高考物理 增分策略五 1 力学实验课件.pptVIP

增分策略 2016年高考物理 五 物理实验 1 力学实验 1 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度 测量结果如图 a 和 b 所示 该工件的直径为 cm 高度为 mm 解析 图 a 为20分度的游标卡尺 其精度为0 05mm 主尺读数为12mm 游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐 故测量结果为12mm 4 0 05mm 12 20mm 1 220cm 螺旋测微器的精度为0 01mm 由图 b 知固定刻度读数为6 5mm 可动刻度读数为 36 0 故工件的高度为6 5mm 36 0 0 01mm 6 860mm 答案 1 1 220 2 6 860 2 某同学用图 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 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 用铅笔描下结点位置 记为o 记录两个弹簧测力计的示数f1和f2 沿每条细绳 套 的方向用铅笔分别描出几个点 用刻度尺把相应的点连成线 只用一个弹簧测力计 通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置o 记录测力计的示数f3 按照力的图示要求 作出拉力f1 f2 f3 根据力的平行四边形定则作出f1和f2的合力f 比较 的一致程度 若有较大差异 对其原因进行分析 并作出相应的改进后再次进行实验 解析 除记录测力计的示数外 还应沿此时细绳 套 的方向用铅笔描出几个点 并用刻度尺把这些点连成直线 应比较f与f3的大小和方向的一致程度 答案 沿此时的绳 套 的方向用铅笔描出几个点 用刻度尺把这点连成直线 f和f3 4 某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验 所用器材有 玩具小车 压力式托盘秤 凹形桥模拟器 圆弧部分的半径为r 0 20m 完成下列填空 1 将凹形桥模拟器静置于托盘秤上 如图 a 所示 托盘秤的示数为1 00kg 2 将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时 托盘秤的示数如图 b 所示 该示数为 kg 3 将小车从凹形桥模拟器某一位置释放 小车经过最低点后滑向另一侧 此过程中托盘秤的最大示数为m 多次从同一位置释放小车 记录各次的m值如下表所示 4 根据以上数据 可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 n 小车通过最低点时的速度大小为 m s 重力加速度大小取9 80m s2 计算结果保留2位有效数字 查看高考实验题不难得出命题规律1 长度的测量及相关仪器的使用是实验命题最频繁的知识点 2 关于纸带问题中的 黄金命题热点 有 1 纸带上某点瞬时速度的计算 2 计数点之间的时间间隔的计算 3 加速度的计算 4 创新拓展型实验 3 题型特点 1 常规实验题 该小题命题立足教材 侧重考查完成实验的能力 涉及基本仪器的使用 含读数 实验原理和测量方法的理解 实验条件的控制 实验步骤的编排 实验数据的处理 实验误差的分析 2 能力迁移题 该命题立足迁移 侧重考查设计简单实验方案的能力 突出实验原理的迁移 测量方法的迁移 数据处理方法的迁移 图象法和平均值法 等 3 创新实验题 新 可以更加有效地考查学生分析问题的能力 区分度也很明显 其实这类题依然是以实验基础为依据 只不过在新的背景 新的命题方式下进行考查 1 基本仪器的读数 1 长度测量类仪器 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 2 时间测量类仪器 1 打点计时器 每打两个点的时间间隔为0 02s 一般每五个点取一个计数点 则时间间隔为 t 0 02 5s 0 1s 2 频闪照相机 用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来 3 光电计时器 记录遮光时间 典例1 某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 时 1 用游标卡尺为20分度的卡尺测量其长度如图甲所示 由图可知其长度为 cm 2 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示 由图可知其直径为 mm 解析 1 从题图甲可以看出 主尺读数为50mm 游标尺的第3条刻度线和主尺上的一刻度线对齐 则读数应为50mm 0 05 3mm 50 15mm 5 015cm 2 由题图乙可以看出 螺旋测量器的固定刻度为4 5mm 可动刻度读出刻度为20 0 或20 1 0 01mm 0 200mm 或0 201mm 故圆柱体的直径为4 5mm 0 200mm 或0 201mm 4 700 或4 701mm 答案 1 5 015 2 4 700 或4 701 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 1 有一游标卡尺 主尺的最小分度是1mm 游标上有20个小的等分刻度 用它测量一小球的直径 如下图甲所示的读数是 cm 用螺旋测微器测量一根金属丝的直径 如图乙所示的读数是 mm 2 某同学测量一个圆柱体的电阻率 需要测量圆柱体的尺寸 分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径 某次测量的示数如下图 a 和 b 所示 长度为 cm 直径为 mm 解析 游标卡尺的精度为0 1mm 所以l 50 1 0 1 mm 5 01cm 螺旋测微器的读数为d 5 31 5 0 01 mm 5 315mm 答案 5 015 315 2 纸带类实验的处理方法 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 1 电磁打点计时器工作电压为低压交流4 6v 电火花计时器工作电压为交流220v 2 工作时应先接通电源 后释放纸带 2 纸带的应用 1 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 3 用 逐差法 求加速度 如图所示 典例2 某同学用图甲的实验装置探究小车的加速度a与小车所受合力f及质量m的关系 打点计时器所用交变电流的频率为50hz 1 