高考物理二轮复习 专题精讲 第10讲 力学实验课件.ppt

专题五物理实验 第10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 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 三 实验数据的处理方法1 列表法在记录和处理数据时 为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关系 将数据填写在适当的表格内 称为列表法 列成表格不但可以减少或避免错误 便于发现问题和分析问题 而且有助于找出各物理量之间的变化规律 分析表格中的记录数据时一般先找出相同量 再分析其他量的数据关系 表格要求简单明了 用符号标明各物理量并写明单位 所列数据要符合有效数字的有关规定 2 平均值法即把测定的若干组数据相加求和 然后除以测量次数 3 作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一 用作图法处理数据的优点是直观 简便 有取平均的效果 由图线的斜率 截距 包围面积等可以研究物理量之间的变化关系 找出规律 备课札记 1 2013 新课标全国卷 22 图5 10 1 a 为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图 实验步骤如下 真题体验 图5 10 1 a 用天平测量物块和遮光片的总质量m 重物的质量m 用游标卡尺测量遮光片的宽度d 用米尺测量两光电门之间的距离s 调整轻滑轮 使细线水平 让物块从光电门a的左侧由静止释放 用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门a和光电门b所用的时间 ta和 tb 求出加速度a 多次重复步骤 求a的平均值 根据上述实验数据求出动摩擦因数 回答下列问题 1 测量d时 某次游标卡尺 主尺的最小分度为1mm 的示数如图5 10 1 b 所示 其读数为 cm 图5 10 1 b 2 2012 安徽卷 21 图5 10 2为 验证牛顿第二定律 的实验装置示意图 砂和砂桶的总质量为m 小车和砝码的总质量为m 实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小 图5 10 2 1 实验中 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力 先调节长木板一端滑轮的高度 使细线与长木板平行 接下来还需要进行的一项操作是 a 将长木板水平放置 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 给打点计时器通电 调节m的大小 使小车在砂和砂桶的牵引下运动 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动b 将长木板的一端垫起适当的高度 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带 撤去砂和砂桶 给打点计时器通电 轻推小车 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动c 将长木板的一端垫起适当的高度 撤去纸带以及砂和砂桶 轻推小车 观察判断小车是否做匀速运动 2 实验中要进行质量m和m的选取 以下最合理的一组是 a m 200g m 10g 15g 20g 25g 30g 40gb m 200g m 20g 40g 60g 80g 100g 120gc m 400g m 10g 15g 20g 25g 30g 40gd m 400g m 20g 40g 60g 80g 100g 120g 3 图5 10 3是实验中得到的一条纸带 a b c d e f g为7个相邻的计数点 相邻的两个计数点之间还有四个点未画出 量出相邻的计数点之间的距离分别为 sab 4 22cm sbc 4 65cm scd 5 08cm sde 5 49cm sef 5 91cm sfg 6 34cm 已知打点计时器的工作频率为50hz 则小车的加速度大小a m s2 结果保留两位有效数字 图5 10 3 命题角度 视角一游标卡尺和螺旋测微器的读数 典例1 2013 山东卷 21 1 图5 10 4甲为一游标卡尺的结构示意图 当测量一钢笔帽的内径时 应该用游标卡尺的 填 a b 或 c 进行测量 示数如图乙所示 该钢笔帽的内径为 mm 图5 10 4 解析游标卡尺测量钢笔帽的内径时 使用内测脚 故填 a 该游标卡尺的最小分度为0 05mm 游标尺的第6个刻度线与主尺上的某刻线对齐 所以读数为11mm 0 05mm 6 11 30mm 答案a11 30 11 25或11 35 2 游标卡尺的读数测量值 主尺上的整毫米数 与主尺上某一刻线对齐的游标的格数 精确度 单位mm 3 关于估读问题 游标卡尺不需要估读 毫米刻度尺 螺旋测微器需要估读 应考组训1 2012 课标全国卷 22 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度 该螺旋测微器校零时的示数如图5 10 5 a 所示 测量金属板厚度时的示数如图 b 所示 图 a 所示读数为 mm 图 b 所示读数为 mm 所测金属板的厚度为 mm 图5 10 5 解析题图 a 的读数为1 0 0 01mm 0 010mm 题图 b 的读数为6 5mm 37 0 0 01mm 6 870mm 故金属板的厚度d 6 870mm 0 010mm 6 860mm 答案0 0106 8706 860 2 某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 时 1 用游标尺为20分度的卡尺测量其长度如图5 10 6甲 由图可知其长度为 cm 图5 10 6 2 用螺旋测微器测量其直径如图5 10 6乙 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 螺旋测微器的固定刻度为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 700mm 或4 701mm 答案 1 5 015 2 4 700 或4 701 视角二与打点计时器和纸带相关的力学实验 命题角度 典例2 2013 广东卷 34 1 研究小车匀变速直线运动的实验装置如图5 10 7 a 所示 其中斜面倾角 可调 打点计时器的工作频率为50hz 纸带上计数点的间距如图 b 所示 其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出 图5 10 7 部分实验步骤如下 a 测量完毕 关闭电源 取出纸带b 接通电源 待打点计时器工作稳定后放开小车c 将小车停靠在打点计时器附近 小车尾部与纸带相连d 把打点计时器固定在平板上 让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是 用字母填写 图 b 中标出的相邻两计数点的时间间隔t s 计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5 为了充分利用记录数据 减小误差 小车加速度大小的计算式应为a 