高考物理二轮复习 专题三 功和能 第13课时 力学实验（二）课件.ppt

第13课时力学实验 二 实验6研究平抛运动 学考 易错点一实验原理和操作 练1 2016 浙江第二次大联考 1 在做 研究平抛运动 的实验时 让小球多次沿同一轨道运动 通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹 为了能较准确地描绘运动轨迹 下面列出了一些操作要求 将你认为正确的选项前面的字母填在横线上 a 通过调节使斜槽的末端保持水平b 每次释放小球的位置可以不同c 每次必须由静止释放小球d 记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降e 小球运动时不应与木板上的白纸相接触f 斜槽必须是光滑的 以免受到摩擦力的作用 2 作出平抛运动的轨迹后 为算出其初速度 实验中需测量的数据有 和 其初速度的表达式为v0 解析 1 要保证每次抛出时的速度相等应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下并且斜槽轨道末端必须保持水平 只要做到这两点 我们就能得到相等的速度 至于摩擦力不会影响这个结果 记录小球位置用的铅笔每次不需严格地等距离下降 小球运动时应避免与纸面发生摩擦 所以选ace 练2 某同学在做平抛运动实验时得到了如图1的运动轨迹 a b c三点的位置在运动轨迹上已标出 则 1 小球平抛的初速度为 m s g取10m s2 图1 2 小球抛出点的位置坐标为x cm y cm 答案 1 2 2 10 1 25 疑难点三实验创新设计 练3 在做 研究平抛运动 的实验中 为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置 实验时采用了如图2所示的装置 先将斜槽轨道的末端调整水平 在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸 将该木板竖直立于水平地面上 使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 小球撞到木板并在白纸上留下痕迹a 将木板向远离槽口的方向平移距离x 再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 小球撞在木板上得到痕迹b 又将木板再向远离槽口的方向平移距离x 小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 得到痕迹c 若测得木板每次移动的距离x 10 00cm a b间距离y1 5 02cm b c间距离y2 14 82cm 请回答以下问题 1 为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 2 根据以上直接测量的物理量来求小球初速度的表达式为v0 用题中所给字母表示 3 小球初速度的值为v0 m s 图2 解析 1 由于本实验是采用寻找同一运动轨迹上的各处不同点 然后再用描点法来确定轨迹的方法 而小球下落一次只能测一个点 需要多次测量 故应保证每次小球的平抛运动完全相同 即平抛小球的初速度必须每次都相同 为做到这一点 应使小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度滚下 实验7探究做功与物体速度变化的关系 学考 易错点一实验原理和操作 练1 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系 实验装置如图3所示 以下关于该实验的说法中有一项不正确 它是 图3 a 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w 2w 3w 所采用的方法是选用同样的橡皮筋 并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致 当用1条橡皮筋进行实验时 橡皮筋对小车做的功为w 用2条 3条 橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 橡皮筋对小车做的功分别是2w 3w b 小车运动中会受到阻力 补偿的方法可以使木板适当倾斜c 在平衡摩擦力时 小车的后端要夹纸带 纸带穿过打点计时器d 根据纸带上打出的点 求小车获得的速度的方法 是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 解析由于选用同样的橡皮筋 并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同 因此每条橡皮筋对小车做的功都相同 故a正确 小车在运动中受到的阻力 采取平衡摩擦力的方法补偿 让木板固定有打点计时器的一端适当抬高 使重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡 故b正确 实验中 纸带与打点计时器之间也有阻力 需要平衡掉 所以要夹好纸带 故c正确 由于橡皮筋松弛后 小车做匀速运动 此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度 故求速度应该用做匀速运动的那一段纸带的数据 而不应该用从第一点到最后一点的数据来计算 故d不正确 答案d 易错点二实验数据处理 练2 某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中 设计了如图4甲所示的实验 将纸带固定在重物上 让纸带穿过电火花计时器 先用手提着纸带 使重物静止在靠近计时器的地方 然后接通电源 松开纸带 让重物自由下落 计时器就在纸带上打下一系列小点 得到的纸带如图乙所示 o点为计时器打下的第1个点 该同学对数据进行了下列处理 取oa ab bc 并根据纸带算出了a b c三点的速度分别为va 0 12m s vb 0 17m s vc 0 21m s 根据以上数据你能否大致判断w v2 图4 由以上数据可以判断w v2是正确的 也可以根据w v2的图线来判断 如图所示 答案见解析 易错点三实验误差分析 练3 在 探究做功与物体速度变化的关系 的实验中 1 木板略微倾斜 这样做 a 是为了释放小车后 小车能匀加速下滑b 是为了增大橡皮筋对小车的弹力c 是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功d 是为了使橡皮筋松弛后小车做匀加速运动 2 某同学在一次实验中得到了一条如图5所示的纸带 这条纸带上的点两端较密 中间较疏 出现这种情况的原因可能是 图5 a 电源的频率不稳定b 木板倾斜程度太大c 没有使木板倾斜或倾角太小d 