江苏高考物理二轮总复习 专题8 第1课时 力学实验课件.ppt

专题八实验专题 第1课时力学实验 2011 江苏卷 某同学用如图8 1 1所示的实验装置来验证 力的平行四边形定则 弹簧测力计a挂于固定点p 下端用细线挂一重物m 弹簧测力计b的一端用细线系于o点 手持另一端向左拉 使结点o静止在某位置 分别读出弹簧测力计a和b的示数 并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向 如图8 1 1 1 本实验用的弹簧测力计示数的单位为n 图中a的示数为 n 2 下列不必要的实验要求是 请填写选项前对应的字母 a 应测量重物m所受的重力b 弹簧测力计应在使用前校零c 拉线方向应与木板平面平行d 改变拉力 进行多次实验 每次都要使o点静止在同一位置 3 某次实验中 该同学发现弹簧测力计a的指针稍超出量程 请您提出两个解决办法 答案 1 3 6 2 d 3 改变弹簧测力计b拉力的大小 减小重物m的质量 或将a更换成较大量程的弹簧测力计 改变弹簧测力计b拉力的方向等 命题解读 考纲中 力学实验为四个 其中三个为打点描迹类 虽然每年高考实验题为创新度较大的部分 但是源于课本的基本命题思路不变 所以以本为本是复习良方 热点一重视双基 基本仪器 基本实验 例1 1 图8 1 2甲中游标卡尺的读数是 cm 乙图中螺旋测微器的读数是 mm 图8 1 2 2 某同学用如图8 1 3甲所示装置做 验证机械能守恒定律 的实验 图乙为实验中得到的一条纸带 在纸带上用0 1 2 3 4 5 6 标出计数点 图8 1 3 规定打点1时重力势能为0 要计算出打点4时重物的机械能 在纸带上必须测出 实验中若不知道本地的重力加速度的大小 要计算出机械能还必须测出重物的 该同学根据测出的数据准确地计算出打各计数点时重物的机械能 发现打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能小 其原因可能是 只要求说出一种 若在数据处理时所用的重力加速度比本地的重力加速度偏大 不考虑其他因素产生的误差 将使打后一个点时机械能都比打前一个点时机械能 解析 1 主尺读出100mm 游标尺读出0 50mm 两者相加为10 050cm 读数时要注意从游标尺的0开始 螺旋测微器直接读出3 200mm 2 验证机械能守恒定律只要测出mgh和mv2 然后进行比较 所以 要测出1 4两点间的距离和3 5点间的距离 或测量2 6两点的距离也可 质量和重力 由于阻力的作用 一般测量出的动能增量小于重力势能的变化量 大 答案 1 10 050 3 200 3 198 3 202 2 1 4两点之间的距离和3 5两点之间的距离 或2 6两点间的距离 质量和重力 实验中存在阻力 大 规律方法 测量是实验的基本 是各级考试都必有的部分 但从得分情况来看并不乐观 其原因是 不注意游标卡尺的最小刻度而造成选取 读数等错误 不注意题中要求的单位造成位数不对或换算错误 游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的 前面看游标的0刻度起点是哪里 后面看对齐的刻度 读完后不再往下一位估读 因此我们在读数时要看清最小刻度 看清对齐线 看清单位 在自由落体运动中 只有重力做功 总的机械能守恒 所以利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h并计算出瞬时速度v 比较重力势能的减少量 ep mgh与物体动能的增加量 ek 你mv2 就可以验证物体在自由下落过程中机械能是否守恒 变式练习 在 验证机械能守恒定律 的实验中 打点计时器接在电压为e 频率为f的交流电源上 在实验中打下一条理想纸带 如图8 1 4所示 选取纸带上打出的连续5个点a b c d e 测出a点距起始点的距离为x0 点ac间的距离为x1 点ce间的距离为x2 已知重锤的质量为m 当地的重力加速度为g 则 图8 1 4 1 从起始点o到打下c点的过程中 