（江苏专用）2020高考物理二轮复习 第一部分 专题六 物理实验 第一讲 力学基础实验课件

专题六物理实验第一讲力学基础实验12课前自测诊断课堂重点攻坚考点一基本仪器的使用和读数释疑3大考点(一)长度测量类仪器1．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个刻线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)1090.1____主尺上读的毫米数＋0.1n20190.05____主尺上读的毫米数＋0.05n50490.02____主尺上读的毫米数＋0.02n0.10.050.022.螺旋测微器的读数(1)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。(2)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度尺上的半刻度线是否露出及最后结果的有效数字位数。如诊断卷第1题图2。(3)注意题目要求的单位是否为mm，若不是则先以mm为单位读数，然后再转换为题目要求的单位。如诊断卷第1题。(4)螺旋测微器常有“零”误差出现，此时要注意测量的实际结果的修正方法。(二)时间测量类仪器1．打点计时器计时器种类工作电源电压打点间隔电磁打点计时器50Hz,4～6V0.02s电火花计时器交流50Hz，_____0.02s交流220V2.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像信息的方法，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。[题点全练]1．图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。解析：测量尺寸较小管件的内径时用游标卡尺的内测量爪A进行测量；测量尺寸较小管件的外径时用游标卡尺的外测量爪B进行测量；测量深度时用游标卡尺的深度尺C进行测量。钢笔帽的内径为：11mm＋6×0.05mm＝11.30mm。答案：A11.302．下图中游标卡尺读数为________cm；螺旋测微器的读数是________mm。解析：游标卡尺的读数为102mm＋8×0.05mm＝102.40mm＝10.240cm螺旋测微器的读数为5.5mm＋4.5×0.01mm＝5.545mm。答案：10.2405.545(5.545～5.548均可)考点二“力和运动”类实验(一)掌握实验基本技能1．由纸带求瞬时速度做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝__________。xn＋xn＋12T2．由纸带求加速度(1)逐差法：如图所示，由xn－xm＝可得：a1＝x4－x13T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2，所以a＝a1＋a2＋a33＝x4＋x5＋x6－x1－x2－x39T2。(n－m)aT2(2)图像法：①由vn＝xn＋xn＋12T，求出相应点的速度。②确定各计数点的坐标值(T，v1)，(2T，v2)，…，(nT，vn)。③画出v­t图像，图线的为物体做匀变速直线运动的加速度。斜率3．验证力的平行四边形定则的操作关键(1)每次拉伸，结点位置O必须保持。(2)记下每次各力的和。(3)画力的图示时应选择适当的标度。不变大小方向(二)谨记数据处理注意事项1．利用纸带求速度、加速度时的注意事项(1)计数点间的时间间隔，是0.02s，还是0.02s×n。如诊断卷第3题，两计数点间有4个点未画出，则T＝0.02s×5＝0.1s。(2)注意点间距的单位和题目中要求的a、v单位是否一致。如诊断卷第3题中，s1～s6的单位均为cm，而a、v的要求单位分别为m/s2、m/s，第7题也是这种情况。2．刻度尺及弹簧测力计的读数(1)以mm为最小刻度值的刻度尺，要估读到mm的十分位。(2)弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再根据指针所指的位置读出所测力的大小。如分度值为0.1N，则要估读，即有两位小数，如分度值为0.2N，则小数点后只能有一位小数。3．在验证力的平行四边形定则的实验中，利用平行四边形定则求得的合力与测得的合力一般不完全重合。[题点全练]1．某小组研究匀变速直线运动规律，实验装置如图甲所示。(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a。实验中打出的一条纸带如图乙所示。从某个清晰的点O开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3、…，量出1、2、3、…点到O点的距离分别为s1、s2、s3、…，从O点开始计时，1、2、3、…点对应时刻分别为t1、t2、t3、…，求得v1＝s1t1，v2＝s2t2，v3＝s3t3，…。作出v­t图像如图丙所示，图线的斜率为k，截距为b，则木块的加速度a＝______；b的物理意义是_____________。(2)实验测得木块的加速度为a，还测得钩码和木块的质量分别为m和M，已知当地重力加速度为g，则木块与木板间动摩擦因数μ＝___________。解析：(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度。各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度v为纵坐标，相应的运动时间t的一半为横坐标，即v­t2的图像的斜率表示加速度a，v­t图像的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k。(2)对木块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：mg－μMg＝(M＋m)a，解得：μ＝mg－m＋MaMg。答案：(1)2kO点的瞬时速度(2)mg－m＋MaMg2.(2019·江苏七市三模)验证“力的平行四边形定则”，如图所示，实验步骤如下：①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，记为O1；②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向；③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O1，记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；⑥比较F3和F的一致程度。