2019屆高考物理二輪復習 專題六 物理實驗 考點1 力學實驗課件.ppt

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專題六物理實驗 考點1力學實驗 必記要點 一 長度測量類儀器1 游標卡尺的讀數(shù) 考點一基本儀器的使用 2 螺旋測微器的讀數(shù)測量值 固定刻度整毫米數(shù) 半毫米數(shù) 可動刻度讀數(shù) 含估讀 0 01mm 二 時間測量類儀器1 打點計時器 2 頻閃照相機其作用和處理方法與打點計時器類似 它是用等時間間隔獲取圖象的信息的方法 將物體在不同時刻的位置記錄下來 使用時要明確頻閃的時間間隔 例1 某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結果如圖6 1 1甲和乙所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖6 1 1 解析 圖甲為20分度的游標卡尺 其精度為0 05mm 主尺讀數(shù)為12mm 游標尺上第5條刻線與主尺上的一條刻線對齊 故測量結果為12mm 5 0 05mm 12 25mm 1 225cm 螺旋測微器的精度為0 01mm 由圖乙知固定刻度讀數(shù)為6 5mm 可動刻度讀數(shù)為 36 0 由工件的高度為6 5mm 36 0 0 01mm 6 860mm 答案 1 2256 860 題組訓練 1 某同學測定一金屬桿的長度和直徑 示數(shù)如圖6 1 2甲 乙所示 則該金屬桿的長度和直徑分別為 cm和 cm 圖6 1 2 解析用毫米刻度尺測量時 讀數(shù)應讀到mm的下一位 即長度測量值為60 10cm 題圖乙中游標卡尺為五十分度 精確度為0 02mm 主尺讀數(shù)為4mm 游標尺第10條刻度與主尺刻度線對齊 故游標尺讀數(shù)為6 0 02mm 0 12mm 所以金屬桿直徑測量值為4 12mm 答案60 104 12 2 一同學用游標卡尺測一根金屬管的深度時 游標卡尺上的游標尺和主尺的相對位置如圖6 1 3甲所示 則這根金屬管的深度是 cm 該同學又利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度為5 702mm 則圖乙中可動刻度a b處的數(shù)字分別是 圖6 1 3 解析圖中游標卡尺主尺讀數(shù)為10mm 20分度游標尺精確度為0 05mm 游標尺上第12條刻度線與主尺對齊 故游標尺讀數(shù)為11 0 05mm 0 55mm 所以金屬管深度為10 55mm 1 055cm 螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為5 5mm 可動刻度最小分度值為0 01mm 可動刻度部分讀數(shù)應為20 2 0 01 因此a處數(shù)字應為20 b處數(shù)字為25 答案1 0552025 規(guī)律總結游標卡尺 螺旋測微器的讀數(shù)方法1 游標卡尺的讀數(shù)方法 由主尺讀出整毫米數(shù)l0 從游標卡尺上讀出與主尺上某一刻度對齊的格數(shù)n 則測量值 mm l0 n 精確度 mm 注意 游標卡尺的精確度一般為游標卡尺上總刻數(shù)的倒數(shù) 游標卡尺不需要估讀 2 螺旋測微器的讀數(shù)方法 測量值 mm 固定刻度指示的毫米數(shù) 注意半毫米刻度線是否露出 可動刻度上與固定刻度基線所對的刻度值 注意刻度值要估讀一位 0 01mm 例2 2018 貴陽模擬 某課外興趣小組做 探究加速度與物體受力的關系 的實驗 裝置如圖6 1 4甲所示 圖中A為小車 質量為m1 連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B 它們置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上 重物P的質量為m2 C為彈簧測力計 實驗時改變P的質量 讀出測力計不同讀數(shù)F 不計繩與滑輪之間的摩擦 已知重力加速度為g 考點二實驗原理的理解與應用 圖6 1 4 2 實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示 紙帶上標出了所選的四個計數(shù)點之間的距離 相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出 由此可求得小車的加速度的大小是 m s2 交流電的頻率為50Hz 結果保留兩位有效數(shù)字 答案 1 B 2 0 50 0 49也對 3 C 例3 2018 武漢調研 利用氣墊導軌驗證動能定理 實驗裝置示意圖如圖所示 圖6 1 5 實驗主要步驟如下 在水平桌面上放置氣墊導軌 將它調至水平 用游標卡尺測量遮光條的寬度d 由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離L 將滑塊至光電門1左側某處 待托盤靜止不動時 釋放滑塊 從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細線拉力的大小F 