2012届步步高高考物理大二轮专题复习与增分策略课件：第二部分 专题二

专题二比照教材实验从原理迁移中突破实验题第19题对探究弹力大小与伸长量关系的考查例1(2011·安徽·21Ⅰ)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出．(g＝9.8m/s2)图1(1)作出m－l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为__________N/m.答案(1)如图所示(2)0.248～0.262命题研究我们探究过弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，而高考实验“源于教材”而又进行了拓展创新．与此类似的探究实验可以拓展为橡皮筋、弹性绳等．突破训练1．请将下列实验步骤或结果补充完整：在“研究弹簧形变与外力关系的实验中”，取一待测弹簧，将弹簧________测出其长度，在其下端竖直悬挂钩码，稳定后测出弹簧的长度，并记录________．改变钩码个数，重复上述步骤．某同学在图2坐标中，根据外力F与弹簧形变x的数据标出了五个点．请你在图2中描绘出相应的F－x图象，根据图象求出弹簧的劲度系数为________N/m.(保留两位有效数字)图2答案自由悬挂钩码个数、钩码总重量(或“弹簧长度和钩码总质量”)F－x图象如图所示19第20题对探究加速度与力、质量关系的考查例2(2010·浙江·21)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是①(漏选或全选得零分)；并分别写出所选器材的作用②.解析电磁打点计时器用来打点计时，以便测定加速度，要配备4V～6V学生电源(交流电源)为其供电，通过改变砝码个数来改变拉力大小．钩码放在小车上来调节小车质量．也可用电火花打点计时器来代替学生电源和电磁打点计时器，因为电火花打点计时器使用220V交流电，不使用学生电源．图3答案①学生电源、电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、钩码、砝码②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器(电火花打点计时器)记录小车的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可以用于测量小车的质量命题研究本题主要考查了器材的选取，是对原实验原理的迁移，因此要加强实验改进和拓展实验的训练，要注意用学习过的知识解决新问题．突破训练2．用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体合外力F的关系”的实验装置示意图如图4甲所示．实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力F大小，在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装速度传感器1和2，记录小车到达A、B两位置时的速率为vA、vB.(1)调整长木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，在不挂钩码的情况下，轻推小车，看小车是否做________运动；(2)用本题中设定的物理量写出加速度的表达式：a＝_____；(3)从理论上来看“a－F”图象是过原点的一条直线，本次实验得到的图线却是如图乙所示，其中的原因是________．图4答案(1)匀速直线(2)v2B－v2A2L(3)没有完全平衡摩擦力第21题对验证机械能守恒定律的考查例3(2011·海南·14)现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图5所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为__________，动能的增加量可表示为__________．若在运动过程中机械能守恒，1t2与s的关系式为1t2＝____________.图5(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值．结果如下表所示：12345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s－2)1.481.952.412.923.39以s为横坐标，1t2为纵坐标，在对应图6位置的坐标纸中描出第1个和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝__________×104m－1·s－2(保留3位有效数字)图6由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出1t2－s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实际允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．解析(1)当M沿斜面向下运动s的距离时，下落的高度为h′,则hd＝h′s，所以h′＝hds.所以系统重力势能的减小量ΔEp＝Mgh′－mgs＝(Mghd－mg)s，动能的增加量ΔEk＝12(M＋m)v2，v＝bt，所以ΔEk＝12(M＋m)b2t2，根据机械能守恒，有ΔEp＝ΔEk，即Mghd－mgs＝12(M＋m)b2t2，所以1t2＝2Mgh－mgdM＋mb2ds.(2)如图所示，1t2－s图象是一条倾斜直线，直线的斜率k＝2.39×104m－1·s－2.答案(1)Mghd－mgs12(M＋m)b2t22Mgh－mgdM＋mb2ds(2)图象见解析中图2.39命题研究本题利用气垫导轨验证机械能守恒定律ΔEp＝ΔEk的另一表达式，是教材实验原理的迁移．考查了验证机械能守恒定律的原理、方法以及实验数据的处理．突破训练3．光电计时器由光电门和计时器两部分组成，如图7甲所示，此装置能较精确地记录物体通过光电门所用的时间．现要用此装置来验证机械能守恒定律，有一小球从两光电门的正上方静止释放，如图乙所示．(已知当地重力加速度为g)图7①实验中除了需要测量小球直径D和小球通过两光电门1、2的时间Δt1和Δt2外，还需测量________(所测物理量用字母表示并用文字说明)②本实验需验证的关系式为__________．