主题深化提升 专题四

1、.主题深化提升考点一“纸带类实验“纸带类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法,对于纸带常有以下三大应用: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络,便于测量和计算。2.求解瞬时速度:利用做匀变速直线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。如下图,打n点时的瞬时速度vn=xn+xn+12T。3.用“逐差法求加速度:如下图,a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)3T2有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量,详细做法如下:1求瞬时速度:把遮光条宽度为d通过光电门的时间t内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时速度,即v=dt

2、。2求加速度:假设两个光电门之间的间隔 为L,那么利用速度与位移的关系可求加速度,即a=v22-v122L。对点训练1.在做“研究匀变速直线运动的实验中:1实验室提供了以下器材:打点计时器、一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是_。 2打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。如下图为实验所打出的一段纸带,在顺次打出的点中,从O点开场每5个打点间隔取1个计数点,分别记为A、B、C、D。相邻计数点间的间隔 已在图中标出,那么打点计时器打下计数点C时,小车的瞬时速度v=_m/s;小车的加速度a=_m/s2。 【解

3、析】1在本实验中不需要测量力的大小,因此不需要弹簧测力计。2在匀变速直线运动中,时间中点的速度等于该过程中的平均速度,因此有:vC=xBD2t=(2.10+2.50)cm2×0.1s=0.23 m/s根据逐差法知,a=(2.10+2.50-1.30-1.70)cm4×(0.1s)2=0.40 m/s2。答案:1弹簧测力计20.230.402.某同学利用如图甲所示的装置探究“加速度与力、质量的关系。1关于该实验的操作和数据处理,以下说法正确的选项是_。 A.可以用天平测出砝码和砝码盘的总质量m1和小车的质量m2,由公式a=m1gm2求出小车的加速度B.应使小车的质量

4、远小于砝码和砝码盘的总质量,以减小实验误差C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差D.处理实验数据时采用a-1m图象,是为了便于根据图线直观地做出判断2在实验中,利用打点计时器打出了多条纸带,该同学选取了其中较为理想的一条进展分析,纸带上A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,间隔 如图乙所示,单位是cm,那么小车的加速度为_m/s2。结果保存三位有效数字 【解析】1小车运动的加速度必须根据小车后面的打点纸带进展处理计算,故A错误;设在小车运动过程中轻绳对小车的拉力为FT,那么根据牛顿第二定律有:FT=m2a,m1g-FT=m1a,

5、整理可得T=m1g1+m1m2,由此式可以看出,只有当m1m2即砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量时才有FTm1g,所以B错误;利用图象来处理实验数据可有效减小实验带来的误差,C正确;在实验时作a-1m图象而不是作a-m图象,是为了便于直接从图象上观察a、m之间的关系,D正确。2根据给出的实验数据,利用逐差法可求得加速度a=1.59 m/s2。答案:1C、D21.59【补偿训练】某同学利用如图甲所示的实验装置做研究匀变速直线运动实验。按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块。释放小车,小车由静止开场运动。按实验要求正确装上纸带,让小车靠近打点计时器,按住小车,翻开打点计时器电源,释放小车,获得

6、一条带有点迹的纸带。在获得的纸带上明晰的部分,每5个间隔标注一个计数点,并分别标注为A、B、C、测量相邻计数点的间距s1、s2、s3、并将其记录在纸带上对应的位置处。完成以下填空:1实验装置中打点计时器所用的电源是频率为50 Hz的低压交流电源,假设打点的时间间隔用t表示,那么t=_s。 2如图乙为用刻度尺测量所得纸带上的s1、s2、s3和s4的情况,a可用s1、s4和t表示为a=_;vB可用s1、s2和t表示为vB=_。 3由图乙可读出s1=_cm,s2=_cm,s4=_cm。由此求得加速度的大小a=_m/s2,vB=_m/s。计算结果取3位有效数字 【解析】1

