高三物理二轮专题十中学物理实验第1课时课件新人教版.ppt

实验部分专题十中学物理实验第1课时力学实验 题型1基本仪器的使用力学实验中考查的基本测量仪器有 刻度尺 游标卡尺 打点计时器 螺旋测微器 天平 秒表 弹簧秤 要熟悉各种基本仪器的构造及其原理 其次对于仪器读数问题 要掌握有效数字的有关知识和估读方法 一般来说 除游标卡尺 秒表外 其它测量仪器都需要估读 例1 2009 昆明市5月适应性检测 用20分度的游标卡尺测某圆筒形金属工件的内径d如图10 1 1所示 则d mm 图10 1 1 答案3 40 例2 2009 泰安市5月模拟 常用螺旋测微器的精度是0 01mm 在图10 1 2中的螺旋测微器的读数为6 620mm 请把图中箭头所指的刻度线对应的数填在小方框内 图10 1 2 若另制一个螺旋测微器 使其精度提高到0 005mm 而螺旋测微器的螺距仍保持0 5mm不变 可采用的方法是 答案61510 顺序为从左向右 从上到下 将可动刻度100等分 1 游标卡尺在读数时注意先确定各尺的分度 把数据读成以毫米为单位 先读主尺数据 再读游标尺数据 最后两数相加 2 游标卡尺读数时不需要估读 3 螺旋测微器读数时 要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出 由可动刻度的0刻线位置判定 要准确到0 01mm 估读到0 001mm 即结果若用mm做单位 则小数点后必须保留三位 预测演练1 2009 成都市第三次诊断性检测 在实验室 小张 小王 小李三位同学分别使用不同的长度测量工具进行长度测量 1 小张使用游标为10分度的游标卡尺测量某圆柱的直径 他的读数为6 135cm 小王使用游标为20分度的游标卡尺测量同一圆柱的直径 他的读数也为6 135cm 2 小李使用螺旋测微器测量某物体的厚度 测量结果如图10 1 3所示 该示数是mm 图10 1 3 答案 1 小张 2 3 549 3 551 预测演练2 2009 象山北仑两地适应性考试 一次实验中 提供了下列几个长度测量仪器 a 毫米刻度尺b 10分度游标卡尺c 20分度游标卡尺d 50分度游标卡尺 e 螺旋测微器某同学用其中一种仪器测量某工件长度为1 545cm 则他使用的仪器为 填序号 图10 1 4中螺旋测微器读数为mm 游标卡尺的读数为cm 图10 1 4 答案c14 997 14 996 14 998都对 0 670 题型2验证性实验在力学中新课标省考查的验证性实验有 验证力的平行四边形定则 验证牛顿运动定律和验证机械能守恒定律 例3 2009 徐州市第三次调研测试 小明同学在学完力的合成与分解后 想在家里做实验验证力的平行四边形定则 他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计 按如下步骤进行实验 a 在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向b 在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯 记下静止时弹簧测力计的读数f c 将一根大约30cm长的细线从纸带中穿过 再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上 在靠近白纸处用手对称地拉开细线 使两只弹簧测力计的读数相等 在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数 如图10 1 5甲所示 d 在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示 如图乙所示 根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力f 图10 1 5 1 在步骤c中 弹簧测力计的读数为n 2 在步骤d中 合力f n 3 若 就可以验证力的平行四边形定则 答案 1 3 00 2 5 2 0 2 3 f 近似在竖直方向 且数值与f近似相等 本实验结果有明显偏差的原因很多 但归纳起来可分为两类 一类是在实验操作过程中所产生的 如o点位置变动 弹簧测力计与木板平面不平行 弹簧测力计的使用和读数不正确 读数时要注意弹簧测力计零刻度的位置 等 另一类是在处理实验数据时所 产生的 如力的方向的标注 力的图示 平行四边形作图 的不准确等 所以一定要注意有可能产生这些偏差的原因 另外 用作图法来处理实验数据并得出结论时 规范作图至关重要 要养成规范作图的习惯 预测演练3 2009 绍兴市质量调测 在验证力的平行四边形定则中 采取下列哪些方法和步骤可减小实验误差 a 两个分力f1 f2间的夹角要适当大些b 两个分力f1 f2的大小要适当大些c 拉橡皮条的细绳要稍长一些d 实验前先把两个弹簧秤的钩子互相钩住 平放在桌子上 向相反方向拉动 检查读数是否相同 abcd 例4 2009 淮安市第四次调研 为了 探究加速度与力 质量的关系 现提供如图10 1 6所示实验装置 请思考探究思路并回答下列问题 图10 1 6 1 为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是 a 将不带滑轮的木板一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 