小车受到的阻力较大 解析 1 使木板倾斜 小车受到的摩擦力与小车所受重力沿斜面的分力大小相等 在不施加拉力时 小车在斜面上受到的合力为零 小车可以在斜面上静止或做匀速直线运动 小车与橡皮筋连接后 小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力 橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 故a b d错误 c正确 2 实验中要进行平衡摩擦力的操作 正常情况是纸带上打出点先逐渐增大 后间距不变 即小车先加速后匀速 若两端密 中间疏则说明小车后来做减速运动 可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够 即没有使木板倾斜或倾角太小 或者小车受到的阻力较大 故选c d 答案 1 c 2 cd 实验8验证机械能守恒定律 学考 易错点一实验原理和操作 练1 1 在 验证机械能守恒定律 的实验中 某同学列举了该实验的几个步骤 其中不正确或没有必要的是 填序号即可 a 正确安装好实验仪器b 将打点计时器接到学生电源直流输出端上c 用天平测出下落重物的质量 且精确到0 01kgd 为了使打出来的第一个点清晰 应该先释放纸带再接通打点计时器电源开关 e 为了防止重物掉到地上 需要在其落地以前用手接住f 在纸带上离起始点较远的地方选择几个连续的点 测出它们距起始点的距离 2 某个小组的三位同学按照正确的操作选得纸带如图6所示 其中o是起始点 a b c是打点计时器连续打下的3个点 该同学用毫米刻度尺测量o到a b c各点的距离 用重物在ob段的运动来验证机械能守恒 已知当地的重力加速度g 9 80m s2 打点计时器所用电源频率为f 50hz 设重物质量为1 00kg 甲同学发现 图中的b是除起始点外打点计时器打下的第n个点 因此他用vb ngt t是打点计时器的打点周期 计算b点对应时刻重物的速度 这样得到的结果是重力势能的减少量 选填 大于 小于 或 等于 动能的增加量 图6 2 甲同学直接按自由落体计算的瞬时速度 而实际运动过程中有空气阻力和摩擦力 加速度会小于g 所以这样计算的速度偏大 所以重力势能的减少量小于动能的增加量 乙同学直接利用高度按照匀加速计算速度 相当于是利用重力势能求动能 结果是相等的 但这种求法是错误的 丙同学用匀变速直线运动规律求解b点速度 与重物实际运动规律相符 所以速度计算正确 由于实验过程中摩擦阻力的存在 重力势能有一部分转化成了内能 重力势能的减少量大于动能的增加量 任何实验都存在误差 只要实验步骤操作正确 尽量减小误差即可 三位同学的数据处理方法中合理的是丙 答案 1 bcde 2 小于 等于 大于 丙 易错点二实验数据处理 练2 某同学用图7甲所示的实验装置验证机械能守恒定律 已知打点计时器所用电源的频率为50hz 当地重力加速度大小为g 9 80m s2 实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示 纸带上的第一个点记为o 另选连续的三个点a b c进行测量 图中给出了这三个点到o点的距离ha hb和hc的值 回答下列问题 计算结果保留三位有效数字 1 打点计时器打b点时 重物速度的大小vb m s 2 通过分析该同学测量的实验数据 他的实验结果是否验证了机械能守恒定律 简要说明分析的依据 图7 答案 1 3 90 2 见解析 例1 2016 4月浙江学考 1 在下列学生实验中 需要用到打点计时器的实验有 填字母 a 探究求合力的方法 b 探究加速度与力 质量的关系 c 探究做功与物体速度变化的关系 d 探究作用力与反作用力的关系 真题示例 2 做 验证机械能守恒定律 的实验 已有铁架台 铁夹 电源 纸带 打点计时器 还必须选取的器材是图8中的 填字母 图8 某同学在实验过程中 在重锤的正下方地面铺海绵 调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直 重复多次实验 以上操作可减小实验误差的是 填序号 答案 1 bc 2 bd 例2 2015 浙江理综 21 甲同学准备做 验证机械能守恒定律 实验 乙同学准备做 探究加速度与力 质量的关系 实验 图9 1 图9中a b c d e表示部分实验器材 甲同学需在图中选用的器材 乙同学需在图中选用的器材 用字母表示 2 某同学在实验室选齐所需器材后 经正确操作获得如图10所示的两条纸带 和 纸带 的加速度大 填 或 其加速度大小为 图10 解析 1 验证机械能守恒定律 一般采用重锤自由落体运动 使用纸带法测速度 所以要用到重锤和电火花打点计时器 即a b 探究加速度与力 质量的关系 实验一般以小车为研究对象 需改变小车质量 要用到纸带法测加速度 所以需要电火花计时器 小车 钩码 即b d e 答案 1 abbde 2 2 5 0 2 m s2 冲刺训练 1 在研究平抛运动的实验中 求解得到的初速度有误差 与误差产生原因无关的是 a 弧形槽与球间有摩擦b 弧形槽末端切线不水平c 小球受空气阻力d 小球每次自由滚下的位置不同 解析要保证每次实验时 小球平抛的初速度的大小和方向相同 需使小球每次从同一位置由静止释放 斜槽末端应水平 弧形槽与球间的摩擦不影响小球每次平抛的初速的一致性 小球受的空气阻力使它不具备做平抛运动的条件 答案a 2 某同学采用如图11甲所示的实验装置做 研究平抛运动 的实验 图11 1 实验时下列哪些操作是必须的 填序号 将斜槽轨道的末端调水平 用天平称出小球的质量 每次都要让小球从同一位置由静止开始运动 2 实验时此同学忘记在白纸上记录小球抛出点的位置 于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后 在该段曲线上任取水平距离均为 x 20 00cm的三点a b c 如图乙所示 其中相邻两点间的竖直距离分别为y1 10 00cm y2 20 00cm 小球运动过程中所受空气阻力忽略不计 请你根据以上数据帮助他计算出小球初速度v0 m s g取10m s2 答案 1 2 2 00 3 如图12所示装置可用来验证机械能守恒定律 摆锤a栓在长l的轻绳一端 另一端固定在o点 在a上放一个小铁片 现将摆锤拉起 使绳偏离o竖直方向成 角时由静止开始释放摆锤 当其到达最低位置时 受到竖直挡板p阻挡而停止运动 之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动 图12 1 为了验证摆锤在运动中机械能守恒 必须求出摆锤在最低点的速度 为了求出这一速度 实验中还应该测量哪些物理量 2 根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v 3 根据已知的和测得的物理量 写出