2013届高三物理-复习课件：力学实验

本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1学案17力学实验考题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：本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1(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．弹簧秤、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2考题3考题4考题1游标尺(mm)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)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差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2考题3考题4考题1(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.本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题12．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.②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．本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1(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本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1(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方法，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2考题3考题4考题1【例1】(2012·课标全国理综·22)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图1(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示．图(a)所示读数为________mm，图(b)所示读数为______mm，所测金属板的厚度为______mm.图1本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1解析题图(a)的读数为1.0×0.01mm＝0.010mm.题图(b)的读数为6.5mm＋37.0×0.01mm＝6.870mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm.答案0.0106.8706.860本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1【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2考题3考题4考题12．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，此时可观察可动转筒上的示数，如果旋钮上的零刻度线非常靠近主刻度线基线上方，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)可动刻度的旋钮要估读，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2考题3考题4考题1【突破练习】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21.2401.680(1.679～1.681均正确)本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题1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.本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2考题2对验证类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、验证牛顿运动定律、验证动量守恒定律等，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2考题3考题4考题2【例2】(2012·江苏南京市第二次模拟10题)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图3所示：图3本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图4所示，由此读出l＝________mm；图4本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s＝______cm；④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器(图3中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m.本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________.②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝__________和Ek2＝__________.③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ΔEp＝________(重力加速度为g)．(3)若ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律．本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2解析(1)②游标尺读数时不必估读，挡光条的宽度l＝9.0mm＋0.05mm×6＝9.30mm.③两光电门中心之间的距离s＝80.30cm－20.30cm＝60.00cm.(2)①由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度可当作瞬时速度，即v1＝lΔt1和v2＝lΔt2②系统总动能分别为Ek1＝12(M＋m)v21＝12(M＋m)(lΔt1)2和Ek2＝12(M＋m)v22＝12(M＋m)(lΔt2)2③系统势能的减少ΔEp＝mgs；本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(3)在实验误差允许范围内，系统重力势能的减少等于动能的增加，即ΔEp＝ΔEk＝Ek2－Ek1.答案(1)②9.30③60.00(答案在59.98～60.02之间也可以)(2)①lΔt1lΔt2②12(M＋m)(lΔt1)212(M＋m)(lΔt2)2③mgs(3)Ek2－Ek1本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2【突破练习】1．(2012·福建厦门市高三适应性测试19题)小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则．他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验．图5本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2A．在墙上贴一张白纸．B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水瓶，记下静止时弹簧测力计的读数F.C．将一根大约30cm长的细线从水瓶的绳套中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上．在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使水瓶仍静止，且两个弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数，如图5甲所示．本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(1)本实验采用的科学方法是________(填字母代号)．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法(2)在步骤C中，弹簧测力计的读数为__________N.(3)在步骤D中，合力F′＝____________________N.(4)若____________________，就可以验证力的平行四边形定则．D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′.本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2解析(1)两次实验在弹簧测力计下端悬挂同样的水瓶，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是物理学中等效替代的思想方法，B项正确；(2)弹簧测力计的读数方法与刻度尺的读数方法相似，为3.0N；(3)用刻度尺作出对应的平行四边形，并量出其对角线的长度，与题中的标度相比即可得到F′为5.2N(5.0～5.4N均正确)；(4)若F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等，就可以验证力的平行四边形定则．答案(1)B(2)3.0(3)5.2(5.0～5.4均正确)(4)见解析本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题22．(2012·江苏徐州市高三考前练习10题)某同学用如图6甲所示装置验证机械能守恒定律．水平桌面边缘带有最小分度为厘米的刻度，一辆小车通过不可伸长的细线跨过小滑轮与钩码相连．起初小车静止在桌面右端，车的左端刚好与桌面上10.0cm处刻度对齐，钩码到地面的距离大于小车到滑轮的距离．启动频闪照相机后，释放钩码，小车在钩码的牵引下，由静止开始沿水平桌面运动，图乙是实验中得到的频闪照片的一部分．本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2已知小车质量M＝200g，钩码质量m＝50g，闪光频率f＝10.0Hz，重力加速度g＝9.80m/s2.图6本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(1)用s表示小车从静止起运动到A点过程中通过的位移，vA表示小车运动至A点时的速度，若在误差允许的范围内，有公式____________________________________成立(用题中所给字母表示)，就可说明在此过程中由小车和钩码组成的系统机械能守恒．(2)由频闪照片上的数据，可得小车到达A位置时系统的动能Ek＝____________J，小车从静止开始运动到A位置的过程中，钩码减少的重力势能Ep＝____________J．(结果均保留三位有效数字)mgs＝12(M＋m)v2A0.425～0.4350.475～0.495本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题2(3)实验操作及测量均正确，经反复实验，数据几无变化．说明在此运动过程中系统机械能________(填“守恒”或“不守恒”)，得此实验结果的主要原因应是______________________________________________．不守恒小车、钩码运动过程中受到的摩擦阻力较大本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题3考题3对探究性实验的考查力学中的探究性实验有：探究弹力与弹簧伸长的关系、探究动能定理等，近年来探究性实验在高考实验中占的比例逐步增加，注重考查考生的科学探究能力和知识的形成过程．探究性实验要求学生将自己掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条件自行选定实验原理，确定实验方案，选择合适的器材去研究物理现象，通过实验得到的数据信息分析各物理量中的内在联系，找出其中所包含的物理规律．本学案栏目开关考题1考题2考题3考题4考题3【例3】(2012·大纲全国理