b 将不带滑轮的木板一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动c 将不带滑轮的木板一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动d 将不带滑轮的木板一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动 2 在 探究加速度与力 质量关系 的实验中 得到一条打点的纸带 如图10 1 7所示 已知相邻计数点间的时间间隔为t 且间距x1 x2 x3 x4 x5 x6已量出 则小车加速度的表达式为a 图10 1 7 3 消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后 可用钩码总重力代替小车所受的拉力 此时钩码m与小车总质量m m之间应满足的关系为 4 在 探究加速度与质量的关系 时 保持砝码质量不变 改变小车质量m 得到的实验数据如下表 为了验证猜想 请在图10 1 8坐标系中作出最能直观反映a与m之间关系的图象 图10 1 8 答案 1 c 2 3 m m m 4 如下图所示 预测演练4 2009 江苏 11 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的实验装置如图10 1 9所示 图10 1 9 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图10 1 10所示 计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度a m s2 结果保留两位有效数字 图10 1 10 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中 测量一次小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码的总重力g的实验数据如下表 请根据实验数据在图10 1 11中作出a f的关系图象 图10 1 11 3 根据提供的实验数据作出的a f图线不通过原点 请说明主要原因 解析 1 a m s2 0 16m s2 2 如下图所示 3 未计入砝码盘的重力 答案 1 0 16 0 15也算对 2 见解析图 3 未计入砝码盘的重力 例5 2009 大连市第二次模拟 1 一螺旋测微器回零后发现存在零点误差 如图10 1 12甲所示 用此螺旋测微器测量一根电阻丝的直径时 测量结果如图乙所示 则该电阻丝的直径为mm 图10 1 12 2 某小组同学利用斜槽和小钢球来验证机械能守恒定律 如图10 1 13所示 每次都使小球在斜槽上同一位置滚下 冲过水平槽飞出后做平抛运动 在小球经 过的地方水平放置一块木板 木板上放一张白纸 白纸上放有复写纸 这样可记录小球在白纸上的落点 要判断小球从斜槽滚下减少的重力势能等于其在斜槽末端具有的动能 图10 1 13 提供的测量仪器有秒表 刻度尺 天平 弹簧秤 请指出需要使用的有 需要测量的物理量有 用刻度尺测小球在斜槽上的起始位置到斜槽末端的高度h 还需要用测 用测 若小球的质量为m 用测量的物理量表示出小球在斜槽上滑下至末端的过程中所减少的重力势能为 小球在斜槽末端具有的动能为 为提高实验的准确程度 你认为以下建议确实有作用的是 a 斜槽表面要尽量光滑b 小球的质量要测量精确c 钢球的体积越大越好d 木板要尽量水平放置 答案 1 0 552 0 554 2 刻度尺 刻度尺小球在木板上的落点到斜槽末端的水平距离x刻度尺斜槽末端到木板的竖直高度h mgh ad或者 刻度尺秒表 刻度尺小球在木板上的落点到斜槽末端的水平距离x秒表小球从斜槽末端下落到木板上的时间t mgh ad 预测演练5 验证机械能守恒定律 的实验可以采用如图10 1 14甲或乙方案来进行 1 比较这两种方案 填 甲 或 乙 方案好些 理由是 图10 1 14 2 如图10 1 15是该实验中得到的一条纸带 测得每两个计数点间的距离如图中所示 已知每两个计数点之间的时间t 0 1s 物体运动的加速度a 该纸带是采用 填 甲 或 乙 实验方案得到的 简要写出判断依据 3 如图10 1 16是采用甲方案时得到的一条纸带 在计算图中n点速度时 几位同学分别用下列不同的方法进行 其中正确的是 图10 1 15 图10 1 16 答案 1 甲因为这个方案摩擦阻力小 误差小 操作方便 2 4 8m s2 4 7m s2 4 9m s2都对 乙因为物体运动的加速度比重力加速度小很多 3 bc 题型3探究性实验例6 2009 辽宁省部分重点中学协作体高考模拟 某同学做探究动能定理的实验 如图10 1 17所示 图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出 沿木板滑行 这时 橡皮筋对小车做的功为w 当用2条 3条 实验时 使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出 图10 1 17 1 除了图中已有的器材外 还需要导线 开关 填测量工具 和电源 填 交流 或 直流 2 实验中小车会受到阻力 可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力 