高考物理二轮复习 专题五 物理实验 第1讲 力学实验课件.ppt

第1讲力学实验 图1 1 Ep mgh计算钢球重力势能变化的大小 式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离 A 钢球在A点时的顶端B 钢球在A点时的球心C 钢球在A点时的底端 图2 3 下表为该同学的实验结果 他发现表中的 Ep与 Ek之间存在差异 认为这是由于空气阻力造成的 你是否同意他的观点 请说明理由 4 请你提出一条减小上述差异的改进建议 答案 1 B 2 1 501 50 3 不同意理由见解析 4 见解析 2 2015 江苏单科 11 某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律 实验装置如图3所示 打点计时器的电源为50Hz的交流电 1 下列实验操作中 不正确的有 A 将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B 纸带穿过限位孔 压在复写纸下面C 用手捏紧磁铁保持静止 然后轻轻地松开让磁铁下落D 在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 图3 2 该同学按正确的步骤进行实验 记为 实验 将磁铁从管口处释放 打出一条纸带 取开始下落的一段 确定一合适的点为O点 每隔一个计时点取一个计数点 标为1 2 8 用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离 记录在纸带上 如图4所示 图4计算相邻计时点间的平均速度 粗略地表示各计数点的速度 抄入下表 请将表中的数据补充完整 3 分析上表的实验数据可知 在这段纸带记录的时间内 磁铁运动速度的变化情况是 磁铁受到阻尼作用的变化情况是 4 该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管 重复上述实验操作 记为 实验 结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同 请问实验 是为了说明什么 对比实验 和 的结果可得到什么结论 答案 1 CD 2 39 0 3 逐渐增大到39 8cm s且增加的越来越慢逐渐增大到等于重力 4 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用 磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用 3 2014 江苏单科 11 小明通过实验验证力的平行四边形定则 1 实验记录纸如图5所示 O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置 两弹簧测力计共同作用时 拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点 一个弹簧测力计拉橡皮筋时 拉力F3的方向过P3点 三个力的大小分别为 F1 3 30N F2 3 85N和F3 4 25N 请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力 图5 2 仔细分析实验 小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化 影响实验结果 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度 发现读数不相同 于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响 实验装置如图6甲所示 将一张白纸固定在竖直放置的木板上 橡皮筋的上端固定于O点 下端N挂一重物 用与白纸平行的水平力缓慢地移动N 在白纸上记录下N的轨迹 重复上述过程 再次记录下N的轨迹 图6两次实验记录的轨迹如图乙所示 过O点作一条直线与轨迹交于a b两点 则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa Fb的大小关系为 3 根据 2 中的实验 可以得出的实验结果有哪些 填写选项前的字母 A 橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B 两次受到的拉力相同时 橡皮筋第2次的长度较长C 两次被拉伸到相同长度时 橡皮筋第2次受到的拉力较大D 两次受到的拉力相同时 拉力越大 橡皮筋两次的长度之差越大 4 根据小明的上述实验探究 请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项 3 两次实验结果表明 两次受到的拉力相同时 橡皮筋第2次的长度较长 B对 橡皮筋的长度与受到的拉力不成正比 A错 两次被拉伸长度相同时 橡皮筋第1次受到的拉力较大 C错 两次受到的拉力相同时 拉力越大 对应的 角越大 两次的长度之差越大 D对 4 见答案 答案 1 见下图 F合 4 6 4 9都算对 2 Fa Fb 3 BD 4 橡皮筋拉伸不宜过长 选用新橡皮筋 或 拉力不宜过大 选用弹性好的橡皮筋 换用弹性好的轻弹簧 考情分析 近三年我省高考的实验考题的第11题均为力学实验 这些实验的基础都源于课本 但又高于课本 立足创新 2017年的考生应抓住两点 1 熟知各种器材的特性 2 熟悉课本上的实验 抓住实验的灵魂 实验原理 掌握数据处理的方法 熟知两类误差分析 基本仪器的使用和读数 规律方法 1 关于基本仪器的使用 1 游标卡尺 测外径或厚度在卡脚下方测量 不能将小测量物靠近主尺放置 要认准游标 0 刻度在哪 读数时应轻轻 锁定 游标 2 螺旋测微器 测量长度较小的物体 要注意0 5mm刻度线在上方还是下方 听到 咯 咯 声之后要换用微调 读数时应轻轻 锁定 可动部分 3 弹簧测力计 使用前应校零 选择弹簧测力计时 要选力的方向通过弹簧轴线的 必要时要选对拉时读数相同的弹簧测力计 4 打点计时器 电火花打点计时器使用的是220V交流电源 电磁打点计时器使用的是低压4 6V交流电源 3 螺旋测微器要估读 以毫米为单位小数点后必须保留三位小数 1 2015 海南单科 11 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度 测量结果如图7 a 和 b 所示 该工件的直径为 cm 高度为 mm 精典题组 图7 答案1 2206 860 2 2016 扬州二模 某同学用如图8所示的实验装置探究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 图8 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 