高考物理二轮总复习讲义教案:高考物理力学实验.docx
《高考物理二轮总复习讲义教案:高考物理力学实验.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理二轮总复习讲义教案:高考物理力学实验.docx(42页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、x xn n14 5 61 2 32高考物理二轮总复习讲义:高考物理力学实验知识结构考题一 “纸带类”实验新课标考试大纲规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器:研究匀变速直线运动、 探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律 . 这 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系,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.如图 1 所 示,打 n 点时的瞬时速度 v .n 2T图 13.用“逐差法”求
2、加速度(xx x )(xx x )如图 2 所示,a .(3T)1tv.图 2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,具体做法如下: (1)求瞬时速度:把遮光条(宽度为 d)通过光电门的时间 t 内的平均速度看做物体经过光电门d的瞬时速度,即 v .(2)求加速度:若两个光电门之间的距离为 L,则利用速度与位移的关系可求加速度,即 av2 22 12L例 1 图 3 甲是“研究匀变速直线运动”的实验装置,图乙是该实验中获得的一条纸带.已知 所用交流电源的频率为 50 Hz,A、B、C、D、E、F 是纸带上的计数点,相邻计数点间还有 四个点没有画出.222tv222t图 3(
3、1) 实验时由于没有记录 CD 间的读数,根据图乙中已有的数据估算出 CD 间的距离约为 _ cm.(2) 某同学在处理数据时将 A 点记为 t0,B 点记为 t0.1 s ,C 点记为 t0.2 s ,将 AB 间距离记为 t0.1 s 时的位移 x 1.50 cm,BC 间距离记为 t0.2 s 时的位移 x 1.81 cm,1 2并根据图乙中的数据作出如图丙所示的 xt 图象,该图线与纵坐标的交点表示的是_; 若该同学根据图象得出 xt 图象的斜率为 k(m/s),则该纸带运动时的加速度大小是_m/s2(请用斜率 k 来表示,数值概不给分).(3)若将实验中的打点计时器拿掉,改用在水平轨
4、道上安装两个光电门,小车上固定有力传 感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砂桶,如图丁所示,可以 用来验证“牛顿第二定律”,实验时,先测出小车、传感器和挡光板的总质量m,再让小车 从靠近光电门 1 处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间 t.改变小车质量 m, 测得多组 m、t 的值,建立坐标系描点作出图线,下列能直观得出“合外力一定时,加速度 与质量成反比”的图线是_.解析 (1)由 xaT ,即 EDCDCDBCaT ,EDBC得 CD 2.13 cm.2x(2)xt 图象与纵坐标的交点为 OA 的距离;由 v 可知,且各段位移的时间均为 0.1 s,故当
5、纵坐标的位移除以 0.1 s 时,即为各段的平均速度值,则加速度大小 ax0.1 x 10 t t t10k.1(3)小车从靠近光电门 1 处由静止开始做匀加速运动,位移 x at .改变小车质量 m,测得多22x组 m、t 的值,则加速度 a ,位移不变,故 a 与 t 成反比,m 与 t 成正比,能直观得出2“合外力一定时,加速度与质量成反比”的图线是 C.故选 C.答案 (1)2.13 (2)OA 之间的距离 10k (3)C3变式训练1.在用图 4 所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加 速度 a 与合力 F 的关系.图 4(1)除了电火花计时器、小车、
6、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及 开关外,在下列器材中必须使用的有_(选填选项前的字母).A. 220 V、50 Hz 的交流电源B. 电压可调的直流电源C. 刻度尺D. 秒表E. 天平(附砝码)(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,以下操作正确的是_.A. 调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B. 在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C. 在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上(3)某同学得到了图 5 所示的一条纸带,由此得到小车加速度的大小 a_ m/s2.图 5(4)在本实验中认为细线的
