江蘇高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題8 第1課時 力學(xué)實驗課件.ppt

專題八實驗專題 第1課時力學(xué)實驗 2011 江蘇卷 某同學(xué)用如圖8 1 1所示的實驗裝置來驗證 力的平行四邊形定則 彈簧測力計a掛于固定點p 下端用細(xì)線掛一重物m 彈簧測力計b的一端用細(xì)線系于o點 手持另一端向左拉 使結(jié)點o靜止在某位置 分別讀出彈簧測力計a和b的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄o點的位置和拉線的方向 如圖8 1 1 1 本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為n 圖中a的示數(shù)為 n 2 下列不必要的實驗要求是 請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母 a 應(yīng)測量重物m所受的重力b 彈簧測力計應(yīng)在使用前校零c 拉線方向應(yīng)與木板平面平行d 改變拉力 進行多次實驗 每次都要使o點靜止在同一位置 3 某次實驗中 該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計a的指針稍超出量程 請您提出兩個解決辦法 答案 1 3 6 2 d 3 改變彈簧測力計b拉力的大小 減小重物m的質(zhì)量 或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計 改變彈簧測力計b拉力的方向等 命題解讀 考綱中 力學(xué)實驗為四個 其中三個為打點描跡類 雖然每年高考實驗題為創(chuàng)新度較大的部分 但是源于課本的基本命題思路不變 所以以本為本是復(fù)習(xí)良方 熱點一重視雙基 基本儀器 基本實驗 例1 1 圖8 1 2甲中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是 cm 乙圖中螺旋測微器的讀數(shù)是 mm 圖8 1 2 2 某同學(xué)用如圖8 1 3甲所示裝置做 驗證機械能守恒定律 的實驗 圖乙為實驗中得到的一條紙帶 在紙帶上用0 1 2 3 4 5 6 標(biāo)出計數(shù)點 圖8 1 3 規(guī)定打點1時重力勢能為0 要計算出打點4時重物的機械能 在紙帶上必須測出 實驗中若不知道本地的重力加速度的大小 要計算出機械能還必須測出重物的 該同學(xué)根據(jù)測出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地計算出打各計數(shù)點時重物的機械能 發(fā)現(xiàn)打后一個點時機械能都比打前一個點時機械能小 其原因可能是 只要求說出一種 若在數(shù)據(jù)處理時所用的重力加速度比本地的重力加速度偏大 不考慮其他因素產(chǎn)生的誤差 將使打后一個點時機械能都比打前一個點時機械能 解析 1 主尺讀出100mm 游標(biāo)尺讀出0 50mm 兩者相加為10 050cm 讀數(shù)時要注意從游標(biāo)尺的0開始 螺旋測微器直接讀出3 200mm 2 驗證機械能守恒定律只要測出mgh和mv2 然后進行比較 所以 要測出1 4兩點間的距離和3 5點間的距離 或測量2 6兩點的距離也可 質(zhì)量和重力 由于阻力的作用 一般測量出的動能增量小于重力勢能的變化量 大 答案 1 10 050 3 200 3 198 3 202 2 1 4兩點之間的距離和3 5兩點之間的距離 或2 6兩點間的距離 質(zhì)量和重力 實驗中存在阻力 大 規(guī)律方法 測量是實驗的基本 是各級考試都必有的部分 但從得分情況來看并不樂觀 其原因是 不注意游標(biāo)卡尺的最小刻度而造成選取 讀數(shù)等錯誤 不注意題中要求的單位造成位數(shù)不對或換算錯誤 游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻度線對齊來讀數(shù)的 前面看游標(biāo)的0刻度起點是哪里 后面看對齊的刻度 讀完后不再往下一位估讀 因此我們在讀數(shù)時要看清最小刻度 看清對齊線 看清單位 在自由落體運動中 只有重力做功 總的機械能守恒 所以利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h并計算出瞬時速度v 比較重力勢能的減少量 ep mgh與物體動能的增加量 ek 你mv2 就可以驗證物體在自由下落過程中機械能是否守恒 變式練習(xí) 在 驗證機械能守恒定律 的實驗中 打點計時器接在電壓為e 頻率為f的交流電源上 在實驗中打下一條理想紙帶 如圖8 1 4所示 選取紙帶上打出的連續(xù)5個點a b c d e 測出a點距起始點的距離為x0 點ac間的距離為x1 點ce間的距離為x2 已知重錘的質(zhì)量為m 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 