從數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間 t1 通過光電門2的時間 t2 用天平稱出滑塊 遮光條和拉力傳感器的總質量M 回答下列問題 1 以滑塊 包含遮光條和拉力傳感器 為研究對象 在實驗誤差允許的范圍內 若滿足關系式 用測量量的字母表示 則可認為驗證了動能定理 2 關于本實驗 某同學提出如下觀點 其中正確的是 A 理論上 遮光條的寬度越窄 遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度B 牽引滑塊的細繩應與導軌平行C 需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結果產生的影響D 托盤和砝碼的總質量m必須遠小于滑塊 遮光條和拉力傳感器的總質量M 3 不計空氣阻力 已知重力加速度g和實驗測得的物理量 根據(jù) mg F ma 可以計算托盤和砝碼的總質量m 若不考慮遮光條寬度的影響 計算出托盤和砝碼的總質量為m1 若考慮遮光條寬度的影響 計算出托盤和砝碼的總質量為m2 則m1 m2 選填 大于 等于 小于 名師點撥解答力學實驗應注意的問題 1 文字表述類填空題 文字表述應精練準確 用物理書面用語 切記不可用生活用語 如 平衡摩擦力太狠了 平衡摩擦力過了 等等 2 數(shù)據(jù)類填空題 數(shù)據(jù)要準確 小數(shù)點后位數(shù)或有效數(shù)字位數(shù)符合要求 需用科學記數(shù)法的用科學記數(shù)法 3 表達式類填空題 公式書寫要規(guī)范 要符合物理規(guī)律 切記不可以亂寫公式 表達式后不要帶單位 因為表達式中的字母符號都帶有單位 題組訓練 1 某小組為了驗證力的平行四邊形定則 設計了如圖6 1 6甲所示的實驗 在一個半圓形刻度盤上安裝兩個可以沿盤邊緣移動的拉力傳感器A B 兩傳感器的掛鉤分別系著輕繩 輕繩的另一端系在一起 形成結點O 并使結點O位于半圓形刻度盤的圓心 在O點掛上重G 2 00N的鉤碼 記錄兩傳感器A B示數(shù)F1 F2及輕繩與豎直方向的夾角 1 2 用力的圖示法即可驗證力的平行四邊形定則 圖6 1 6 1 當F1 1 00N F2 1 50N 1 45 2 30 時 請在圖乙中用力的圖示法作圖 畫出兩繩拉力的合力F 并求出合力F N 結果保留三位有效數(shù)字 2 該組同學在實驗中 將傳感器A固定在某位置后 再將傳感器B從豎直位置的P點緩慢順時針旋轉 得到了一系列B傳感器的示數(shù)F2和對應的角度 2 作出了如圖丙所示的F2 2圖象 由圖丙可知A傳感器所處位置的角度 1 2 2018 濰坊模擬 利用如圖6 1 7甲所示的裝置驗證機械能守恒定律 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌 導軌上端固定有輕質定滑輪 A處固定一光電門 帶遮光片的滑塊質量為M 置于導軌上的B處 通過輕繩跨過定滑輪與質量為m的小球相連 使輕繩伸直 小球與滑塊由靜止釋放 滑塊向上運動 重力加速度為g 1 用游標卡尺測量遮光片的寬度d 結果如圖乙所示 由此讀出d mm 圖6 1 7 2 某次實驗測得導軌傾角為 B到光電門的距離為x 遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t 滑塊從B到A過程中m和M組成系統(tǒng)的動能增量為 Ek 系統(tǒng)的重力勢能減少量為 Ep 在誤差允許的范圍內 若 Ek Ep 則可認為系統(tǒng)的機械能守恒 用題目中字母表示 Ek和 Ep 例4 現(xiàn)要通過實驗驗證機械能守恒定律 實驗裝置如圖6 1 8所示 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌 導軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊 其總質量為M 左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的砝碼相連 遮光片兩條長邊與導軌垂直 導軌上的B點有一光電門 可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t 用d表示A點到導軌底端C點的距離 h表示A與C的高度差 b表示遮光片的寬度 s表示A B兩點間的距離 將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度 用g表示重力加速度 完成下列填空和作圖 考點三用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 圖6 1 8 圖6 1 9 2 描點及作直線見圖 規(guī)律總結用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的六個要求圖象法是物理實驗中廣泛應用的處理實驗數(shù)據(jù)的方法 以下為作圖的規(guī)則 1 作圖一定要用坐標紙 坐標紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結果的需要來定 2 要標明軸名 單位 