高考物理大二轮专题复习课件：力学实验

专题九学案15专题九物理实验本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3河南李仲旭专题九学案15【考点预测】高考中常涉及的力学实验有验证力的平行四边形定则、探究弹力与弹簧伸长量的关系、探究加速度与力、质量的关系、探究动能定理和验证机械能守恒定律，主要考查实验器材的使用、实验原理的理解和实验方法的迁移运用，多以探究和设计实验的形式出现．预计2014年高考中，将在考查常规实验的实验原理、数据处理的基础上，进一步考查实验方法的迁移运用和创新实验设计．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15考题1对基本仪器的使用的考查基本仪器主要是测量性仪器，高考中要求理解仪器的结构原理、规格、参数，灵活地使用仪器，进行正确的读数．力学中基本仪器的原理和使用方法：1．长度测量类问题(1)刻度尺长度测量的基本工具是刻度尺，其最小分度一般为1mm(此时叫做毫米刻度尺)．毫米刻度尺可以精确读到mm位，估读到110mm位(能读取十分之几毫米)．估读的“0”不能舍弃．弹簧测力计、电流表、电压表等以长度显示读数的仪器，其读数方法与刻度尺相似．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(2)游标卡尺的读数游标尺(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差精度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时)(mm)1090.10.1主尺上读的毫米数＋0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数＋0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数＋0.02n本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(3)螺旋测微器的读数测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数(含估读)×0.01mm.(4)关于估读问题：游标卡尺不需要估读；螺旋测微器需要估读，精确度是0.01mm，读数时要估读到0.001mm.2．时间测量类仪器(1)机械秒表①原理：机械秒表的长针是秒针，转一圈是30s．因为机械秒表采用的是齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比0.1s更短的时间．位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，分针走一圈为15min，每小格为0.5min.本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15②秒表的读数方法是：t＝短针读数(t1)＋长针读数(t2)．③特别注意：分针所指位置是否已越过半分钟刻度线，且秒针读数无需估读．(2)打点计时器工作电源电压打点间隔电磁打点计时器交流50Hz4V～6V0.02s电火花计时器交流50Hz220V0.02s(3)频闪照相机其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图象信息的，即将物体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15例1(2013·山东·21(1))图1甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm.图1本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15解析测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A.游标卡尺的读数＝主尺上的读数＋游标尺上的读数．本题主尺上读数为11mm，游标尺上读数为6×0.05mm＝0.30mm，故读数为11.30mm.答案A11.30本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15易错警示1．游标卡尺读数时需注意：(1)首先要辨别出游标卡尺的分度是10分度、20分度还是50分度，从而确定精度；(2)不要将游标尺的零刻度线与游标尺的外边框混淆；(3)要注意单位的统一和换算；(4)要注意游标卡尺读数的有效数字，不要随便去掉最末位的零．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案152．螺旋测微器读数时需注意：(1)固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，有时候肉眼看不出来，此时可观察可动刻度上的示数，如果旋钮上的零刻度线非常靠近主刻度线基线下方，则认为固定部分过半刻度线，要增加固定刻度示数0.5mm；(2)读数时注意精确度为0.01mm；(3)可动刻度要估读，估读到0.001mm，以毫米为单位时，螺旋测微器的读数均要到小数点后面的第三位，即使最后一位估读数值为零，也不能省略．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15突破练习1．某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图2中的示数，该金属圆片的直径的测量值为__________cm，厚度的测量值为________mm.图2本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15解析游标卡尺没有估读数字．其主尺读数为12mm，游标尺读数为8×0.05mm＝0.40mm.测量值是二者之和，为12mm＋0.40mm＝12.40mm＝1.240cm.螺旋测微器有估读数字，其固定刻度为1.5mm，旋转刻度为0.180mm.测量值为1.680mm.答案1.2401.680(1.679～1.681均正确)本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15考题2对验证性实验的考查力学中的验证性实验有验证力的平行四边形定则、验证机械能守恒定律等，这类实验要求用实验的方法来验证科学家已归纳、总结和已证明了的结论，通过实验过程的再现，加深对规律适用条件和结论的理解．解决验证性实验相关问题的关键是根据题目给定的实验条件、实验过程、实验情景领会命题意图，找出实验中应测定的物理量，明确在误差允许的范围内通过怎样的定量关系才能达到实验目的．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案151．