应考策略纸带的三大应用 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 应考组训3 2013 浙江卷 21 如图5 10 8所示 装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮 固定在小车上 装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端 另一端系在小车上 一同学用装置甲和乙分别进行实验 经正确操作获得两条纸带 和 纸带上的a b c 均为打点计时器打出的点 图5 10 8 答案 1 2 10cm或2 40cm 0 05cm 有效数字位数正确 2 1 13m s或1 25m s 0 05m s 有效数字位数不作要求 小于 3 c 4 为了 探究加速度与力 质量的关系 现提供如图5 10 9所示的实验装置 请思考探究思路并回答下列问题 图5 10 9 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 将木板不带滑轮的一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动b 将木板带滑轮的一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动c 将木板不带滑轮的一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动d 将木板不带滑轮的一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上 2 在实验中 得到一条打点的纸带 如图5 10 10所示 已知相邻计数点间的时间间隔为t 且间距s1 s2 s3 s4 s5 s6已量出 则小车加速度的表示式为a 图5 10 10 3 有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定 探究加速度a与所受外力f的关系 他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验 得到了两条a f图线 如图5 10 11所示 图线 是在轨道倾斜情况下得到的 选填 或 小车及车中的砝码总质量m kg 图5 10 11 5 在探究 加速度与力 质量的关系 的活动中 a b c 图5 10 12 1 将实验器材组装如图5 10 12 a 所示 请你指出该装置中的错误或不妥之处 2 改正实验装置后 该同学顺利完成了实验 在实验中保持小车质量不变 改变沙桶的质量 测得小车所受绳子的拉力f和加速度a的数据如下表 根据测得的数据 在图 b 中作出a f图象 由图象可知 小车与长木板之间的最大静摩擦力大小为 n 3 打出的某一条纸带 a b c d e f为相邻的6个计数点 如图 c 相邻计数点间还有四个点未标出 利用图中给出的数据可求出小车的加速度a m s2 a点的速度va m s 答案 1 电源电压应为4 6v 没有平衡摩擦力 小车应靠近打点计时器 2 如图所示 0 12 0 02 3 0 500 095 命题角度 视角三 橡皮筋 弹簧 类实验 典例3 2013 全国新课标 22 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究 一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一小球接触而图5 10 13 a 不固连 弹簧处于原长时 小球恰好在桌面边缘 如图5 10 13 a 所示 向左推小球 使弹簧压缩一段距离后由静止释放 小球离开桌面后落到水平地面 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 回答下列问题 1 本实验中可认为 弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等 已知重力加速度大小为g 为求得ek 至少需要测量下列物理量中的 填正确答案标号 a 小球的质量mb 小球抛出点到落地点的水平距离sc 桌面到地面的高度hd 弹簧的压缩量 xe 弹簧原长l0 2 用所选取的测量量和已知量表示ek 得ek 图5 10 13 b 应考组训6 1 某实验小组用如图5 10 14所示的装置验证 力的平行四边形定则 将弹簧测力计a挂于固定点p 下端用细线挂一重物m 弹簧测力计b的挂钩处系一细线 把细线的另一端系在a下端图5 10 14细线上的o点 手持b水平向左拉 使o点缓慢地向左移动 保持b的拉力方向不变 不计弹簧测力计重力 拉力不超出量程 则a b的示数fa fb的变化情况是 a fa fb均变大 其合力大小和方向都不变b fa fb均变大 其合力大小和方向都改变c fa变大 fb变小 其合力大小不变 方向改变d fa fb的合力大小改变 方向不变 2 另一实验小组的甲 乙 丙三位同学做此实验 所用弹簧测力计的量程为0 5n 他们都把橡皮条的一端固定在木板上的a点 橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计 用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的o点 此时细绳都与平板平行 用f1和f2表示拉力的方向和大小 甲同学f1和f2的方向互相垂直 f1 3 0n f2 3 8n 乙同学f1和f2方向间的夹角约为30 f1 f2 4 0n 丙同学f1和f2方向间的夹角约为120 f1 f2 4 0n 这三位同学中操作不合适的是 填 甲 乙 或 丙 解析 1 当o点缓慢地向左移动时 合力大小和方向都不变 利用图解法可以判断fa fb均变大 选项a正确 2 因为乙的两个力的合力超过了测力计刻度的最大值5n 再用一个弹簧测力计拉时超出其量程 答案 1 a 2 乙 7 2012 山东卷 21 1 某同学利用图5 10 15所示的实验装置 探究物块在水平桌面上的运动规律 物块在重物的牵引下开始运动 重物落地后 物块再运动一段距离停在桌面上 尚未到达滑轮处 从纸带上便于测量的点开始 每5个点取1个计数点 相邻计数点间的距离如图5 10 16所示 打点计时器电源的频率为50hz 图5 10 15 图5 10 16 通过分析纸带数据 可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速 计数点5对应的速度大小为 m s 计数点6对应的速度大小为 m s 保留三位有效数字 物块减速运动过程中加速度的大小为a m s2 若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数 g为重力加速度 则计算结果比动摩擦因数的真实值 填 偏大 或 偏小 8 2012 广东卷 34 2 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系 1 将弹簧悬挂在铁架台上 将刻度尺固定在弹簧一侧 弹簧轴线和刻度尺都应在 方向 填 水平 或 竖直 2 弹簧自然悬挂 待弹簧 时 长度记为l0 弹簧下端挂上砝码盘时 长度记为lx 在砝码盘中每次增加10g砝码 弹簧长度依次记为l1至l6 数据如下表 表中有一个数值记录不规范 代表符号为 由表