在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標明數(shù)值 3 圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點 應盡量使數(shù)據(jù)點合理地分布在線的兩側 且線要細 4 作圖時常通過選取適當?shù)淖鴺溯S使圖線線性化 即 變曲為直 5 注意區(qū)別橫 縱坐標軸的物理意義 標度及單位 6 明確圖象的斜率 截距的物理意義 題組訓練 利用如圖6 1 10甲所示裝置做 探究彈力和彈簧伸長的關系的實驗 所用的鉤碼每只的質量為30g 實驗中 先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度 再將4個鉤碼逐個加掛在彈簧下端 每次掛完鉤碼待彈簧穩(wěn)定后依次測出相應的彈簧總長度 并將數(shù)據(jù)填在下表中 彈力始終未超過彈性限度 取g 10m s2 試完成下列問題 圖6 1 10 1 請在如圖乙所示坐標系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關系的圖象 2 由圖象乙求得該彈簧的勁度系數(shù)k N m 保留兩位有效數(shù)字 3 某同學直接利用表中的實驗數(shù)據(jù) 作出了如圖丙所示的鉤碼質量m跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關系的圖象 那么該圖象斜率所表示的物理意義是 解析 1 彈簧受的拉力為鉤碼的重力 每次實驗彈簧所受到的拉力F如下表所示 答案 1 如圖所示 必記要點 考點四力學創(chuàng)新實驗設計 例5 2018 石家莊模擬 某同學用如圖6 1 11甲所示的裝置來驗證動量守恒定律 該裝置由水平長木板及固定在長木板一端的硬幣發(fā)射器組成 硬幣發(fā)射器包括支架 彈片及彈片釋放裝置 釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出 已知一元硬幣和五角硬幣與長木板間動摩擦因數(shù)相同 主要實驗步驟如下 將一元硬幣置于發(fā)射槽口 釋放彈片將硬幣發(fā)射出去 硬幣沿著長木板中心線運動 在長木板中心線的適當位置取一點O 測出硬幣停止滑動時硬幣右側到O點的距離 再從同一位置釋放彈片將硬幣發(fā)射出去 重復多次 取該距離的平均值記為x1 如圖乙所示 將五角硬幣放在長木板上 使其左側位于O點 并使其直徑與中心線重合 按步驟 從同一位置釋放彈片 重新彈射一元硬幣 使兩硬幣對心正碰 重復多次 分別測出兩硬幣碰后停止滑行時與O點距離的平均值x2和x3 如圖丙所示 圖6 1 11 1 為完成該實驗 除長木板 硬幣發(fā)射器 一元及五角硬幣 刻度尺外 還需要的器材有 2 實驗中還需測量的物理量有 驗證動量守恒定律的表達式為 用測量物理量對應的字母表示 題組訓練 1 2018 煙臺模擬 為了測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù) 某小組使用DIS位移傳感器設計了如圖6 1 12甲所示實驗裝置 讓木塊從傾斜木板上一點A由靜止釋放 位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離 位移傳感器連接計算機 描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示 圖6 1 12 1 根據(jù)上述圖線 計算0 4s時木塊的速度v m s 木塊加速度a m s2 結果均保留兩位有效數(shù)字 2 為了測定動摩擦因數(shù) 還需要測量的量是 已知當?shù)氐闹亓铀俣萭 得出 表達式是 解析 1 根據(jù)某段時間內的平均速度等于這段時間內中點時刻的瞬時速度 得0 4s末的速度為 2 2018 安陽二模 如圖6 1 13甲所示是某同學探究加速度與力的關系的實驗裝置 他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B 滑塊上固定一遮光條 滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連 傳感器下方懸掛鉤碼 每次滑塊都從A處由靜止釋放 圖6 1 13 1 該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度為d 如圖乙所示 則d mm 2 實驗時 將滑塊從A位置由靜止釋放 由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t 若要得到滑塊的加速度 還需要測量的物理量是 解析 1 由圖知第5條刻度線與主尺對齊 d 2mm 5 0 05mm 2 25mm 2 實驗時 將滑塊從A位置由靜止釋放 由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t 滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度 根據(jù)運動學公式得若要得到滑塊的加速度 還需要測量的物理量是遮光條到光電門的距離L 3 如圖所示