高考物理二轮复习 专题整合高频突破 专题六 物理实验1 力学实验课件.ppt

第1讲力学实验 2 网络构建 要点必备 3 网络构建 要点必备 4 网络构建 要点必备 5 网络构建 要点必备 3 利用纸带判断物体做匀变速直线运动的方法若相邻两计数点之间的距离满足 x x2 x1 x3 x2 xn xn 1 at2 恒量 说明物体做匀变速直线运动 6 1 2 1 2017全国 卷 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度 瞬时速度和加速度之间的关系 使用的器材有 斜面 滑块 长度不同的矩形挡光片 光电计时器 实验步骤如下 7 1 2 8 1 2 图 c 完成下列填空 1 用a表示滑块下滑的加速度大小 用va表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 则与va a和 t的关系式为 2 由图 c 可求得 va cm s a cm s2 结果保留3位有效数字 9 1 2 考点定位 探究小车速度随时间变化的规律命题能力点 侧重考查理解能力解题思路与方法 利用平均速度等于瞬时速度和匀变速直线运动的速度与时间的关系式就可获得正确答案 10 1 2 2 2016全国 卷 某同学用图 a 所示的实验装置验证机械能守恒定律 其中打点计时器的电源为交流电源 可以使用的频率有20hz 30hz和40hz 打出纸带的一部分如图 b 所示 该同学在实验中没有记录交变电流的频率f 需要用实验数据和其他题给条件进行推算 1 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落 利用f和图 b 中给出的物理量可以写出 在打点计时器打出b点时 重物下落的速度大小为 打出c点时重物下落的速度大小为 重物下落的加速度大小为 2 已测得s1 8 89cm s2 9 50cm s3 10 10cm 当地重力加速度大小为9 80m s2 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1 由此推算出f为hz 11 1 2 12 1 2 13 1 2 考点定位 验证机械能守恒定律命题能力点 侧重考查理解能力 分析综合能力解题思路与方法 利用加速度的定义式或者运动学公式 推导出加速度a和交变电流的频率f的关系式是解决问题的关键 14 1 2 命题规律研究及预测高考试题每年都出现 纸带类问题是命题的重点 其他实验也不能忽视 2018年的备考过程中要重视 1 测量仪器的读数 2 熟悉课本上的实验 包括学生实验 演示实验及课后习题形式出现的实验 抓住实验的灵魂 实验原理 掌握数据处理的方法 熟知两类误差分析 纸带类的原理实验仍然是命题的重点 15 考点一 考点二 考点三 考点四 读数类问题 m 1 游标卡尺的读数 2 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 含估读值 0 01mm 16 考点一 考点二 考点三 考点四 典题1 1 图甲是用游标卡尺测量某金属圆筒外径时的示数 可读出该圆筒外径为cm 2 图乙是用螺旋测微器测量某金属棒直径时的示数 可读出该金属棒直径为mm 答案 1 2 498 2 2 823 2 822 2 825均对 17 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 1 游标卡尺主尺读数为24mm 49分度游标卡尺的精确度为0 02mm 游标尺第49条刻度线与主尺刻度线对齐 故游标尺读数为1 00mm 所以该圆筒外径测量值为24 98mm 2 498cm 2 螺旋测微器固定刻度部分读数为2 5mm 可动刻度部分最小分度值为0 01mm 可动刻度部分读数为32 3 0 01mm 0 323mm 因此金属棒的直径测量值为2 823mm 18 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法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 若以mm为单位 小数点后只有1位 20分度和50分度的游标卡尺若以mm为单位 小数点后有2位 2 游标卡尺在读数时先确定主尺的分度 一般是1cm 即10mm 把数据读成以毫米为单位的 先读主尺数据 再读游标尺数据 最后两数相加 游标卡尺读数不估读 3 不要把游标尺的边缘当成零刻度 而把主尺的刻度读错 4 螺旋测微器读数时 要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出 由可动刻度的0刻度线位置判定 要准确到0 01mm 估读到0 001mm 即结果若用mm做单位 则小数点后必须保留三位数字 19 考点一 考点二 考点三 考点四 纸带类问题 含频闪照相 h 1 打点计时器系列实验力学实验中用到打点计时器的实验有 探究小车速度随时间变化的规律 探究动能定理 验证牛顿运动定律 验证机械能守恒定律 验证动量守恒定律 20 考点一 考点二 考点三 考点四 2 纸带数据的处理方法 21 考点一 考点二 考点三 考点四 3 平衡摩擦力的方法验证牛顿运动定律 探究做功与速度变化的关系及验证动量守恒定律均可能需平衡摩擦力 平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端 给小车一个初速度 小车能匀速下滑 4 两个关键点 1 区分计时点和计数点 计时点是指打点计时器在纸带上打下的点 计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点 