验证力的平行四边形定则例2(2012·浙江·22)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(10－2m)0.741.802.803.724.605.586.42本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15在图3中作图并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；图3(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图4所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在图中画出这两个共点力的合力F合；(3)由图得到F合＝________N.图4本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15解析(1)由表中给出的数据，在图象中进行描点，然后连线，得到弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系如图．图象的斜率为弹簧的劲度系数k＝3.26×10－2N/m≈53N/m本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(2)弹簧秤的读数为2.10N，选标度合力的图示如图所示．(3)经测量，合力F合＝3.3N.答案(1)见解析图53(±2都可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，±0.02范围内都可)见解析图(3)3.3(说明：±0.2范围内都可)本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15突破练习2．“探究求合力的方法”的实验如图5甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示．图5(1)图乙中的____是力F1和F2的合力的理论值；____是力F1和F2的合力的实际测量值．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(2)本实验采用的科学方法是()A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法D．建立物理模型法(3)在实验中，如果其他条件不变仅将细绳换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：____.(选填“变”或“不变”)(4)为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是()A．使用弹簧测力计前应将测力计水平放置，然后检查并矫正零点B．两个分力F1、F2间夹角应越大越好C．标记拉力方向时，要用铅笔紧靠细绳沿绳移动铅笔画出D．同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15答案(1)FF′(2)C(3)不变(4)AD本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案152．验证机械能守恒定律例3某实验小组利用图6甲装置做“验证机械能守恒定律”实验，图乙是他们选择的一条较理想的纸带，O点是打点计时器打出的第一个点，计数点A、B、C、D、E、F是纸带上相邻的点．他们测出了各点与O点的距离h后做出了必要的计算，测量和计算的记录见下表(计数点的速度用v表示)甲乙图6本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15计数点ABCDEFh(cm)6.939.4712.415.7119.4123.49v(m/s)1.161.371.561.751.952.14v2(m2/s2)1.351.882.433.064.054.58(1)测量某点与O点距离h的记录中不合理的一组是____(填写计数点名称)(2)计数点D、E、F与O点之间的距离分别是hD、hE、hF表示，打点计时器的打点周期用T表示，则打下计数点E时纸带的速度vE＝____(用符号表示)，重物运动的加速度a＝____(用符号表示)．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(3)该小组的同学在坐标纸上建立图7所示坐标系，标出了各组测量数据的坐标点，并在坐标系中画出v2－h图线．由图线可以判断计数点____的测量误差较大(填写计数点名称)，据图线得到重力加速度g测＝____m/s2(保留三位有效数字)．(4)下判断中正确的是()A．在误差允许的范围内，该实验小组达到了实验目的B．该地的重力加速度比g测偏大C．他们实验操作过程中是先释放纸带然后再闭合打点计时器开关D．实验过程中阻力引起的误差属于系统误差图7本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15解析(1)测量某点到O点距离h的记录中不合理的一组是C：12.4，因为该数据没有估读．(2)根据某段时间的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，vE＝vDF＝hF－hD2T根据Δx＝aT2得：a＝ΔxT2＝EF－DET2＝hF－hE－hE－hDT2＝hF＋hD－2hET2(3)由题图可以看出第5组数据(计数点E)偏离直线较远，误差较大．若该过程机械能守恒，则有mgh＝12mv2所以v2＝2ghv2－h图象中，图线的斜率为2g，即g为斜率的一半，由图线可知g＝k2＝9.79m/s2本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15(4)根据高中实验的要求，查阅当地重力加速度，由于实验测得的g值近似等于当地重力加速度，所以公式mgh＝12mv2成立，即验证了机械能守恒定律，A正确．由于空气阻力和摩擦阻力的存在，有一部分机械能转化为内能，测得的g值应偏小，B正确．该误差使得测量结果总是偏小，不是操作不当引起的，属系统误差，D正确．答案(1)C(2)hF－hD2ThF＋hD－2hET2(3)E9.79(9.75～9.83)(4)ABD本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15突破练习3．如图8甲所示是光电门传感器的示意图，它的一边是发射器，另一边是接收器，当光路被物体挡住的时候，它就开始计时，当光路再次恢复的时候，它就停止计时，这样就可以测出物体挡光的时间．某同学利用光电门传感器设计了一个研究小球下落过程中机械能是否守恒的实验，实验装置如图乙所示，图中A、B为固定在同一竖直线上的两个光电门传感器．实验时让半径为R的小球从某一高度处由静止释放，让小球依次从A、B两个光电门传感器的发射器和接收器之间通过，测得挡光时间分别为t1、t2.为了证明小球通过A、B过程中的机械能守恒，还需要进行一些实验测量和列式证明．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3专题九学案15图8(1)下列还需要测量的实验步骤是()A．测出A、B两传感器之间的竖直距离h1B．测出小球释放时离桌面的高度HC．用秒表测出运动小球通过A、B两传感器的时间ΔtD．测出小球由静止释放位置与传感器A之间的竖直距离h2(2)如果能满足_______