某次实验中得到的纸带如图乙所示 每两个点间还有四个计时点未画出 则可求出小车的加速度大小为 m s2 2 该同学在平衡摩擦力后进行实验 实际小车在运动过程中所受的拉力 砝码和盘的总重力 填 大于 小于 或 等于 为了便于探究 减小误差 应使小车质量m与砝码和盘的总质量m满足 的条件 答案 1 0 51 2 小于m m 1 长木板 小车 纸带 打点计时器 体系在验证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律的实验中都需要平衡摩擦力 平衡摩擦力的方法是将小车放在木板上 把木板不带滑轮的一端垫高 在小车后面接一条纸带 穿过打点计时器 让小车在没有牵引力的情况下恰能匀速下滑 判断其匀速下滑的依据是 纸带上的点间距是一样的 2 测定动摩擦因数实验的关键点 木板必须水平 细线必须与长木板平行 这样才能使压力等于木块的重力 细线对木块的拉力沿水平方向 3 某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度 请完成以下主要实验步骤 按图 a 安装实验器材并连接电源 竖直提起系有重物的纸带 使重物 填 靠近 或 远离 计时器下端 使重物自由下落 关闭电源 取出纸带 换新纸带重复实验 图 b 和 c 是实验获得的两条纸带 应选取 填 b 或 c 来计算重力加速度 在实验操作和数据处理都正确的情况下 得到的结果仍小于当地重力加速度 主要原因是空气阻力和 解析 先接通电源 待打点稳定后释放纸带 纸带与打点计时器间存在摩擦阻力答案 靠近先接通电源待打点稳定后 释放纸带 b纸带与打点计时器间存在摩擦阻力 4 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 填选项前字母 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 乙 3 橡皮条 弹簧 类实验 1 常见的数据处理方法 1 列表法 直接从表格数据中得到弹力f与伸长量x的比值是一个常数 2 图象法 以弹力f为纵坐标 弹簧的伸长量x为横坐标 根据所测数据 在坐标系中描点连线 可得到一条过原点的直线 作图象时要使尽可能多的点在一条直线上 不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧 如果遇到个别偏差较大的点属误差较大或错误的 应舍去 如果横坐标是弹簧的总长度 则画出的f x关系图象不过原点 但是f x图象中倾斜直线的斜率都等于弹簧的劲度系数 3 函数法 在误差允许范围内 可写出弹力与弹簧伸长量的函数关系式f kx 实际解题中常与图象法配合使用 以得到函数式或对比实际关系式以计算物理量等 2 弹簧测力计的读数先看清弹簧测力计的量程和分度值 然后再根据指针所指的位置 一定要看指针末端所指的位置 读出所测力的大小 若分度值为0 1 则读数时在精确度后加一估读数即可 即有两位小数 若分度值为0 2 则所读数值小数点后只能有一位小数 典例3 19 1 某同学做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验 图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 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 由图乙可读出此时弹簧的长度l2 14 66cm 所以 l l2 l1 14 66cm 7 73cm 6 93cm a 造成这种现象的主要原因是弹簧超过了弹性限度 答案 6 93 a 超过弹簧的弹性限度 典例4 某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则 实验步骤 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上 使其轴线沿竖直方向 图甲 找出 中f 2 50n时橡皮筋两端的位置 重新标记为o o 橡皮筋的拉力记为foo 图乙 完成下列作图和填空 1 利用表中数据在给出的坐标纸上画出f l图线 根据图线求得l0 cm 2 测得oa 6 00cm ob 7 60cm 则foa的大小为 n 3 根据给出的标度 在框内做出foa和fob的合力f 的图示 4 通过比较f 与 的大小和方向 即可得出实验结论 解析 1 作出f l图象 求得直线的截距为l0 可得l0 10 00cm 4 力学创新拓展实验 力学创新类实验主要有以下几个考向1 实验器材的等效替换也是高考创新实验设计的主要思路之一 从近几年的高考命题来看 在测量物体的速度时常涉及实验器材的等效替换 如利用光电门替代纸带来测量物体的加速度 速度 还有利用闪光照相机等替代打点计时器 2 通过纸带求出小车的加速度 然后再利用牛顿第二定律求出小车与木板间的动摩擦因数 这是一种实验结论的外延 从近几年的力学实验来看 通过实验结论求动摩擦因数是实验设置的一个热点 且主要出现在两个地方 一是伴随着研究匀变速直线运动的实验出现 二是伴随着验证牛顿运动定律实验出现 3 有一些实验题虽然在试题的情境上进行了创新 但其使用的实验原理和实验处理方法仍然不变 因此 对于创新型实验的处理 最根本的还是要把其从新情境中抽出来 找出与常规实验的相同之处 然后运用熟悉的实验原理和实验数据处理方法进行处理 用一质量不计的细绳两端分别连接一物块和一小球 使其跨过斜面体顶端的滑轮如图所示放置 使系统处于静止状态 剪断细绳让物块和小球同时开始运动 经过一段时间 听到着地声和撞击声 调节小球距离地面的高度 重复步骤 直到同时听到着地声和撞击声为止 用刻度尺测量出物块与挡板的间距为x 物块与挡板底端的高度差为h 小球的最低点与地面的间距为h 根据以上的操作回答下列问题 忽略空间阻力 1 剪断细绳后物块与小球运动的加速度大小之比为 2 由以上条件写出物块与斜面体之间的动摩擦因数 的表达式 3 下面所述各项对本实验结果有影响的是 a 物块的质量较大b 小球的质量较大c 测量间距时没有正视刻度尺d 着地声和撞击声不同时 典例6 某实验中学的物理兴趣实验小组利用如图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒定律 将一气垫导轨倾斜地固定在水平桌面上 导轨的倾角为 在气垫导轨的左端固定一光滑的定滑轮 在靠近滑轮的b处固定一光电门 将一质量为m的小球通过一质量不计的细线与一带有遮光板的总质量为m的滑块相连接 现将带有遮光板的滑块由气垫导轨的a处由静止释放 通过计算机测出遮光板的挡光时间为t 用游标卡尺测出遮光板的宽度为b 用刻度尺