高考物理 热点预测 6.12力学实验课件.ppt

第12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2 从实验的过程上进行比较 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 热点考向1 游标卡尺和螺旋测微器的读数 典例1 2012 广州一模 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 2012 黄冈一模 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a 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a 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xn和xn 1 则打n点时的速度vn 3 用 逐差法 求加速度如图所示因为所以a 热点考向3 应用图象分析实验数据 典例3 2012 南京二模 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a 图象 由a 图象你得出的结论为 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图象如图所示 则该图象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 画图象时 若图象是直线 则用刻度尺参考描出的点画直线 并延长与坐标轴相交 2 画出图象后 要分析其斜率 在坐标轴上的截距的物理意义 3 若画出的图象不符合要求 要分析其原因 规范解答 1 描点 画出a 图象如图所示 分析图象 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 a f 即图线的斜率等于小车所受的合外力 大小为f n 0 16n 2 由图象可得拉力等于零时 加速度不等于零 故木板倾角过大 由牛顿第二定律f ma得 a f 即图线的斜率等于小车质量的倒数 小车质量大小为m kg 2 0kg 答案 见规范解答 规律总结 用图象处理数据的四个要求图象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 虽然图象法有许多优点 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 2012 郑州一模 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 2 2012 南开区一模 在 验证牛顿运动定律 的实验中 保持小车的质量不变 改变所挂钩码的数量 多次重复测量 在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出a f关系的点迹 如图所示 经过分析 发现这些点迹存在一些问题 产生这些问题的主要原因可能是 a 轨道与水平方向夹角太大b 轨道保持了水平状态 没有平衡摩擦力c 所挂钩码的总质量太大 造成上部点迹有向下弯曲的趋势d 所用小车的质量太大 造成上部点迹有向下弯曲的趋势 解析 选b c 拉力不为零时 加速度仍为零 可能没有平衡摩擦力 选项a错误 选项b正确 上部点迹有向下弯曲趋势 原因是没有满足所挂钩码的总质量远远小于小车质量 选项c正确 选项d错误 3 2012 南岸区一模 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 a 打c点时小车的速度大小为2 1m sb 打d点时小车的速度大小为4 6m sc 小车的加速度大小为3 9m s2d 小车的加速度大小为12m s2 解析 选a c 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vc m s 2 1m s 选项a正确 打d点时小车的速度大小为vd m s 2 3m s 选项b错误 小车的加速度大小为a m s2 3 9m s2 选项c正确 选项d错误 4 2012 潮州一模 用自由落体法进行 验证机械能守恒定律 的实验 1 实验完毕后选出一条纸带如图所示 其中o点为电磁打点计时器打下的第一个点 a b c为三个计数点 打点计时器通以频率为50hz的交流电 用刻度尺测得oa 12 41cm ob 18 60cm oc 27 21cm 在计数点a和b b和c之间还各有 一个点 重物的质量为1 00kg 取g 9 80m s2 甲同学根据以上数据算出 当打点计时器打到b点时重物的重力势能比开始下落时减少了 j 此时重物的动能比开始下落时增加了j 结果均保留三位有效数字 实验中产生系统误差的原因是 2 乙同学利用他自己实验时打出的纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h 算出了各计数点对应的速度v 以h为横轴 以v2为纵轴画出了如图所示的图线 图线未过原点o的原因是 解析 1 mgh 1 00 9 80 18 60 10 2j 1 82j vb m s 1 85m s ek 1 00 1 852j 1 71j 纸带通过打点计时器受摩擦阻力 空气阻力 2 先释放重物 再接通打点计时器电源 打下第一个点时重物已经有速度 也对 答案 1 1 821 71纸带通过打点计时器受摩擦阻力 空气阻力 2 先释放重物 再接通打点计时器电源 5 2012 江苏高考 为测定木块与桌面之间的动摩擦因数 小亮设计了如图所示的装置进行实验 实验中 当木块a位于水平桌面上的o点时 重物b刚好接触地面 将a拉到p点 待b稳定后静止释放 a最终滑到q点 分别测量op oq的长度h和s 改变h 重复上述实验 分别记录几组实验数据 1 实验开始时 发现a释放后会撞到滑轮 请提出两个解决方法 2 请根据下表的实验数据作出s h关系的图象 3 实验测得a b的质量分别为m 0 40kg m 0 50kg 根据s h图象可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数 结果保留一位有效数字 4 实验中 滑轮轴的摩擦会导致 的测量结果 选填 偏大 或 偏小 解题指导 解答本题第 3 问时可按以