7、打点的时间间隔t=1f=150 s=0.02 s。2由逐差法和s=aT2,T=5t得s4-s1=3a5t2,解得a=s4-s175t2。根据做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度可得vB=s1+s22×5t=s1+s210t。3根据刻度尺的读数规那么可知,s1=2.58 cm-0.90cm=1.68 cm,s2=5.00 cm-2.58 cm=2.42 cm,s4=12.00 cm-8.12 cm=3.88 cm。加速度的大小a=s4-s175t2=0.733 m/s2,打B点时的速度VB=s1+s210t=0.205 m/s。答案:10.022s

8、4-s175t2s1+s210t31.682.423.880.7330.205考点二物理实验中的图象问题的处理方法1.图象中图线的特征:注意观察图象中图线的形状是直线、曲线,还是折线等,分析图线所反映两个物理量之间的关系,进而明确图象反映的物理内涵。图线分析时还要注意图线的拐点具有的特定意义,它是两种不同运动情况的转折点。2.巧用图象的斜率:物理图象的斜率代表两个物理量增量的比值,其大小往往代表另一物理量值。如x -t图象的斜率为速度,v -t图象的斜率为加速度。3.巧用图象的截距:截距是图线与两坐标轴的交点所代表的坐标数值,该数值具有一定的物理意义。如x -t图象的纵截距表示开场运动的位置,

9、v -t图象的纵截距表示初速度。4.巧用图象的面积:有些物理图象的图线与横轴所围的面积的数值,常代表另一个物理量的大小。如v -t图中,图线与t轴所夹的面积代表位移。对点训练某同学将力传感器固定在小车上,然后把绳的一端固定在传感器拉钩上,用来测量绳对小车的拉力,探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系,根据所测数据在坐标系中作出了如下图的a-F图象。1图线不过坐标原点的原因是_。 2本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量_选填“是或“否。 3由图象求出小车和传感器的总质量为_kg。 【解析】1a-F图象与横轴交点为0.1,0,说

10、明施加外力在0.1 N之内小车和传感器没有加速度,说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力缺乏。2因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力,因此不需要保证砂和桶的质量远小于小车和传感器的总质量。3a-F图象斜率为1m,由图知图象斜率k=1 kg-1,那么小车和传感器的总质量为1 kg。答案:1未平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏2否31【补偿训练】多项选择在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中,某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度。然后他以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,共描出了10个点,并画出了小车运动的v-t图象,如下图。针对该同学作出的v-t图象,他所在的实验小

11、组的其他四位同学分别交流了自己的看法,以下四种看法,你认为有道理的是A.这10个点无论如何也不在一条直线上,因此小车运动的图象不可能为一条直线,而应为一条平滑的曲线B.这10个点中有7个点虽然不在一条直线上,但它们紧挨在一条直线附近,只有F和B两个点离这条直线太远C.在这10个点中有3个点A、D、I能画在一条直线上,其余7个点都不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律D.与直线偏向较小的点C、E、G、H、J可能是实验误差造成的,而偏离直线较远的点B、F那么可能是实验中出现失误造成的【解析】选B、D。在误差答应的范围内,多数点在一条直线上,即可说明该运动的v-t图象为直线,与

12、直线偏向较小的点C、E、G、H、J可能是实验误差造成的,而偏离直线较远的点B、F那么可能是实验中出现失误造成的。综上,选项B、D正确。考点三“橡皮条“弹簧类实验1.常见的数据处理方法:1列表法:直接从表格数据中得到弹力F与伸长量x的比值是一个常数。2图象法。以弹力F为纵坐标,弹簧的伸长量x为横坐标,根据所测数据,在坐标系中描点连线,可得到一条过原点的直线。作图象时要使尽可能多的点在一条直线上,不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧,假如遇到个别偏向较大的点属误差较大或错误的,应舍去。假如横坐标是弹簧的总长度,那么画出的F-x关系图象不过原点。但是F-x图象中倾斜直线的斜率都等于弹簧的劲度系