2 下列不必要的实验要求是 请填写选项前对应的字母 A 应测量重物所受的重力B 弹簧测力计应在使用前校零C 拉线方向与木板平面平行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的指针稍稍超出量程 请你提出一个解决办法 解析 1 弹簧测力计读数 每1N被分成5格 则1格就表示0 2N 题图中指针落在3N到4N的第3格处 所以示数为3 6N 2 实验通过作出三个力的图示 来验证力的平行四边形定则 因此重物的重力必须要知道 故A必要 弹簧测力计是测出力的大小 所以必须在测之前校零 故B必要 拉线方向必须与木板平面平行 这样才确保力的大小的准确性 故C必要 重物的重力即合力的大小和方向是确定的 所以不需要每次都使O点静止在同一位置 故D错误 本题选不必要的 答案为D 3 当弹簧测力计A超出其量程 则说明联接弹簧测力计B与重物的两根细线的力的合力已偏大 又由于挂重物的细线的方向已确定 所以要么减小重物的重量 要么改变弹簧测力计B拉细线的方向 或改变弹簧测力计B拉力的大小 从而使弹簧测力计A不超出量程 答案 1 3 6N 2 D 3 减小M的质量 减小OP与竖直方向的夹角 减小弹簧测力计B拉力的大小 基本实验方法与数据处理 规律方法 1 力学实验的基本方法力学实验的基本方法就是测量力 位移 时间等的方法 测力可以用弹簧测力计 也可以用天平测出质量求得力 还可以根据牛顿运动定律或动能定理等测出相关物理量来求得力 测位移主要用到打点计时器 频闪照相 位移传感器结合示波器或给定图象和用测长度的仪器测量 也可以根据牛顿运动定律或动能定理等求得相关物理量来求得位移 测时间主要用到打点计时器 秒表 光电门等仪器 也可根据题目中已知装置 图象结合相关规律求得时间 1 2016 扬州二模 某实验小组利用如图9所示的装置进行实验 钩码A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端 钩码质量均为M 在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C 在距地面为h1处有一宽度略比A大一点的狭缝 钩码A能通过狭缝 环形金属块C不能通过 开始时A距离狭缝的高度为h2 放手后 A B C从静止开始运动 精典题组 图9 1 利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到落地用时t1 则钩码A通过狭缝时的速度为 用题中字母表示 2 若通过此装置验证机械能守恒定律 还需测出环形金属块C的质量m 当地重力加速度为g 若系统的机械能守恒 则需满足的等式为 用题中字母表示 3 为减小测量时间的误差 有同学提出如下方案 实验时调节h1 h2 h 测出钩码A从释放到落地的总时间t来计算钩码A通过狭缝的速度 你认为可行吗 若可行 写出钩码A通过狭缝时的速度表达式 若不可行 请简要说明理由 2 2016 海安 南外 金陵三校联考 某同学采用如图10所示的装置研究匀变速直线运动 打点计时器工作频率为50Hz 图10该同学的操作步骤如下 a 将木板的左端垫起 平衡小车的摩擦力 b 在小车中放入砝码 纸带穿过打点计时器 连在小车后端 用细线连接小车和钩码 c 将小车停在打点计时器附近 接通电源 释放小车 小车拖动纸带 打点计时器在纸带上打下一系列的点 断开电源 d 改变钩码或小车中砝码的质量 更换纸带 重复b c操作 1 设钩码质量为m1 砝码和小车总质量为m2 重力加速度为g 则小车的加速度为a 用题中所给字母表示 2 图11是某次实验中得到的一条纸带 在纸带上取计数点O A B C D和E 用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量 读出各计数点对应的刻度x 通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v 某同学不小心将计数点C的数据弄模糊了 请你将C点对应的数据填在下表中的相应位置 图11 图12 3 实验小组通过绘制 v2 s图线来分析运动规律 其中 v2 v2 v v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度 v0是O点对应时刻小车的瞬时速度 他们根据实验数据在图中标出了O A B C D E对应的坐标点 请你在该图12中画出 v2 s图线 4 绘制的 v2 s图线的斜率k 用题中所给字母表示 若发现该斜率大于理论值 其原因可能是 力学实验设计 规律方法 1 设计要求力学实验设计题的具体要求是 能发现问题 提出问题 并制定解决方案 能运用已学过的物理理论 实验方法和实验仪器去尝试着解决实际问题 2 实验特点力学实验设计题重在考查实验基本原理和思想方法的迁移应用 特点是 源于教材 但又高于材料 这类题虽常考常新 但 题在书外 理在书中 3 做好这类题的方法首先要审清题意 明确实验目的 然后联想和迁移应用相关实验原理即可求解 此类实验题常常就是 穿着实验外衣 的中等难度的推理 论证类题目 精典题组 3 若重锤的质量约为300g 为使实验测量数据合理 铁片质量m0比较恰当的取值是 A 1gB 5gC 40gD 100g 4 请提出一条减小实验误差的建议 2 2016 南通市第二次调研测试 小明同学看了 神舟十号 宇航员王亚平在太空授课时 利用牛顿第二定律测量指令长聂海胜的质量后深受启发 在学校实验室里设计了如图14甲所示的实验装置 测量手机电池的质量 为使滑块平稳运动 小明把两块质量相等的手机电池用质量不计的细棉线固定在滑块的两侧 接通气源 当空气从导轨两侧稳定喷出时 发现滑块与气垫导轨没有直接接触 装置能正常使用 调节导轨水平 把细线的一端固定在滑块上 另一端固定在钩码上 甲乙图14 1 小明用图乙中的螺旋测微器测得遮光条的宽度L mm 2 将附带手机电池的滑块由图甲所示位置从静止释放 在钩码的牵引下先后通过两个光电门 配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为 t1 7 2 10 3s 通过第二个光电门的时间为 t2 2 3 10 3s 遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为 t 0 592s 则手机电池经过光电门1时的瞬时速度v1 m s 保留2位有效数字 经过光电门2时的瞬时速度v2 m s 保留3位有效数字 重力加速度g 10m s2 手机电池的加速度a m s2 保留2位有效数字 3 已知钩码的质量为m1 200g 滑块与遮光条的总质量为m2 510g 则一块手机电池的质量为m g 保留2位有效数字 答案 1 5 000或5 001或4 999 2 0 692 172 5 3 45