需要在 填 左 或 右 侧垫高木板 3 若粗糙的木板水平 小车在橡皮筋的作用下 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可能是 a 橡皮筋处于原长状态b 橡皮筋仍处于伸长状态 c 小车在两个铁钉连线处d 小车已过两个铁钉连线处 4 某次所打纸带如图10 1 18所示 在正确操作的情况下 打在纸带上的点并不都是均匀的 为了测量小车获得的速度 应选用纸带的部分进行测量 根据下面所示的纸带回答 图10 1 18 答案 1 刻度尺交流 2 左 3 b 4 ghij 预测演练6 2009 安徽省高考仿真题三 某同学用如图10 1 19所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系 图中a为小车 连接在小车后面的纸带穿过打点计时器b的限位孔 它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上 c为弹簧测力计 不计绳与滑轮的摩擦 实验时 先接通电源再松开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 1 该同学在一条比较理想的纸带上 从点迹清楚的某点开始记为o点 顺次选取5个点 分别测量这5个点到o之间的距离 并计算出它们与o点之间的速度平方差 v2 v2 v2 v02 填入下表 图10 1 19 请以 v2为纵坐标 以x为横坐标在图10 1 20中作出 v2 x图象 若测出小车质量为0 2kg 结合图象可求得小车所受合外力的大小为n 图10 1 20 2 若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数 明显超出实验误差的正常范围 你认为主要原因是 实验操作中改进的措施是 答案 1 0 25如下图所示 2 小车滑行时所受摩擦力较大使导轨倾斜一定的角度以平衡摩擦力 题型4创新实验例7 2009 汕头市5二模 某实验小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系 实验室提供如下器材 a 表面光滑的长木板b 可叠放钩码的物理小车c 秒表d 方木块 用于垫高木板 e 质量为m的钩码若干个f 米尺该研究小组采用控制变量法进行实验探究 即 1 在保持斜面倾角不变时 探究加速度与质量的关系 实验时 可通过来改变物体质量 通过测出木板长l和小车由斜面顶端滑至底端所用时间t 可求得物体的加速度a 他们通过分析实验数据发现 在误差范围内 质量改变之后 物体下滑所用时间可认为不改变 由此得出结论 光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量无关 2 在物体质量不变时 探究加速度与倾角的关系 实验时 通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角 由于没有量角器 该小组通过木板长l和测量出长木板顶端到水平面高度的h求出倾角 的正弦值sin 下表是他们的实验数据 请将表格补充完整并在图10 1 21中画出a sin 图线 图10 1 21 分析a sin 图线得出的结论是 利用a sin 图线求出当地的重力加速度g m s2 答案 1 在小车上叠放钩码 2 0 202 00 光滑斜面上物体下滑的加速度与斜面倾角 的正弦值成正比 9 6 9 9 1 2009 贵州省普通高校招生适应性考试 甲 乙 丙 丁四位同学使用不同的工具测量同一物体的长度时 测量结果分别如下 甲同学 使用螺旋测微器 读数为12 00452cm 乙同学 使用50分度的游标卡尺 读数为12 045cm丙同学 使用20分度的游标卡尺 读数为12 045cm丁同学 使用10分度的游标卡尺 读数为12 045cm 从这些数据可以看出读数肯定有错误的是同学 答案甲 乙 丁 2 2009 辽宁省普通高校招生统一考试测试 某实验小组设计了如图10 1 22所示的实验装置探究加速度与力 质量的关系 开始时闭合电键 电磁铁将a b两个小车吸住 断开电键两小车同时在细绳拉力作用下在水平桌面上沿同一直线相向运动 实验中始终保持小车质量远大于托盘和砝码的质量 实验装置中各部分的摩擦阻力可忽略不计 图10 1 22 1 该小组同学认为 只要测出小车a和b由静止释放到第一次碰撞通过的位移x1 x2 即可得知小车a和b的加速度a1 a2的关系是 你认为这个实验方案的优点是 2 实验时 该小组同学保持两小车质量相同且不变 改变左 右托盘内的砝码的重力 测量并记录对应拉力下小车a和b通过的位移x1和x2 经过多组数据分析 得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系 如果要继续利用此装置验证小车的加速度与小车质量的关系 需要控制的条件是 需要测量的物理量有 要求对表示物理量的字母做出说明 它们之间的关系式是 答案 1 不用测量时间 2 保持两小车所受的拉力相等且不变 或答两托盘 含砝码 的重力相等小车a的质量m1 位移x1 小车b的质量m2 位移x2 3 2009 福州模拟 1 某小组探究弹簧的弹性势能与弹簧形变之间的关系 采用如图10 1 23所示的实验装置 将轻弹簧放置在水平轨道上 a端固定在轨道的一端 b端自由 