13、数。3函数法:在误差允许范围内,可写出弹力与弹簧伸长量的函数关系式F=kx。实际解题中常与图象法配合使用,以得到函数式或比照实际关系式以计算物理量等。2.弹簧测力计的读数:先看清弹簧测力计的量程和分度值,然后根据指针所指的位置一定要看指针末端所指的位置读出所测力的大小,假设分度值为0.1,那么读数时在准确度后加一估读数即可即有两位小数。假设分度值为0.2,那么所读数值小数点后只能有一位小数。对点训练1.某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定那么。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

14、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。1本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图乙中的示数为_N。 2以下的实验要求中不必要的是_。填写选项前对应的字母,下同 A.细线应尽可能长一些B.应测量重物M所受的重力C.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90°D.改变拉力的大小与方向,进展屡次实验,每次都要使O点静止在同一位置3图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,以下说法正确的选项是_。 A.图中的F是力F1和F2合力的理论值B.图中的F是力F1和F2合力的理论值C.F是力F1和F2合力的实际测量值D.本实验将细绳都换成橡皮

15、条,同样能到达实验目的4本实验采用的科学方法是_。 A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法【解析】1弹簧测力计每1 N被分成10格,每一小格为0.1 N,那么弹簧测力计的读数为3.80 N。2细线应尽可能长一些,能更加准确地记录力的方向;实验通过作出弹簧的弹力和重物的重力这三个力的图示,来验证“力的平行四边形定那么,因此重物的重力必需要知道;细线AO与BO之间的夹角适当大一点,不一定必须大于90°只要验证两弹簧测力计拉力的合力大小等于重物的重力,方向竖直向上即可,每次只需保证O点保持静止即可,没必要每次都使O点静止在同一位置。3在本实验中,按照平行四边

16、形定那么作出的合力F是力F1和F2合力的理论值,而用一个弹簧测力计拉出的力F是F1和F2合力的实际测量值,本实验将细绳都换成橡皮条,同样能到达实验目的。4本实验采用的科学方法是等效替代法。答案:13.803.793.81均可2C、D3B、C、D4B2.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如下图,那么由图线可知: 1弹簧的劲度系数为_N/m。 2为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数,两位同学分别设计了如下图的甲、乙两种方案。为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小,你认为方案_更合理。 假设A和B的重力分别为

17、10.0 N和20.0 N。当A被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0 N,b的示数为11.0 N,c的示数为4.0 N,那么A和B间的动摩擦因数为。 【解析】1由图知,当F=0时l0=20 cm,即弹簧的原长,当F0=60 N时l=40 cm,那么l=l-l0=0.2 m;由胡克定律得k=Fl=600.2 N/m=300 N/m。2乙方案:因在拉着木块A运动的过程中,拉A的弹簧测力计在不断地运动,示数可能会变化,读数不准;甲方案:弹簧测力计a是不动的,指针稳定便于读数,故甲方案更合理;由于弹簧测力计a示数为6.0 N,故A、B间的动摩擦因数=FfFN=620=0.30。答案:1300

18、2甲0.30【补偿训练】1.1某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图甲所示的F-L图象,由图象可知:弹簧原长L0=_cm,求得弹簧的劲度系数k=_N/m。 2按如图乙的方式挂上钩码每个钩码重G=1 N,使1中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图乙,那么指针所指刻度尺示数为_cm。由此可推测图乙中所挂钩码的个数为_个。 【解析】1由胡克定律F=kL-L0,结合图中数据得:L0=3.0 cm,k=200 N/m。2由乙图知指针所指刻度为1.50 cm,由F=kL0-L,得弹力为F=3 N,故所挂钩码的个数为3个。答案:13.020021.5032.在“验证力的平行四

19、边形定那么实验中,需要将橡皮条的一端固定在程度木板上,另一端系上两根细绳套,如图甲所示,实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,把橡皮条的一端拉到O点,用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数,然后只用一个弹簧测力计,通过细绳套再次把橡皮条的一端拉到O点,记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向,作出三个力的图示,如图乙所示。1以下说法正确的选项是_填选项前字母。 A.实验中两个细绳套应适当长一些,可以减小实验误差B.在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向C.在作力F1、F2的图示时,必须选取同样的标度,而作F的图示时,可以选取不同的标度D.连接F1、F2