要注意 每五个点取一个计数点 与 每隔四个点取一个计数点 的取点方法是一样的 2 涉及打点计时器的实验均是先接通电源 打点稳定后 再释放纸带 22 考点一 考点二 考点三 考点四 典题2 2017山东泰安模拟 在 验证牛顿第二定律 的实验中 采用如图所示的实验装置 小车及车中砝码的质量用m表示 沙和沙桶的质量用m表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出 23 考点一 考点二 考点三 考点四 1 实验中 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力 先调节长木板一端滑轮的高度 使细线与长木板平行 接下来还需要进行的一项操作是 a 将长木板水平放置 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 给打点计时器通电 改变沙桶中沙子的质量 使小车在沙和沙桶的牵引下运动 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动b 将长木板的一端垫起适当的高度 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 撤去沙和沙桶 给打点计时器通电 轻推小车 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动c 将长木板的一端垫起适当的高度 撤去纸带以及沙和沙桶 轻推小车 观察判断小车是否做匀速运动 24 考点一 考点二 考点三 考点四 2 实验中要进行质量m和m的选取 以下最合理的一组是 a m 200g m 10g 15g 20g 25g 30g 35g 40gb m 200g m 20g 40g 60g 80g 100g 120gc m 400g m 10g 15g 20g 25g 30g 35g 40gd m 400g m 20g 40g 60g 80g 100g 120g 3 已知打点计时器使用的交流电源频率为50hz 每相邻两个计数点间还有4个点未画出 利用下图给出的数据可求出小车运动的加速度a m s2 结果保留三位有效数字 答案 1 b 2 c 3 1 58 25 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 1 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力 需要平衡摩擦力 其方法是 将长木板的一端垫起适当的高度 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 撤去沙和沙桶 给打点计时器通电 轻推小车 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 故b正确 2 为了使沙和沙桶的重力等于小车所受的拉力 应满足m m 故选c 3 根据 x at2 运用逐差法得 26 考点一 考点二 考点三 考点四 典题3某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验 在小车a的前端粘有橡皮泥 推动小车a使之做匀速直线运动 然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体 继续做匀速直线运动 他设计的装置如图甲所示 在小车a后连着纸带 电磁打点计时器所用电源频率为50hz 长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力 27 考点一 考点二 考点三 考点四 1 若已测得打点纸带如图乙所示 并测得各计数点间距 已标在图上 a为运动的起点 则应选段来计算a碰前的速度 应选段来计算a和b碰后的共同速度 以上两空均选填 ab bc cd 或 de 2 已测得小车a的质量m1 0 4kg 小车b的质量为m2 0 2kg 则碰前两小车的总动量为kg m s 碰后两小车的总动量为kg m s 答案 1 bcde 2 0 4200 417 解析 1 从分析纸带上打点的情况看 bc段既表示小车做匀速运动 又表示小车有较大速度 因此bc段能较准确地描述小车a在碰撞前的运动情况 应选用bc段计算小车a碰前的速度 从cd段打点的情况看 小车的运动情况还没稳定 而在de段内小车运动稳定 故应选用de段计算a和b碰后的共同速度 28 考点一 考点二 考点三 考点四 29 考点一 考点二 考点三 考点四 典题4甲利用图甲装置做验证机械能守恒定律实验 1 为验证机械能是否守恒 需要比较重物下落过程中任意两点间的 a 动能变化量与势能变化量b 速度变化量与势能变化量c 速度变化量与高度变化量 30 考点一 考点二 考点三 考点四 2 除带夹子的重物 纸带 铁架台 含铁夹 电磁打点计时器 导线及开关外 在下列器材中 还必须使用的两种器材是 a 交流电源b 刻度尺c 天平 含砝码 3 实验中 先接通电源 再释放重物 得到图乙所示的一条纸带 在纸带上选取三个连续打出的点a b c 测得它们到起始点o的距离分别为ha hb hc 乙已知当地重力加速度为g 打点计时器打点的周期为t 设重物的质量为m 从打o点到打b点的过程中 重物的重力势能变化量 ep 动能变化量 ek 31 考点一 考点二 考点三 考点四 4 大多数学生的实验结果显示 重力势能的减少量大于动能的增加量 原因是 a 利用公式v gt计算重物速度b 利用公式计算重物速度c 存在空气阻力和摩擦阻力的影响d 没有采用多次实验取平均值的方法 5 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒 在纸带上选取多个计数点 测量它们到起始点o的距离h 计算对应计数点的重物速度v 描绘v2 h图象 并做如下判断 若图象是一条过原点的直线 则重物下落过程中机械能守恒 请你分析论证该同学的判断依据是否正确 32 考点一 考点二 考点三 考点四 33 考点一 考点二 考点三 考点四 34 考点一 考点二 考点三 考点四 35 考点一 考点二 考点三 考点四 思维激活重物下落时哪些地方存在阻力 阻力的存在对重物下落有哪些影响 答案空气对重物有空气阻力 限位孔对纸带有摩擦阻力 下落加速度小于g 下落过程中减少的重力势能大于重物增加的动能 36 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法1 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 为便于测量和计算 一般每五个点取一个计数点 这样计数点间的时间间隔为 t 0 02 5s 0 1s 交变电流的频率为50hz 2 求解瞬时速度 37 考点一 考点二 考点三 考点四 38 考点一 考点二 考点三 考点四 2 有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量 具体做法如下 39 考点一 考点二 考点三 考点四 弹簧 橡皮条问题 m 力学实验中用到弹簧或橡皮条的实验有探究弹力与弹簧伸长的关系 验证力的平行四边形定则 探究做功与小车速度变化的关系 1 探究弹力和弹簧伸长量的关系 1 实验原理要测出每次悬挂重物的重力大小g和弹簧伸长的长度x 建立g x坐标系 描点作图探究 2 操作关键 实验中不能挂过多的钩码 使弹簧超过弹性限度 作图象时 不要连成 折线 而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧 40 考点一 考点二 考点三 考点四 2 验证力的平行四边形定则 1 实验原理使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同 2 操作关键 每次拉伸结点位置o必须保持不变 记下每次各力的大小和方向 画力的图示时应选择适当的标度 41 考点一 考点二 考点三 考点四 典题5橡皮筋也像弹簧一样 在弹性限度内 伸长量x与弹力f成正比 即f kx k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度l 横截面积s有关 理论与实践都表明 其中y是一个由材料决定的常数 材料力学上称之为杨氏模量 1 在国际单位制中 杨氏模量y的单位应该是 a nb mc n md pa 42 考点一 考点二 考点三 考点四 2 有一段横截面是圆形的橡皮筋 应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量y的值 首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度l 20 00cm 利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径d 4 000mm 那么测量工具a应该是 3 作出橡皮筋受到的拉力f与伸长量x的图象 由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k n m 4 这种橡皮筋的y值等于 y的数值保留一位有效数字 43 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 1 d 2 螺旋测微器 3 312 5 4 5 106pa 44 考点一 考点二 考点三 考点四 典题6 2017全国 卷 某探究小组做 验证力的平行四边形定则 实验 将画有坐标轴 横轴为x轴 纵轴为y轴 最小刻度表示1mm 的纸贴在水平桌面上 如图 a 所示 将橡皮筋的一端q固定在y轴上的b点 位于图示部分之外 另一端p位于y轴上的a点时 橡皮筋处于原长 45 考点一 考点二 考点三 考点四 1 用一只测力计将橡皮筋的p端沿y轴从a点拉至坐标原点o 此时拉力f的大小可由测力计读出 测力计的示数如图 b 所示 f的大小为n 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋p端回到a点 现使用两个测力计同时拉橡皮筋 再次将p端拉至o点 此时观察到两个拉力分别沿图 a 中两条虚线所示的方向 由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为f1 4 2n和f2 5 6n 用5mm长度的线段表示1n的力 以o为作用点 在图 a 中画出力f1 f2的图示 然后按平行四边形定则画出它们的合力f合 46 考点一 考点二 考点三 考点四 47 考点一 考点二 考点三 考点四 f合的大小为n f合与拉力f的夹角的正切值为 若f合与拉力f的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内 则该实验验证了力的平行四边形定则 48 考点一 考点二 考点三 考点四 答案 1 4 0 2 f1 f2和f合如图所示 3 80 05 49 考点一 考点二 考点三 考点四 解析 1 题图 b 中弹簧测力计的精度为0 2n 则示数为4 0n 2 用5mm长的线段表示1n的力 f2对应的长度为2 8cm f1对应的长度为2 1cm 根据平行四边形定则作出的图形如答案图所示 测出f合的长度为1 9cm 则f合的大小为3 8n 如图f合 f及 f构成的三角形 