高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第1讲 力学实验课件.ppt

第1讲力学实验 1 2016 全国卷 22 某同学用图1 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 a b 图1该同学在实验中没有记录交流电的频率f 需要用实验数据和其它题给条件进行推算 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 2 2016 全国卷 22 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究 实验装置如图2 a 所示 轻弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一物块接触而不连接 纸带穿过打点计时器并与物块连接 向左推物块使弹簧压缩一段距离 由静止释放物块 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 a 1 实验中涉及到下列操作步骤 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 向左推物块使弹簧压缩 并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是 填入代表步骤的序号 2 图 b 中m和l纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果 打点计时器所用交流电的频率为50hz 由m纸带所给的数据 可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 m s 比较两纸带可知 填 m 或 l 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 b 图2 答案 1 2 1 29m 3 2016 全国卷 23 某物理课外小组利用图3 a 中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系 图中 置于实验台上的长木板水平放置 其右端固定一轻滑轮 轻绳跨过滑轮 一端与放在木板上的小滑车相连 另一端可悬挂钩码 本实验中可用的钩码共有n 5个 每个质量均为0 010kg 实验步骤如下 a 2 将n 依次取n 1 2 3 4 5 个钩码挂在轻绳右端 其余 n n 个钩码仍留在小车内 用手按住小车并使轻绳与木板平行 释放小车 同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s 绘制s t图象 经数据处理后可得到相应的加速度a 3 对应于不同的n的a值见下表 n 2时的s t图象如图 b 所示 由图 b 求出此时小车的加速度 保留2位有效数字 将结果填入下表 1 将5个钩码全部放入小车中 在长木板左下方垫上适当厚度的小物块 使小车 和钩码 可以在木板上匀速下滑 b 4 利用表中的数据在图 c 中补齐数据点 并作出a n图象 从图象可以看出 当物体质量一定时 物体的加速度与其所受的合外力成正比 c 图3 5 利用a n图象求得小车 空载 的质量为 kg 保留2位有效数字 重力加速度取g 9 8m s 2 6 若以 保持木板水平 来代替步骤 1 下列说法正确的是 填入正确选项前的标号 a a n图线不再是直线b a n图线仍是直线 但该直线不过原点c a n图线仍是直线 但该直线的斜率变大 答案 3 0 39 0 37 0 41范围内都给分 4 见解析图 5 0 45 0 43 0 47范围内都给分 6 bc 备考指导 考情分析 备考策略 1 熟知各种器材的特性 2 熟悉课本上的实验 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 类实验 一套装置 一条纸带串联力学五个实验 规律方法 1 打点计时器系列五个实验力学实验中用到打点计时器的实验有5个 分别是用打点计时器测速度 探究小车速度随时间变化的规律 探究加速度与力 质量的关系 探究做功与速度变化的关系及验证机械能守恒定律 2 纸带数据的处理方法 3 平衡摩擦力的两个实验及方法探究加速度与力 质量的关系及探究做功与速度变化的关系两个实验均需平衡摩擦力 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 三个关键点 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 3 实验数据处理可借助图象 充分利用图象斜率 截距等的物理意义 1 2015 全国 22 某同学用图4 a 所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数 已知打点计时器所用电源的频率为50hz 物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图 b 所示 图中标出了五个连续点之间的距离 精典题组 图4 1 物块下滑时的加速度a m s2 打c点时物块的速度v m s 2 已知重力加速度大小为g 为求出动摩擦因数 还必须测量的物理量是 填正确答案标号 a 物块的质量b 斜面的高度c 斜面的倾角 答案 1 3 251 79 2 c 2 某同学做 探究合力做的功和物体速度变化的关系 的实验装置如图5所示 小车在橡皮筋作用下弹出 沿木板滑行 用1条橡皮筋时弹力对小车做的功记为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 每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出 图5 1 木板水平放置 小车在橡皮筋作用下运动 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 橡皮筋仍处于伸长状态b 橡皮筋恰好恢复原长c 小车恰好运动到两个铁钉的连线处d 小车已超过两个铁钉的连线处 2 实验操作中需平衡小车受到的摩擦力 最根本的目的是 a 防止出现小车不能被橡皮筋拉动的情况b 保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功c 便于小车获得较大的弹射速度d 防止纸带上点迹不清晰 4 如图6所示是某次在正确操作的情况下 用50hz交变电流作电源的打点计时器记录的一条纸带 为了得到小车获得的速度 应选用纸带的 填 af 或 fi 部分进行测量 速度大小为 m s 图6 答案 1 a 2 b 3 cd 4 fi0 76 3 某同学为探究加速度与合外力的关系 设计了如图7甲所示的实验装置 一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上 用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连 实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量 记录弹簧测力计的示数f 并利用纸带计算出小车对应的加速度a 甲 1 实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量 