在桌边缘悬挂有一重垂线 取一个小球置于弹簧的b端 用手推小球使弹簧压缩 放手后小球被弹出做平抛运动 利用该装置可以粗略探究弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系 实验中 得到弹簧压缩量l和小球离开桌面后的水平位移x的一些数据如下表所示 1 该实验在测定弹簧的弹性势能时 所采用的方法是 a 控制变量法b 间接测量法c 累积测量法d 类比法 图10 1 23 2 分析表中的数据可得结论是 在误差允许的范围内 对于给定的弹簧 其弹性势能与其压缩量的比例关系是 当压缩量l越大时 上述比例关系的误差也越大 其原因是 答案 1 b 2 弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比 小球在桌面滑行的距离越大 克服摩擦做功使机械能损失越多 4 2009 宣城市第三次调研 某探究学习小组的同学欲验证 动能定理 他们在实验室组装了一套如图10 1 24所示的装置 另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源 导线 复写纸 纸带 小木块 细沙 当滑块连接上纸带 用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时 释放小桶 滑块处于静止状态 若你是小组中的一位成员 要完成该项实验 则 图10 1 24 1 你认为还需要的实验器材有 2 实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等 沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 实验时首先要做的步骤是 3 在 2 的基础上 某同学用天平称量滑块的质量m 往沙桶中装入适量的细沙 用天平称出此时沙和沙桶的总质量m 让沙桶带动滑块加速运动 用打点计时器记录其运动情况 在打点计时器打出的纸带上取两点 测出这两点的间距l以及这两点对应的滑块速度的大小v1与v2 v1 v2 则本实验最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示 4 如果实验时所用滑块质量为m 沙及沙桶总质量为m 让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动 用打点计时器记录其运动情况 在打点计时器打出的纸带上取两点 测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2 v1 v2 要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒 则最终需验证的数学表达式为 用题中的字母表示 答案 1 天平 刻度尺 2 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力 将木板左端适当垫高 3 mgl 4 mgl 5 2009 珠海市第二次调研 1 在做 测定匀变速直线运动加速度 的实验中 取下一段如图10 1 25所示的纸带研究其运动情况 设o点为计数的起始点 在四个连续的计数点中 每相邻两计数点间的时间间隔为0 1s 若物体做理想的匀加速直线运动 则计数点 a 与起始点o之间的距离x1为cm 打计数点 a 时物体的瞬时速度为m s 物体的加速度为m s2 结果均保留3位有效数字 图10 1 25 2 在利用重物自由下落 验证机械能守恒定律 的实验中 备有如下器材 a 打点计时器 b 直流电源 c 交流电源 d 纸带 e 带夹子的重物 f 秒表 g 刻度尺 h 导线 i 铁架台 其中该实验不需要的器材是 填字母代号 在实验中 打点计时器所用电源频率为50hz 实验 要求打点计时器在打完第一个点时释放纸带 甲 乙 丙三个学生分别用同一装置各打出一条纸带 量出各纸带上第1 2两点间的距离分别为0 48cm 0 19cm和0 18cm 可见其中肯定有一个学生在操作上有错误 错误操作的同学是 其错误的操作是 答案 1 4 000 5002 00 2 b f 甲先释放纸带再接通电源 6 2009 淮安市第四次调研 在 探究加速度与力 质量关系 的实验中 1 某小组得到一条打点的纸带 相邻计数点间的时间间隔为t 且间距x1 x2 x3 x4 x5 x6已量出 如图10 1 26所示 计算d点的瞬时速度的表达式 加速度的表达式 图10 1 26 2 另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据 请在图10 1 27所示的坐标中画出a f图线 图10 1 27 从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是 a 实验没有平衡摩擦力b 实验中平衡摩擦力时木板倾角过小c 实验中平衡摩擦力时木板倾角过大d 实验中小车质量发生变化 答案 1 2 作图略 ab 7 2009 威海市模拟 在某次实验中 物体拖动纸带做匀加速直线运动 打点计时器所用的电源频率为50hz 如图10 1 28所示为实验中得到的一条纸带 纸带上每相邻的两个计数点之间都有4个点未画出 按时间顺序取0 1 2 3 4 5 6七个计数点 用刻度尺量出各计数点到0点的距离 但某同学在记录