(1)下列说法中正确的是________。A．应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上B．为了便于计算合力大小，两绳间夹角应取30°、45°、90°等特殊角度C．系在橡皮条末端的两绳要一样长D．同时改变两个弹簧测力计的拉力，结点可能保持在位置O1(2)改变F1、F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，位置O2________(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同。(3)实验记录纸如图所示，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；两个力的大小分别为：F1＝3.0N，F2＝3.5N。请根据图中给出的标度作出F1和F2的合力，测得合力F＝________N。(4)实验中，用两个弹簧测力计同时拉，两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半。请说明这样操作________(选填“合理”或“不合理”)，理由是________________________________________________。解析：(1)本实验要验证力合成的平行四边形定则，只有两分力大小相等时，橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上，而本实验对两个分力大小没有要求，只需要同一实验中力的作用效果相同即可，A错误；本实验属于验证实验，不需要取特殊角度，B错误；细绳只是为了连接测力计和橡皮条的，长短没有要求，适当即可，C错误；同时改变两个分力大小，合力可能保持不变，结点仍在位置O1，D正确。(2)实验只需保证每一次实验中合力与分力作用效果相同，不同实验中力的作用效果可以不同，所以位置O2与位置O1不必相同。(3)根据力的图示做出图像如下：并测量得到合力大小为4.0N。(4)两绳夹角小于90°，一个弹簧测力计示数接近量程，另一个超过量程的一半，实验操作不合理，因为两分力夹角为锐角时，合力大小大于分力，一个分力已经接近量程，那么只用一个弹簧测力计拉时(合力大小)会超过其量程。答案：(1)D(2)不必(3)见解析图4.0(4)不合理只用一个弹簧测力计拉时会超过其量程3．(2019·江苏省如东高级中学高三期末)在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置图进行实验：(1)在实验操作中，下列说法中正确的有________(填序号)。A．实验中，若要将砝码(包括砝码盘)的重力大小作为小车所受拉力F的大小，应让砝码(包括砝码盘)的质量远大于小车质量B．实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车C．每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度vB＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2。(结果均保留两位有效数字)(3)图丙为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车的质量为________，受到的拉力为________。解析：(1)考查操作过程：根据牛顿第二定律可求得绳子拉力F＝Ma＝M×mgm＋M＝mgmM＋1，所以当m≪M时，F≈mg，选项A错误；涉及打点计时器的均要求先通电再释放小车，故选项B正确；平衡好摩擦力后，当改变小车的质量时，由于摩擦力和下滑分力均同比例改变，所以不必重新平衡摩擦力，选项C错误；控制变量法的要求是固定一个变量，改变另一变量，所以选项D正确。(2)打下B点的速度vB＝vAC＝6.32×10－22×0.1m/s＝0.32m/s，由逐差相等求加速度a＝[16.36－6.32－6.32]×10－22×0.12m/s2＝0.93m/s2。(3)根据牛顿第二定律有：a＝FM＋m，变形后得：1a＝1Fm＋MF及1a­m图像是一条直线，结合题意有：从图像斜率来看：1F＝k，从纵轴截距来看：MF＝b，所以拉力F＝1k，小车的质量M＝bF＝bk。答案：(1)BD(2)0.320.93(3)bk1k考点三“能量和动量”类实验(一)探究动能定理的实验思路测出物体运动过程中合力的功，测出做功始末物体的速度、物体的质量，计算出做功始末物体动能增量，比较动能增量与合力的功，看两者是否相等。或作出动能增量与合力的功关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。(二)验证机械能守恒定律的实验思路物体只在重力做功的情况下运动，测出运动过程中两个状态的速度，算出减少的重力势能与增加的动能，比较两者是否相等。或作出重力势能减少量与动能增加量关系图像，看图像是否为过原点的倾斜直线。运动物体质量是否需测出，视具体实验而定。(三)验证动量守恒定律的常用方案实验方案实验装置利用气垫导轨完成一维碰撞实验滑块速度的测量v＝ΔxΔt用两摆球碰撞验证动量守恒定律摆球速度的测量v＝2gh在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律小车速度的测量v＝ΔxΔt利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律速度与平抛运动的水平位移成正比(四)不同的实验，平衡摩擦力的目的也不相同1．在探究a与F、m的定量关系的实验中，平衡摩擦力的目的是为使细线的拉力作为小车的合外力。2．在探究动能定理时，如诊断卷第6题，为消除摩擦力的影响，还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。3．在验证动量守恒定律的实验中，平衡摩擦力的目的是使小车碰前、碰后均做匀速直线运动，便于测量速度，小车碰撞过程中满足动量守恒条件。[题点全练]1．(2019·吉林大学附中检测)某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力。(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________。A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B．实验操作时要先释放小车，后接通电源C．