其原因是 a 小车所受的拉力与钩码的重力无关b 小车所受的拉力等于钩码重力的一半c 小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出 2 图乙是实验中得到的某条纸带的一部分 已知打点计时器使用的交流电频率为50hz 由纸带数据求出小车的加速度a m s2 乙图7 3 根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数f的关系图象 下列图象中最符合本实验实际情况的是 答案 1 c 2 0 75 3 b 4 2016 广东珠海模拟 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 使质量为m 1 00kg的重物自由下落 打点计时器在纸带上打出一系列的点 选取一条符合实验要求的纸带如图8所示 o为第一个点 a b c为从合适位置开始选取连续点中的三个点 已知打点计时器每隔0 02s打一个点 当地的重力加速度g取9 80m s2 则 图8 1 根据图上所得的数据 应取图中o点到 点来验证机械能守恒定律 答案 1 b 2 1 881 84 3 a 橡皮条 弹簧 类实验 规律方法 实验数据处理方法 1 图象法为了使图象能够直观地反映物理量间的关系 通常通过选择坐标轴代表合适的物理量 或包含物理量的代数式 使其图象成为直线 利用描点法画线性图象时 要尽可能通过较多的数据点作直线 其他不在直线上的数据点要均匀分布在图象两侧 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 1 2016 浙江理综 21 某同学在 探究弹簧和弹簧伸长的关系 的实验中 测得图中弹簧oc的劲度系数为500n m 如图9甲所示 用弹簧oc和弹簧秤a b做 探究求合力的方法 实验 在保持弹簧伸长1 00cm不变的条件下 精典题组 图9 1 弹簧秤a b间夹角为90 弹簧秤a的读数是 n 图乙中所示 则弹簧秤b的读数可能为 n 2 若弹簧秤a b间夹角大于90 保持弹簧秤a与弹簧oc的夹角不变 减小弹簧秤b与弹簧oc的夹角 则弹簧秤a的读数 弹簧秤b的读数 填 变大 变小 或 不变 2 若弹簧秤a b间夹角大于90 保持弹簧秤a与弹簧oc的夹角不变 减小弹簧秤b与弹簧oc的夹角 如图所示 根据力的平行四边形法则可知 弹簧秤a的读数变大 弹簧秤b的读数变大 答案 1 3 00 3 023 09 4 01 2 变大变大 2 2015 福建理综 19 1 某同学做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验 图10甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 其示数为7 73cm 图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度 此时弹簧的伸长量 l为 cm 图10 本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力 关于此操作 下列选项中规范的做法是 填选项前的字母 a 逐一增挂钩码 记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重b 随意增减钩码 记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l与弹力f的关系图线 图线的ab段明显偏离直线oa 造成这种现象的主要原因是 解析 由题图乙知 读数为14 66cm 所以弹簧伸长量 l 14 66 7 73 cm 6 93cm 若随意增减砝码 作图不方便 有可能会超出弹簧的弹性限度 所以应逐一增挂钩码 选项a正确 由题图丙知ab段弹簧伸长量与弹力不成线性关系 是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度 答案 6 93 a 钩码重力超过弹簧的弹性限度 创新设计实验 规律方法 创新设计实验通常可分为两类 第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律 第二类为给出实验规律 让你选择实验仪器 设计实验步骤 并进行数据处理 第一类必须在实验数据上下工夫 根据数据特点 掌握物理量间的关系 得出实验规律 第二类必须从已知规律入手 正确选择测量的物理量 根据问题联想相关的实验模型 确定实验原理 选择仪器设计实验步骤 记录实验数据并进行数据处理 1 如图11 图12所示分别为甲 乙两位同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图 他们在气垫导轨上安装了一个光电门b 滑块上固定一宽度为d的窄遮光条 由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间 甲同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来 如图11 乙同学把滑块用细线绕过定滑轮与力传感器相连 传感器下方悬挂钩码 如图12 每次滑块都从a处由静止释放 精典题组 图11 图12 1 实验时应先调节气垫导轨下面的螺钉 使气垫导轨水平 在不增加其他实验器材的情况下 如何判定调节是否到位 2 实验时 两同学首先将滑块从a位置由静止释放 由数字计时器读出遮光条通过光电门b的时间 t 若要得到滑块的加速度 还需要测量的物理量是 3 甲 乙两位同学通过改变钩码的个数来改变滑块所受的合外力 甲同学在实验时还需要测量记录的物理量有 实验时必须满足的条件是 乙同学在实验时需要记录的物理量有 4 乙同学在完成实验时 下列不必要的实验要求是 填选项前字母 a 应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量b 应使a位置与光电门间的距离适当大些c 应将气垫导轨调节水平d 应使细线与气垫导轨平行 3 甲同学所做实验中滑块 设质量为m 和钩码所受的合外力等于钩码的重力mg mg m m a 所以甲同学还需要测量所挂钩码的质量m和滑块的质量m 在实验时 为了尽量减小实验误差 应满足条件m m 乙同学所做实验中 力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力设为t 可直接读出 所以需要记录传感器的读数 4 力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力 不存在系统误差 无需满足滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 测量距离时 适当增大测量距离可以减小测量误差 实验时要满足气垫导轨水平且细线与导轨平行 答案 1 在不挂砝码时 滑块应能在任意位置静止不动 2 a位置与光电门间的距离l 3 所挂钩码的质量m和滑块的质量mm m传感器的读数 4 a 2 2016 焦作模拟 某物理兴趣实验小组的同学在测量一铁块与一长木板之间的动摩擦因数时 该小组的同学首先将待测定的长木板水平固定 将另一长木板倾斜固定 两长木板间用一小段光滑的轨道衔接 如图13甲所示 请回答下列问题 图13 1 将铁块由距离水平面h高度处由静止释放 经测量在粗糙的长木板上滑行的距离为x时速度减为零 如果保持斜面