7、拉力 F 等于砝码和砝码盘的总重力 mg,已知三位同学利用实验 数据作出的 aF 图象如图 6 中的 1、2、3 所示.下列分析正确的是_(选填选项前的 字母).图 6A. 出现图线 1 的原因可能是没有平衡摩擦力B. 出现图线 2 的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适C. 出现图线 3 的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大4真222真(5) 在本实验中认为细线的拉力F 等于砝码和砝码盘的总重力mg ,由此造成的误差是_ (选填“系统误差”或“偶然误差”).设拉力的真实值为 F ,小车的质量为 M,为真mgF m了使 5%,应当满足的条件是 _.F M真答案 (1)ACE (2)AC
8、(3)15 (4)B (5)系统误差 5%解析(1)打点计时器接交流电源,处理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离,还要用到天平测砝码和砝码盘的质量,故选 A、C、E;(2)在平衡摩擦力时,不能挂盘;要保证细线和纸带与木板平行,先接通电源,再释放小车, 若纸带做匀速直线运动,则纸带上的点间距是均匀的,即说明平衡了摩擦力,故选 A、C;CEAC(3)由图知 AC6.40 cm,CE8.80 cm,CEACa(2T) ,得 a 15 m/s ;4T(4) 出现图线 1 的原因是平衡摩擦力过大,A 错误;出现图线 2 的原因是砝码和砝码盘的质 量没有远小于小车的质量,B 正确;出现图线 3 的原因是平
9、衡摩擦力时长木板的倾斜度过小, 使得摩擦力过大,C 错误.故选 B.(5) 小车在做匀加速直线运动时,砝码和砝码盘也在做匀加速直线运动,细线的拉力 F 一定 小于砝码和砝码盘的总重力 mg,此误差不可避免,为系统误差;小车与砝码和砝码盘都在 做加速度为 a 的匀加速直线运动,对砝码和砝码盘有 mgF ma,对小车有 F Ma,代真 真mgF m入 5%,得 5%.F M真2.如图 7 甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直 径为 d、质量为 m 的金属小球由 A 处由静止释放,下落过程中能通过 A 处正下方、固定于 B 处的光电门,测得 A、B 间的距离为
10、H(H d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为 t,当地的重力加速度为 g.则:图 7(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径 d_ mm.5t2 2222 2合1(2)多次改变高度 H,重复上述实验,作出 随 H 的变化图象如图丙所示,当图中已知量 t 、2 0H 和重力加速度 g 及小球的直径 d 满足以下表达式:_时,可判断小 0球下落过程中机械能守恒.(3)实验中发现动能增加量 E 总是稍小于重力势能减少量 E ,增加下落高度后,则 Ek pE 将_ (选填“增加”“减小”或“不变”).k答案 (1)7.25 (2)2gH t d (3)增大0 0解析 (1)游标卡尺的读数为:
11、d(0.71050.05) mm7.25 mm;(2)若减小的重力势能等于增加的动能时,可以认为机械能守恒;1 d有:mgH mv ,即 2gH ( ) ,2 0 t0得:2gH t d ;0 0p(3)由于在该过程中有阻力做功,且高度越高,阻力做功越多,故增加下落高度后,则 EpE 将增大.k3.某实验小组用图 8 甲实验装置探究合力做功与动能变化的关系.铁架台竖直固定放置在水 平桌面上,将长木板倾斜放置,一端固定在水平桌面边缘 P 处,另一位置放置在铁架台的 铁杆上,忽略铁杆粗细,木板与铁杆接触处记为 Q, P 处放置一光电门.实验步骤是:图 81 用游标卡尺测出滑块的挡光片宽度 l,用天
12、平测出滑块的质量 m;2 平衡摩擦力:以木板放置在水平桌面上的 P 处为轴,调节长木板在铁架台上的放置位置, 使滑块恰好沿木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置 Q ,用刻度尺测出 Q 到水1 1平桌面的高度 H;保持 P 位置不变,长木板一端放置在铁架台竖直杆 Q 上.用刻度尺量出 Q Q 的距离 h ,2 1 2 1将滑块从木板上的 Q 位置由静止释放,由光电门计时器读出滑块的挡光时间 t ;2 1保持 P 位置不变,重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置,重复步骤数次. .滑块沿长木板由 Q 运动到 P 的过程中,用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度2为 g):(1)滑块动
13、能的变化量 E _,(2)滑块克服摩擦力做的功 W _,(3)k f合力对滑块做的功 W _.某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到 Q 的距离 h 为横坐标,以滑块通过光电门的挡光16t222t2k2222t22 221时间的平方倒数 为纵坐标,根据测量数据在坐标系中描点画出如图乙所示直线,若图线过2原点,且图线斜率 k_,则能证明合外力做的功等于物体动能增量.ml 2g答案 .(1) (2)mgH (3)mgh .2t 1 l1l 1解析 (1)由于挡光片宽度很小,滑块通过光电门的速度 v ,滑块动能的变化量 E mv120ml2t1(2)从 Q 释放匀速下滑时,由动能定理有:mgHmglco