重锤重力势能的减少量为dep 重锤动能的增加量为dek 2 根据题中提供的条件 可求出重锤实际下落的加速度a 它和当地的重力加速度g进行比较 则ag 填 或 例题2 为了探究加速度与力的关系 使用如图8 1 5所示的气垫导轨装置进行实验 其中g1 g2为两个光电门 它们与数字计时器相连 当滑行器通过g1 g2光电门时 光束被遮挡的时间 t1 t2都可以被测量并记录 滑行器质量为m 挡光片宽度为d 光电门间距离为x 牵引砝码的质量为m 回答下列问题 图8 1 5 热点二器材创新类实验 1 实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉 使气垫导轨水平 在不增加其他仪器的情况下 如何判定调节是否到位 答 2 若取m 0 4kg 改变m的值 进行多次实验 以下m的取值不合适的一个是 a m1 5gb m2 15gc m3 40gd m4 400g 3 在此实验中 需要测得每一个牵引力对应一个加速度 其中求得的加速度的表达式为 用dt1 dt2 d x表示 解析 1 取下牵引砝码 m放在任意位置都不动 或取下牵引砝码 轻推滑行器m 数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间dt都相等 因为如果平面是斜的 滑行器不能保持平衡或在斜面上做加速运动 2 在探究力与加速度关系的实验中 砝码的质量与滑行器总质量的关系是m m 这样才能近似认为砝码受到的重力就是对滑行器的拉力 规律方法 在新课标中增设了较多的新型器材 像光电门测速度 传感器测速度 测位移 测力等 这些新型器材为课本实验增加了新的元素 命题的空间变得更大 如何应对这些实验呢 建模是关键 像光电门测速最后还是可以用速度位移公式求解加速度 用动能定理求解合力做功等 对于频闪照片也是如此 但是要注意放大率的问题 变式练习 科技馆中有一个展品如图8 1 6所示 在较暗处有一个不断均匀滴水的龙头 在一种特殊的灯光照射下 可观察到一个个下落的水滴 缓缓调节水滴下落的时间间隔到适当情况 可看到一种奇特的现象 水滴似乎不再往下滴 而是固定在图中a b c d四个位置不动 一般要出现这种现象 照明光源可以是 g取10m s2 a 普通光源即可b 间歇发光 间隙时间为1 4sc 间歇发光 间隙时间为0 14sd 间歇发光 间隙时间为0 2s 解析 要满足水滴似乎不再下落 即要求光源为间歇性光源 且每次光照射时 图中a b c d四处正好有一滴水 所以在光间歇时间内 上一滴水恰好运动到下一滴水 或下方n滴水 的位置 故有 x gt2 x 0 2m 所以t 0 14s 当n 10时 t 1 4s 答案 bc 热点三原理创新类实验 例3 现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数 给定的器材如下 一倾角可以调节的长木板 如8 1 7所示 木块 计时器一个 米尺 1 填入适当的公式或文字 完善以下实验步骤 让木块从斜面上方一固定点d从静止开始下滑到斜面底端a处 记下所用的时间t 图8 1 7 用米尺测得d与a之间的距离x 则木块的加速度a 用米尺测得长木板顶端b相对于水平桌面ca的高度h和长木板的总长度l 设木块所受重力为mg 木块与长木板之间的动摩擦因数为 则木块所受的合外力f 根据牛顿第二定律 可求得动摩擦因数的表达 代入测量值计算求出 的值 改变 重复上述测量和计算 求出 的平均值 2 在上述实验中 如果用普通的秒表作为计时器 为了减少实验误差 某同学提出了以下的方案 a 选用总长度l较长的木板b 选用质量较大的木块c 使木块从斜面开始下滑的起点d离斜面底端更远一些d 使长木板的倾角尽可能大一点其中合理的意见是 填写代号 规律方法 实验原理是创新设计的灵魂 下面以力学实验为主 设计流程图 变式练习 某研究性学习小组采用如图8 1 8甲所示的装置 探究物体的加速度与所受合外力的关系 提供器材有 气垫导轨 总长度为l 滑块 总质量为m 装有宽度为d的遮光板 光电门两只 配接数字计时器 