(用上述已测物理量字母表示)③为了减小实验误差，请你提出一条合理化的建议______________________________．答案①两光电门间的竖直高度H②D2Δt22－D2Δt21＝2gH③a.可选用直径较小的小球；b.可选用密度较大的小球；c.可增大小球释放点的高度；d.可适当增大两光电门之间的距离．或其它合理化建议也可给分【解题方法技巧8】力学实验的处理技巧对力学实验的复习，首先要重视实验的目的、原理、仪器、读数、操作步骤、数据处理和误差分析；其次要注意实验原理与实验仪器的迁移能力的培养.针对理科综合试卷物理部分的力学实验试题逐步加大对设计实验能力的考查，要抓好每个实验的基本操作方法，特别是在操作中的每一个注意事项，同时注意知其然还要知其所以然.误差分析是设计性实验考查的重点内容，面对一个新的设计性实验，要注意实验中所有细微之处带来的误差.总之解决好力学实验的关键在于亲自做实验，并将同一实验的器材设计出多种测量目的的方案，或将同一个实验目的用不同组合的器材进行实验，训练设计实验的能力.第22题对测定金属(或液体)电阻率的考查例4(2011·浙江·22)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S＝0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图8所示的实验电路．M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点．在实验过程中,电流表读数始终为I＝1.25A，电压表读数U随OP间距离x的变化如下表：x/mm600700800900100012001400U/V3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1600180020002100220023002400U/V6.937.027.157.858.509.059.75图8(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；(2)求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较．解析(1)图线如图所示．(2)ρ＝USIlρa＝6.50－3.95×0.20×10－61.25×100－60×10－2Ω·m＝1.02×10－6Ω·mρb＝7.15－6.50×0.20×10－61.25×200－100×10－2Ω·m＝1.04×10－7Ω·mρc＝9.75－7.15×0.20×10－61.25×240－200×10－2Ω·m＝1.04×10－6Ω·m通过计算可知，金属丝a与c的电阻率基本相同，远大于金属丝b的电阻率．电阻率的允许范围ρa：0.96×10－6Ω·m～1.10×10－6Ω·mρb：8.5×10－8Ω·m～1.10×10－7Ω·mρc：0.96×10－6Ω·m～1.10×10－6Ω·m答案见解析命题研究1.本实验中一般考查螺旋测微器的读数、器材选取、内外接法的选取．2．由于本实验要求电流不能太大，滑动变阻器一般采用限流式接法．突破训练4．某同学要测某种圆柱形金属丝的电阻率，他设计了如下实验步骤：(1)用刻度尺测出金属丝的长度为L米．(2)用螺旋测微器测出金属丝的直径的示数如图9甲所示，请你帮他读出待测金属丝的直径D＝__________mm.甲乙图9(3)用万用表粗测金属丝的电阻R，示数如图9乙所示，其读数为R＝________Ω.(4)根据万用表所测的电阻值，结合实验室所给的器材，他设计了更加精确测量金属丝电阻的电路图如图10，请你根据他设计的电路图把图11的仪器连成实验测量电路．图10(5)连接好测量电路后，他闭合开关，电压表的读数为U，电流表的读数为I，如果考虑电压表和电流表内阻的影响(已知电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA)，则待测金属丝电阻率的精确表达式为________________．(用题中已知量的字母表示)图11答案(2)1.850(3)4(4)如图所示(5)πURVD2/4L(IRV－U)第23题对描绘伏安特性曲线的考查例5(2011·广东·34(2))在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠(2.5V,0.6W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干．①粗测小电珠的电阻，应选择多用电表________倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图6，结果为________Ω.②实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图13完成实物图14中的连线．图12图13I图14③开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P置于________端，为使小电珠亮度增加，P应由中点向________端滑动．④下表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).数据点abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244解析①小电珠(2.5V,0.6W)对应电阻为R＝2.520.6Ω＝10.4Ω，电阻十几欧，所以选“×1”挡．②电流表的电阻也就几欧，与电压表几千欧相比，小电珠的电阻算小电阻，所以电流表必须外接，伏安特性曲线要求电压从0开始逐渐变大，所以滑动变阻器必须与电源采用分压接法．③从a端开始，电压为零，向b端移动，对小电珠所加电压逐渐变大．④ab之间电流增加了0.122A,其他段电流增加了0.03A左右．所以需要在ab之间将电流分为0.030A、0.060A、0.090A，分别测出相应的电压值．答案①×17.5②如解析图所示③ab④ab命题研究本题将多用电表的读数和使用、电路的连接、实验数据的分析和处理结合在一起考查．突破训练5．2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们对石墨烯的