14、s 0,且 lcos x,得:mgx1mgH,从 Q 释放时,设长木板的倾角为 ,Q P 长度为 L,则克服摩擦力做功为 W 2 2 fmgLcos ,且 Lcos x,故 W mgH.f(3)合力做的功 W mg(Hh )W mgh .合 1 f 1ml.由动能定理:W E ,有 mgh ,合 k1 2g 2g整理得: h,故图线斜率 k .t l l考题二 “橡皮条”“弹簧”类实验1. 注意橡皮条、弹簧本身的特点,力的特点是不能突变,能的特点是弹簧拉伸和压缩相同的 量势能相等,在实验中也会用到.2. 弹簧弹性势能表达式不需推导和应用,但还是要知道,在验证性实验中常用到其结论.例 2 某物理
15、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 系如图 9 所示,则由图线可知:图 9图 10(1) 弹簧的劲度系数为_ N/m.(2) 为了用弹簧测定两木块 A 和 B 间的动摩擦因数 ,两位同学分别设计了如图 10 所示的甲、7l 0.2f乙两种方案.1 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.2 若 A 和 B 的重力分别为 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,则 A 和 B 间的动摩擦因数为_.解析 (1
16、)由图知,当 F0 时 l 20 cm,即弹簧的原长,当 F 60 N 时 l40 cm,则 l0 0F 60ll 0.2 m;由胡克定律得 k N/m300 N/m;0(2)乙方案:因在拉着物体 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;F 6由于弹簧测力计 a 示数为 6.0 N,故 A、B 间的动摩擦因数 0.30.F 20N答案 (1)300 (2)甲 0.30变式训练4.某同学用如图 11 甲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
17、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 11(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) 下列的实验要求中不必要是_.(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 90D. 改变拉力的大小与方向,进行多次实验,每次都要使 O 点静止在同一位置8(3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法正确的是_. A
18、.图中的 F 是力 F 和 F 合力的理论值1 2B.图中的 F是力 F 和 F 合力的理论值1 2C.F 是力 F 和 F 合力的实际测量值1 2D.本实验将细绳都换成橡皮条,同样能达到实验目的(4)本实验采用的科学方法是_.A.理想实验法 C.控制变量法B.等效替代法D.建立物理模型法答案 (1)3.80(3.793.81) (2)CD (3)BCD (4)B解析 (1)弹簧测力计每 1 N 被分成 10 格,每一小格为 0.1 N,则弹簧测力计的读数为 3.80 N; (2)细线应尽可能长一些,能更加准确的记录力的方向;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
19、四边形定则”,因此重物的重力必须要知道;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,按照平行四边形定则作出的合力 F是力 F1和 F 合力的理论值,而用一个弹簧测力计拉出的力 F 是 F 和 F 合力的实际测量值,本实 2 1 2验将细绳都换成橡皮条,同样能达到实验目的;(4)本实验采用的科学方法是等效替代法. 5.(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 12(a)所示的 FL 图象,
20、由图象可知:弹簧原长 L _ cm,求得弹簧的劲度系数 k_ N/m.0图 12(2)按如图(b)的方式挂上钩码(已知每个钩码重 G1 N),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指 针指示如图(b),则指针所指刻度尺示数为 _ cm.由此可推测图 (b)中所挂钩码的个数 为_个.答案 (1)3.0 200 (2)1.50 3解析 (1)由胡克定律 Fk(LL ),结合图中数据得:L 3.0 cm,k200 N/m.0 0(2)由(b)图知指针所示刻度为 1.50 cm,由 Fk(L L),得弹力为:F3 N ,故所挂钩码的09个数为 3 个.6.在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 物理 二轮 复习 讲义 教案 力学 实验
链接地址:https://www.31doc.com/p-10139580.html