木块若干 米尺 在一次实验中 测出两光电门ab间的距离为l0 导轨顶端距水平面的高度为h 接通气源 让滑块从导轨顶端由静止开始向下运动 读出遮光板通过光电门1的时间为t1 通过光电门2的时间为t2 重力加速度为g 图8 1 8 1 通过改变气垫导轨与水平面的夹角 改变合外力大小 探究滑块从导轨顶端由静止开始运动的加速度与所受合外力的关系 上述实验中滑块所受合外力大小可表示为f 加速度大小为a 2 该小组测得多组数据 描点作出了如图8 1 8乙所示的a f图线 图线不通过坐标原点的主要原因是 3 利用同样的装置可以验证机械能守恒 滑块在ab间运动过程机械能守恒的表达式可表示为 实验结果显示 滑块有机械能的损失 原因是要克服空气阻力做功 在甲图中 保持其他条件不变 只调整光电门2的位置 增大l0 发现空气的平均阻力f随之增大 究其本质 说明空气阻力与有关 热点四数据处理与误差分析 例4 如图8 1 9甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律 为消除摩擦力的影响 实验前必须平衡摩擦力 1 某同学平衡摩擦力时是这样操作的 将小车静止地放在水平长木板上 把木板不带滑轮的一端慢慢垫高 如图 乙 直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止 请问这位同学的操作是否正确 如果不正确 应当如何进行 图8 1 9 2 如果这位同学先如 1 中的操作 然后不断改变对小车的拉力f 他得到m 小车质量 保持不变情况下的a f图线是下图中的 将选项代号的字母填在横线上 3 打点计时器使用的交流电频率f 50hz 如图8 1 10所示是某同学在正确操作下获得的一条纸带 a b c d e每两点之间还有4个点没有标出 写出用x1 x2 x3 x4以及f来表示小车加速度的计算式a 根据纸带所提供的数据 算得小车的加速度大小为 m s2 结果保留两位有效数字 解析 1 平衡摩擦力的要点是把有打点计时器的那一端适当抬高 给小车一个初速度 小车能匀速下滑 则小车所受摩擦力和小车的重力沿斜面向下的分力平衡 达到平衡摩擦力的作用 故第 1 问的答案应为 该同学的操作不正确 正确的操作应该为给小车一个初速度 小车能够匀速下滑 2 该同学做实验时实际上是平衡摩擦力过度 故没有拉力f之前已经有加速度 故c正确 3 采用逐差法得计算加速度的表达式a 代入数据解得a 0 60m s2 规律方法 数据处理 误差分析 评估交流已成为当下实验命题的重要内容 这也是中学物理实验的薄弱环节 这种高考的导向要引起大家的关注 变式练习 光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器 当有物体从光电门通过时 光电计时器就可以显示物体的挡光时间 现利用如图8 1 11甲所示装置探究物体的加速度与合外力 质量关系 其中nq是水平桌面 pq是一端带有滑轮的长木板 1 2是固定在木板上的两个光电门 与之连接的两个光电计时器没有画出 小车上固定着用于挡光的窄片k 测得其宽度为d 让小车从木板的顶端滑下 光电门各自连接的计时器显示窄片k的挡光时间分别为t1和t2 1 该实验中 在改变小车的质量m或沙桶的总质量m时 保持m m 这样做的目的是 2 为了计算出小车的加速度 除了测量d t1和t2之外 还需要测量 若上述测量用x表示 则用这些物理量计算加速度的表达式为a 3 某位同学经过测量 计算得到如下表数据 请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象 4 由图象可以看出 该实验存在着较大的误差 产生误差的主要原因是 命题预测 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率 进行了如下实验 用天平测出电动小车的质量为0 4kg 将电动小车 纸带和打点计时器按如图8 1 12甲所示安装 图8 1 12 接通打点计时器 其打点周期为0 02s 使