计算加速度的大小 公式是 2 根据实验原理确定需要测量的物理量 3 写出动摩擦因数的表达式 分析误差产生的原因 规范解答 1 由逐差法公式得 2 由牛顿第二定律得m3g m2g m2 m3 a 则需要测定滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3 则选c d 3 由 2 中等式可得因存在纸带与限位孔之间的阻力等 测量的动摩擦因数偏大 答案 1 0 495m s2至0 497m s2之间均可 2 c d 3 偏大存在纸带与限位孔之间的阻力等 规律总结 纸带的三大应用 1 由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系 便于测量和计算 一般每五个点取一个计数点 这样时间间隔为 t 0 02 5s 0 1s 2 求解瞬时速度利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 如图所示 求打某一点的瞬时速度 只需在这一点的前后各取相同时间间隔t的两段位移sn和sn 1 则打n点时的速度 3 用 逐差法 求加速度如图所示因为所以 热点考向3 应用图像分析实验数据 典例3 某实验小组在实验室做 验证牛顿运动定律 的实验 1 甲同学在物体所受合外力不变时 改变物体的质量 得到数据如表所示 根据表中的数据 在如图所示的坐标中描出相应的实验数据点 并作出图像 由图像你得出的结论为 物体受到的合力大约为 结果保留两位有效数字 2 乙同学在保持小车质量不变的情况下 通过多次改变对小车的拉力 由实验数据作出的a f图像如图所示 则该图像中图线不过原点的原因是 小车的质量为 kg 保留两位有效数字 解题指导 解答此题应注意以下三点 1 描点后 画图像时 若图像是直线 则用刻度尺参考描出的点画直线 并延长与坐标轴相交 2 画出图像后 要分析其斜率 在坐标轴上的截距的物理意义 3 若画出的图像不符合要求 要分析其原因 规范解答 1 描点 画出图像如图所示 分析图像 得出的结论是当物体所受外力不变时 物体的加速度与质量成反比 由牛顿第二定律f ma得 即图线的斜率等于小车所受的合外力 大小为 2 由图像可得拉力等于零时 加速度不等于零 故木板倾角过大 由牛顿第二定律f ma得 即图线的斜率等于小车质量的倒数 小车质量大小为答案 见规范解答 规律总结 用图像处理数据的四个要求图像法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法 以下为作图的规则 1 作图一定要用坐标纸 坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定 2 要标明轴名 单位 在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值 3 图上的连线不一定通过所有的数据点 应尽量使数据点合理地分布在线的两侧 4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化 即 变曲为直 虽然图像法有许多优点 但在图纸上连线时有较大的主观任意性 另外连线的粗细 图纸的大小 图纸本身的均匀程度等 都对结果的准确性有影响 1 一名同学在用如图甲所示的装置做 研究匀变速直线运动 的实验中 打点计时器所用交变电流的频率为50hz 图乙是某次实验时得到的纸带 图中a b c d e是纸带上五个计数点 则 打c点时小车的速度大小为2 1m s 打d点时小车的速度大小为4 6m s 小车的加速度大小为3 9m s2 小车的加速度大小为12m s2a b c d 解析 选a 打点计时器的打点周期为t 0 02s 打c点时小车的速度大小为 正确 打d点时小车的速度大小为 错误 小车的加速度大小为 正确 错误 故选a 2 某同学利用如图所示的装置探究共点力合成的规律 图中ge是橡皮条 甲图表示用两个互成角度的拉力牵拉橡皮条 乙图表示用一个拉力牵拉橡皮条 下列说法正确的是 a 甲图中两个拉力的方向必须相互垂直b 甲 乙两图中 橡皮条拉伸方向必须水平c 甲 乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置od 甲图实验完成后 可更换橡皮条 继续进行乙图实验 解析 选c 探究共点力合成的规律是根据合力与分力的效果等效 所以甲 乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置o 3 2013 信阳一模 在 研究加速度与外力 质量一定 的关系 验证机械能守恒定律 探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中 某同学正确作出了三个实验的图线 如图甲 乙 丙所示 根据坐标轴代表的物理量判断 甲实验的图线斜率表示 乙实验的图线斜率表示 丙实验的图线斜率表示 解析 研究加速度与外力 质量一定 的关系实验 研究对象为小车 根据牛顿第二定律a 作出的a f图线 图线斜率表示小车质量的倒数 验证机械能守恒定律实验 研究对象为做自由落体运动的重物 根据机械能守恒定律 mgh mv2 作出的 h图线 图线斜率表示重力加速度g 探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系实验 根据胡克定律f kx 作出的f x图线 图线斜率表示弹簧的劲度系数k 答案 小车质量的倒数重力加速度g弹簧的劲度系数k 4 2013 福建高考 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 装置如图甲 1 下列说法哪一项是正确的 a 平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上b 为减小系统误差 应使钩码质量远大于小车质量c 实验时 应使小车靠近打点计时器由静止释放 2 图乙是实验中获得的一条纸带的一部分 选取o a b c计数点 已知打点计时器使用的交流电频率为50hz 则打b点时小车的瞬时速度大小为m s 保留三位有效数字 解析 平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整斜面倾角 使 tan a错 为减小系统误差应使钩码质量远小于小车质量 b错 实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带 由静止释放则后面点测出的动能即等于该过程的动能变化量 便于利用实验数据进行探究 故选c 据vb 0 653m s可得打b点时小车的瞬时速度 答案 1 c 2 0 653 5 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 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 解析 1