【金版学案】2016高考物理二轮复习：专题五物理实验第1课力学实验

第1课力学实验题型一、仪表的度数例1(2015·海南高考)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示．该工件的直径为__________cm，高度为________mm.解析：游标卡尺读数为：d＝12mm＋4×120mm＝12.20mm＝1.220cm，螺旋测微器的读数为：h＝6.5mm＋36.1×0.01mm＝6.861mm.答案：1.2206.861►变式训练1．分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度为_____________cm，直径为________mm.解析：游标卡尺的读数：l＝50mm＋110×1mm＝50.1mm＝5.01cm.千分尺的读数：d＝5mm＋0.550×31.5mm＝5.315mm.答案：5.015.315(5.313～5.317)题型二、测量性实验例2(2015·新课标Ⅱ)某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了5个连续点之间的距离．(1)物块下滑时的加速度a＝________m/s2；打C点时物块的速度v＝________m/s；(2)已知重力加速度大小为g，要求出动摩擦因数，还需测量的物理量是()A．物块的质量B．斜面的高度C．斜面的倾角解析：(1)根据纸带数据可知：加速度a＝（xCD＋xDE）－（xAB＋xBC）4T2＝3.25m/s；打点C时物块的速度vC＝xBD2T＝1.79m/s.(2)由牛顿第二定律得：加速度a＝gsinθ－μgcosθ，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角．答案：(1)3.251.79(2)C►变式训练2．研究小车匀变速直线运动的实验装置如下图(a)所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz，纸带上计数点的间距如图(b)所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带．B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车．C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连．D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔．上述实验步骤的正确顺序是：__________(用字母填写)．(2)图(b)中标出的相邻两个计数点的时间间隔T＝____________s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝____________.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝_________________.解析：(2)每相邻两点之间还有4个记录点未画出，故T＝5×0.02s＝0.1s；(3)中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，则v5＝s4＋s52T；(4)由逐差法得加速度a＝s4－s13T2＋s5－s23T2＋s6－s33T23＝（s4＋s5＋s6）－（s1＋s2＋s3）9T2.答案：(1)DCBA(2)0.1(3)s4＋s52T(4)（s4＋s5＋s6）－（s1＋s2＋s3）9T2题型三、验证性实验例3用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．(1)为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须在长木板________(选填“远离”或“靠近”)滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，直至小车能单独在长木板上做________运动．(2)为了验证小车的加速度与其质量的定量关系，必须采用__________法．(3)保持小车受力不变，测量不同质量的小车在这个力作用下的加速度．某次实验中打出如图乙所示的纸带(打点计时器电源的频率为50Hz)，则这个加速度值a＝___________m/s2.(4)某同学把实验得到的几组数据画成图(a)的am图象，为了更直观地描述物体的加速度跟其质量的关系，请你根据他的图象在图(b)中画出a1m图象．解析：取五个点作为一个计数点，则T＝0.1s.由图知s1＝1.93cm，s3＝3.53cm.由s3－s1＝2aT2得a＝0.8m/s2.答案：(1)远离匀速直线(2)变量控制(或控制变量)(3)0.8(或0.80)(4)如图所示．方法点拨：本题考查验证牛顿第二定律的实验操作及数据处理的方法．这里比较了在本实验中的两种作图的方法：当a与m成反比时，可以作出a－1m的关系图，根据这个关系图得到受力一定时加速度与质量的关系．►变式训练3．图甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图．(1)较好的装置是________(填“甲”或“乙”)．(2)打点计时器必须接________(填“高压”或“低压”)交流电源．(3)丙图是采用较好的装置进行实验打出来的纸带，如果发现第1、2两点之间的距离大约为4mm，这是因为实验时______________；如果出现这种情况，则打第6点时重物的重力势能与动能的关系为________(选填序号)．A．mgl＝ms28T2B．mglms28T2C．mglms28T2解析：(1)用手提纸带会出现纸带不垂直穿过限位孔而产生阻力以及手的振动而打第一点时较为粗糙．(2)因电磁打点计时器要用低压交流电源，一般用4～6V的交流电．(3)设想重物做自由落体运动，重力加速度取g＝10m/s2，下落的第一段(时间T＝0.02s)的位移为：h1＝12gT2＝12×10×0.022m＝2×10－3m＝2mm；第一段间距达到4mm，说明操作时先释放纸带后接通电源，即先产生了初动能．由Ek0＋mgl＝12mv2E＝12ms2T2，得mglms28T2.答案：(1)甲(2)低压(3)先释放纸带后接通电源C题型四、探究性实验例4(2015·新课标Ⅰ)某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R＝0.20m)．完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(a)所示，托盘秤的示数为1.00kg；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为________kg；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：序号12345m/kg1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N；小车通过最低点时的速度大小为______m/s(重力加速度大小取9.80m/s2，计算结果保留2位有效数字)．解析：根据秤盘指针可知量程是10kg，指针所指示数为1.4kg.(4)记录的托盘称各次示数并不相同，为减小误差，取平均值，即m＝1.81kg.而模拟器的重力为G＝m′g＝9.8N，所以小车经过凹形桥最低点的压力为mg－mg′≈7.94N．根据径向合力提供向心力即7.94N－(1.4kg－1kg)×9.8/kg＝(1.4kg－1kg)v2R，整理可得v≈1.4m/s.答案：(2)1.4(4)7.941.4►变式训练4．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为____________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________(填“L0”或“Lx”)的差值．(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)．解析：(1)刻度尺的安装一定要竖直，不然读数就要出现误差．(2)只有当弹簧秤静止时才能读数．以上两项都是考查实验条件的．对于读数上不注意有效数字，就会出现L3的读数，也由此知道了刻度尺的精确度为1mm.(3)由于改变传统的挂钩码的方法为挂砝码盘再挂砝码，然后在画图中又从所加的砝码画起，这样就隐约了L0，而是从Lx开始．(4)由公式F＝kx可计算斜率得到弹簧的劲度系数为4.9N/m，而由题意可知砝码盘的质量为10g.答案：(1)竖直(2)稳定L30.1cm(或1mm)(3)Lx(4)4.910