則 圖8 1 4 1 從起始點o到打下c點的過程中 重錘重力勢能的減少量為dep 重錘動能的增加量為dek 2 根據(jù)題中提供的條件 可求出重錘實際下落的加速度a 它和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭進行比較 則ag 填 或 例題2 為了探究加速度與力的關(guān)系 使用如圖8 1 5所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗 其中g(shù)1 g2為兩個光電門 它們與數(shù)字計時器相連 當(dāng)滑行器通過g1 g2光電門時 光束被遮擋的時間 t1 t2都可以被測量并記錄 滑行器質(zhì)量為m 擋光片寬度為d 光電門間距離為x 牽引砝碼的質(zhì)量為m 回答下列問題 圖8 1 5 熱點二器材創(chuàng)新類實驗 1 實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘 使氣墊導(dǎo)軌水平 在不增加其他儀器的情況下 如何判定調(diào)節(jié)是否到位 答 2 若取m 0 4kg 改變m的值 進行多次實驗 以下m的取值不合適的一個是 a m1 5gb m2 15gc m3 40gd m4 400g 3 在此實驗中 需要測得每一個牽引力對應(yīng)一個加速度 其中求得的加速度的表達式為 用dt1 dt2 d x表示 解析 1 取下牽引砝碼 m放在任意位置都不動 或取下牽引砝碼 輕推滑行器m 數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被遮擋的時間dt都相等 因為如果平面是斜的 滑行器不能保持平衡或在斜面上做加速運動 2 在探究力與加速度關(guān)系的實驗中 砝碼的質(zhì)量與滑行器總質(zhì)量的關(guān)系是m m 這樣才能近似認(rèn)為砝碼受到的重力就是對滑行器的拉力 規(guī)律方法 在新課標(biāo)中增設(shè)了較多的新型器材 像光電門測速度 傳感器測速度 測位移 測力等 這些新型器材為課本實驗增加了新的元素 命題的空間變得更大 如何應(yīng)對這些實驗?zāi)?建模是關(guān)鍵 像光電門測速最后還是可以用速度位移公式求解加速度 用動能定理求解合力做功等 對于頻閃照片也是如此 但是要注意放大率的問題 變式練習(xí) 科技館中有一個展品如圖8 1 6所示 在較暗處有一個不斷均勻滴水的龍頭 在一種特殊的燈光照射下 可觀察到一個個下落的水滴 緩緩調(diào)節(jié)水滴下落的時間間隔到適當(dāng)情況 可看到一種奇特的現(xiàn)象 水滴似乎不再往下滴 而是固定在圖中a b c d四個位置不動 一般要出現(xiàn)這種現(xiàn)象 照明光源可以是 g取10m s2 a 普通光源即可b 間歇發(fā)光 間隙時間為1 4sc 間歇發(fā)光 間隙時間為0 14sd 間歇發(fā)光 間隙時間為0 2s 解析 要滿足水滴似乎不再下落 即要求光源為間歇性光源 且每次光照射時 圖中a b c d四處正好有一滴水 所以在光間歇時間內(nèi) 上一滴水恰好運動到下一滴水 或下方n滴水 的位置 故有 x gt2 x 0 2m 所以t 0 14s 當(dāng)n 10時 t 1 4s 答案 bc 熱點三原理創(chuàng)新類實驗 例3 現(xiàn)要測定木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù) 給定的器材如下 一傾角可以調(diào)節(jié)的長木板 如8 1 7所示 木塊 計時器一個 米尺 1 填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?完善以下實驗步驟 讓木塊從斜面上方一固定點d從靜止開始下滑到斜面底端a處 記下所用的時間t 圖8 1 7 用米尺測得d與a之間的距離x 則木塊的加速度a 用米尺測得長木板頂端b相對于水平桌面ca的高度h和長木板的總長度l 設(shè)木塊所受重力為mg 木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)為 則木塊所受的合外力f 根據(jù)牛頓第二定律 可求得動摩擦因數(shù)的表達 代入測量值計算求出 的值 改變 重復(fù)上述測量和計算 求出 的平均值 2 在上述實驗中 如果用普通的秒表作為計時器 為了減少實驗誤差 某同學(xué)提出了以下的方案 a 選用總長度l較長的木板b 選用質(zhì)量較大的木塊c 使木塊從斜面開始下滑的起點d離斜面底端更遠一些d 使長木板的傾角盡可能大一點其中合理的意見是 填寫代號 規(guī)律方法 實驗原理是創(chuàng)新設(shè)計的靈魂 下面以力學(xué)實驗為主 設(shè)計流程圖 變式練習(xí) 某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖8 1 8甲所示的裝置 探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系 