f的长度约0 1cm 此三角形可近似看作直角三角形 则f合与拉力f的夹角的正切值 50 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法实验数据处理方法1 在探究弹力和弹簧伸长的关系实验中务必注意 1 弹簧发生弹性形变 必须在弹性限度内 2 f kx中的x是弹簧的形变量 是弹簧伸长或缩短的长度 而不是弹簧的总长度 3 f kx中的k为弹簧的劲度系数 反映弹簧本身的属性 由弹簧自身的长度 粗细 材料等因素决定 与弹力f的大小和伸长量x无关 2 利用作图法处理实验数据在 验证力的平行四边形定则 实验中 由作图法得到的合力f与实际测量得到的合力f 不可能完全重合 只要在误差允许范围内f与f 重合即可验证平行四边形定则 51 考点一 考点二 考点三 考点四 力学创新类实验 h 力学实验主要是在实验器材的等效与替代 实验结论的拓展与延伸 试题情景的设计与创新 实验数据的拓展及应用等方面进行创新设计 52 考点一 考点二 考点三 考点四 典题7某课外活动小组通过如图甲所示的实验装置测量动摩擦因数 将一木板用垫块垫高形成斜面 在木板底端b处固定一个光电门以测量滑块通过该处时的速度 实验时滑块由距地面h高的a处静止释放 测出滑块滑到b点的速度v 改变垫块的数量 从而改变木板的倾斜程度 但始终保持释放点a到b点的水平距离 即b c间的距离 l 0 8m不变 重复实验 最后作出如图乙所示的h v2图象 53 考点一 考点二 考点三 考点四 1 木板倾斜程度更大时 为了保证l不变 滑块下滑到底端b点的位移将 选填 变大 变小 或 不变 2 滑块与木板间的动摩擦因数 3 若所用木板更粗糙些 重复上述实验步骤 得到的图象的斜率将 选填 变大 变小 或 不变 答案 1 变大 2 0 25 3 不变 54 考点一 考点二 考点三 考点四 55 考点一 考点二 考点三 考点四 规律方法力学创新型实验的特点及解法1 特点 1 以基本的力学模型为载体 依托运动学规律和力学定律设计实验 2 将实验的基本方法 控制变量法 处理数据的基本方法 图象法 逐差法 融入实验的综合分析之中 2 解法 1 根据题目情境 提取相应的力学模型 明确实验的理论依据和实验目的 设计实验方案 2 进行实验 记录数据 应用原理公式或图象法处理实验数据 结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析 56 1 在 探究求合力的方法 实验中 橡皮条一端固定于a点 1 如图1所示 同时使用两只弹簧测力计通过细绳套将橡皮条的另一端拉至o点 分别记录两个拉力的大小和方向 其中一只弹簧测力计的示数如图所示 则其示数为n 57 2 关于本实验 下列说法正确的是 a 细绳套尽可能短一些b 橡皮条的伸长量越大越好c 拉两个细绳套时 两拉力夹角越大越好d 拉细绳套时 拉力应尽量与木板平行 58 3 某同学通过多次实验得出 力的合成遵循平行四边形定则 图2为根据其中一次实验数据画出的两个力f1 f2的图示 请利用平行四边形定则在图中作出这两个力的合力f合 根据图示可以确定合力大小为n 答案 1 2 60 2 d 3 如解析图所示3 5 59 解析 1 根据弹簧测力计指针的指示可知 其读数为2 60n 2 细绳套尽可能长一些 减小力的方向的误差 故a错误 橡皮条的伸长量不是越大越好 方便作图即可 故b错误 两条细绳的夹角不是越大越好 以方便作平行四边形为宜 故c错误 拉细绳套时 橡皮条 细绳套和弹簧测力计平行贴近木板 使得结点所受的几个力在同一平面内 故d正确 3 根据力的平行四边形定则画出图象如图所示 根据图象可知 合力大小为f合 3 5n 60 2 某实验小组在暗室中用 滴水法 测重力加速度的大小 用频闪仪发出的白色闪光将每隔相等时间滴下的水滴照亮 由大到小逐渐调节频闪仪的频率 当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时 看到一串仿佛固定不动的水滴悬在空中 这时拍下部分水滴的照片 已知此时频闪仪的闪光频率为30hz 从照片中竖直固定在水滴边上的刻度尺读出的数据如图所示 则照片中第7个水滴的速度v2 m s 由测量数据求得当地重力加速度大小g m s2 计算结果均保留三位有效数字 答案 1 1 94 2 9 72 61 62 3 2017陕西西安模拟 某学习小组做探究 合力的功和物体速度变化关系 的实验如下图 图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出 沿木板滑行 这时 橡皮筋对小车做的功记为w 当用2条 3条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出 63 1 除了图中已有的实验器材外 还需要导线 开关 刻度尺和 选填 交流 或 直流 电源 2 实验中 小车会受到摩擦阻力的作用 可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力 则下面操作正确的是 a 放开小车 能够自由下滑即可b 放开小车 能够匀速下滑即可c 放开拖着纸带的小车 能够自由下滑即可d 放开拖着纸带的小车 能够匀速下滑即可 3 若木板水平放置 小车在两条橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置 下列说法正确的是 a 橡皮筋处于原长状态b 橡皮筋仍处于伸长状态c 小车在两个铁钉的连线处d 小车已过两个铁钉的连线 64 4 在正确操作情况下 打在纸带上的点并不都是均匀的 为了测量小车获得的速度 应选用纸带的部分进行测量 根据下面所示的纸带回答 答案 1