提供器材有 氣墊導(dǎo)軌 總長度為l 滑塊 總質(zhì)量為m 裝有寬度為d的遮光板 光電門兩只 配接數(shù)字計時器 木塊若干 米尺 在一次實驗中 測出兩光電門ab間的距離為l0 導(dǎo)軌頂端距水平面的高度為h 接通氣源 讓滑塊從導(dǎo)軌頂端由靜止開始向下運動 讀出遮光板通過光電門1的時間為t1 通過光電門2的時間為t2 重力加速度為g 圖8 1 8 1 通過改變氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角 改變合外力大小 探究滑塊從導(dǎo)軌頂端由靜止開始運動的加速度與所受合外力的關(guān)系 上述實驗中滑塊所受合外力大小可表示為f 加速度大小為a 2 該小組測得多組數(shù)據(jù) 描點作出了如圖8 1 8乙所示的a f圖線 圖線不通過坐標(biāo)原點的主要原因是 3 利用同樣的裝置可以驗證機械能守恒 滑塊在ab間運動過程機械能守恒的表達式可表示為 實驗結(jié)果顯示 滑塊有機械能的損失 原因是要克服空氣阻力做功 在甲圖中 保持其他條件不變 只調(diào)整光電門2的位置 增大l0 發(fā)現(xiàn)空氣的平均阻力f隨之增大 究其本質(zhì) 說明空氣阻力與有關(guān) 熱點四數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例4 如圖8 1 9甲所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律 為消除摩擦力的影響 實驗前必須平衡摩擦力 1 某同學(xué)平衡摩擦力時是這樣操作的 將小車靜止地放在水平長木板上 把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高 如圖 乙 直到小車由靜止開始沿木板向下滑動為止 請問這位同學(xué)的操作是否正確 如果不正確 應(yīng)當(dāng)如何進行 圖8 1 9 2 如果這位同學(xué)先如 1 中的操作 然后不斷改變對小車的拉力f 他得到m 小車質(zhì)量 保持不變情況下的a f圖線是下圖中的 將選項代號的字母填在橫線上 3 打點計時器使用的交流電頻率f 50hz 如圖8 1 10所示是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶 a b c d e每兩點之間還有4個點沒有標(biāo)出 寫出用x1 x2 x3 x4以及f來表示小車加速度的計算式a 根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù) 算得小車的加速度大小為 m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 解析 1 平衡摩擦力的要點是把有打點計時器的那一端適當(dāng)抬高 給小車一個初速度 小車能勻速下滑 則小車所受摩擦力和小車的重力沿斜面向下的分力平衡 達到平衡摩擦力的作用 故第 1 問的答案應(yīng)為 該同學(xué)的操作不正確 正確的操作應(yīng)該為給小車一個初速度 小車能夠勻速下滑 2 該同學(xué)做實驗時實際上是平衡摩擦力過度 故沒有拉力f之前已經(jīng)有加速度 故c正確 3 采用逐差法得計算加速度的表達式a 代入數(shù)據(jù)解得a 0 60m s2 規(guī)律方法 數(shù)據(jù)處理 誤差分析 評估交流已成為當(dāng)下實驗命題的重要內(nèi)容 這也是中學(xué)物理實驗的薄弱環(huán)節(jié) 這種高考的導(dǎo)向要引起大家的關(guān)注 變式練習(xí) 光電計時器是一種研究物體運動情況的常見儀器 當(dāng)有物體從光電門通過時 光電計時器就可以顯示物體的擋光時間 現(xiàn)利用如圖8 1 11甲所示裝置探究物體的加速度與合外力 質(zhì)量關(guān)系 其中nq是水平桌面 pq是一端帶有滑輪的長木板 1 2是固定在木板上的兩個光電門 與之連接的兩個光電計時器沒有畫出 小車上固定著用于擋光的窄片k 測得其寬度為d 讓小車從木板的頂端滑下 光電門各自連接的計時器顯示窄片k的擋光時間分別為t1和t2 1 該實驗中 在改變小車的質(zhì)量m或沙桶的總質(zhì)量m時 保持m m 這樣做的目的是 2 為了計算出小車的加速度 除了測量d t1和t2之外 還需要測量 若上述測量用x表示 則用這些物理量計算加速度的表達式為a 3 某位同學(xué)經(jīng)過測量 計算得到如下表數(shù)據(jù) 請在圖乙中作出小車加速度與所受合外力的關(guān)系圖象 4 由圖象可以看出 該實驗存在著較大的誤差 產(chǎn)生誤差的主要原因是 命題預(yù)測 某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率 進行了如下實驗 用天平測出電動小車的質(zhì)量為0 4kg 將電動小車 紙帶和打點計時器按如圖8 1 12甲所示安裝 圖8 1 12 接通打點計時器 其打點周期為0 02s 使