2022年高中物理必修1的復(fù)習(xí)）專題四 實驗部分 含答案

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1、 2022年高中物理必修1的復(fù)習(xí)）專題四 實驗部分 含答案 1、要求會正確使用的儀器有：刻度尺、天平、電火花、計時器或電磁打點計時器、彈簧稱。 2、要求認(rèn)識誤差問題在實驗中的更要性、了解誤差的概念、知道實驗的系統(tǒng)誤差和偶然誤差、知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差、能在某些實驗中分析誤差的主要來源。 3、要求知道有效數(shù)字的概念，會用有效數(shù)字表達(dá)直接測量的結(jié)果。 4、注意設(shè)計性實驗，開拓學(xué)生的思維。 實驗一：研究勻變速直線運動的規(guī)律 1. 打點計時器及其應(yīng)用 （1）打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，交流電源（電火花220V，電磁式4－6V）先開電源后拉紙帶，交流頻率

2、50Hz，它每隔0.02s打一次點，處理數(shù)據(jù)時，為了方便測量和減少誤差，通常都采用以6個點為一段劃分紙帶（即取5個時間間隔）作為一個時間單位T，則T＝0.05×2＝0.1s因此紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置，研究紙帶上點之間的間隔，就可以了解物體運動的情況。 （2）由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法：如圖所示，0、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點，x1、x2、x3、……為相鄰兩計數(shù)點間的距離，若△x=x2-x1=x3-x2=……=恒量，即若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。 　?。?）由紙帶求物體運動加速度的方法

3、： 　?、儆谩爸鸩罘ā鼻蠹铀俣? 　　　即根據(jù) (T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔）求出 　　　，再算出平均值即為物體運動的加速度。 　?、谟脠D象求加速度 　　即先根據(jù)求出打第n點時紙帶的瞬時速度，然后作出圖象，圖線的斜率即為物體運動的加速度。 【注意取點的其他說法】 如：2個計數(shù)點之間有4個點沒畫出，每隔四個點，五個時間段……. 2、實驗要求： 1、會用 求加速度 。 2、會用 求瞬時速度。 3、能用

4、 求起點和終點速度 。 4、能用逐差法處理數(shù)據(jù)。 3、【練習(xí)】如圖所示是在“研究勻變速直線運動”的實驗中打點計時器打出的某一段紙帶的示意圖，A、B、C、D各計數(shù)點之間都有4個打印點未畫出，打點計時器的電流為50Hz的交流電，已知物體做勻加速運動，則每兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為____s,物體的加速度為___m/s2, B點的速度為____m/s ,A點的速度為____m/s。 A B C 單位：mm 2 4 6 D 實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 【考綱知識梳理】 一、實驗?zāi)康? 探索彈力與彈簧伸長的定量關(guān)

5、系，并學(xué)習(xí)其中的科學(xué)方法。 二、實驗原理 彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出（可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力）；彈簧的伸長可用直尺測出。多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系。 三、實驗器材 輕彈簧、鉤碼（一盒）、刻度尺、鐵架臺、三角板、重垂線、坐標(biāo)紙。 【要點精解】 一、實驗步驟 1．將鐵架臺放于桌面上，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在靠近彈簧處將刻度尺固定于鐵架臺上，并用重垂線檢查刻度尺是否垂直。 2．記下彈簧的原長（自然長度）l0 3．在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧的的

6、現(xiàn)長l及彈力F，算出伸長量x=l-l0，并改變鉤碼個數(shù)，多次測量。數(shù)據(jù)記錄表如下： 數(shù)據(jù)記錄：（彈簧原長l0= cm） 1 2 3 4 5 6 7 F/N l/cm x/cm 4．根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出F-x圖像。（以F為縱軸，以x為橫軸） 5．探索結(jié)論：按照F-x圖中各點的分布與走向，嘗試做出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫的點不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相同。嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試F-x是否為一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)…… 在實驗誤差

7、范圍內(nèi)，應(yīng)得出彈力的大小與彈簧的伸長量成正比，即F=kx，其中k的單位由F和x的單位決定。 講課時應(yīng)注意的幾點： 1． 做實驗時應(yīng)提醒學(xué)生重視步驟 2． 描點時筆尖盡量細(xì) 3． 上課時要講清楚刻度尺和三角板的用途和正確的使用方法 4． 逐差法的優(yōu)點 5． 讀數(shù)時調(diào)整刻度尺盡量讀整數(shù) 【例1】幾個同學(xué)合作如圖甲所示裝置探究“彈力和彈簧伸長的關(guān)系”，彈簧的上端與標(biāo)尺的零刻度對齊，他先讀出不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，依次讀出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：（彈簧始終未超過彈性限度，重力加速度g=9.8m/s2） 鉤碼質(zhì)量

8、m/g 0 30 60 90 120 150 標(biāo)尺刻度 x/10-2m 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 ⑴根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。 ⑵作出的圖線與軸交點的縱坐標(biāo)值的物理意義是 ；這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)k= N/m（保留三位有效數(shù)字）。 解析：作圖時注意坐標(biāo)軸的物理量、單位、單位標(biāo)度等。 答案：⑴ ⑵彈簧的自然長度（原長）為6cm 26.0 二、注意事項 1．強(qiáng)調(diào)實驗的探索性，即

9、實驗前并不知道彈力和彈簧的伸長有什么關(guān)系。 2．實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度。 3．要使用輕質(zhì)彈簧，為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。 4．根據(jù)F-x圖線，嘗試做出一條平滑曲線時要注意：如果有一兩個點遠(yuǎn)偏離絕大多數(shù)點所決定的曲線，就要考慮將這些點刪除掉。 【例2】 下表是某同學(xué)為探索彈簧的彈力和伸長的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)。 彈力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 伸長x/cm 2.30 5.08 6.89 9.80 12.40 （1）請你在圖中的坐標(biāo)紙上作出F-x圖線。 （2）寫出曲線所代表的函數(shù)式。

10、 （3）解釋函數(shù)表達(dá)式中常量的物理意義。 （4）若彈簧的原長為40cm，并且以彈簧的總長為自變量，請你寫出它的函數(shù)式。 解析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，按照圖中各點的分布與走向，應(yīng)作出一條直線，使直線兩側(cè)的點數(shù)大致相同。這樣可以減少偶然誤差，如圖所示。 （2）設(shè)直線斜率為k，由數(shù)學(xué)知識知，F(xiàn)=kx+C。在直線上取較遠(yuǎn)的兩點（可以減小誤差），如點（9.80，2.0）與（2.61，0.5），并代入上式得k=0.2N/cm，C=0.04N，所以函數(shù)表達(dá)式為：F=（0.2x+0.04）N。 （3）由F=kx+C知，當(dāng)x=0時，F(xiàn)=C，因此，式中常數(shù)C表示彈簧的重力為0.04N。 若忽略彈簧

11、的重力，則F=kx。因此，式中常數(shù)k=F/x表示使彈簧形變單位長度時彈簧的彈力，即勁度系數(shù)。 （4）設(shè)彈簧的總長為L，則 F=kx+C=k(Lx-40)+C=(0.2lLx-7.96)N。 名師點評：要根據(jù)所給坐標(biāo)紙合理選取x、F兩軸標(biāo)度，使得所得圖線盡量分布在坐標(biāo)紙較大的空間位置，以便減小誤差，這是作圖像的最基本要求。據(jù)所給實驗數(shù)據(jù)描點，然后作出平滑曲線（或直線），注意所畫的線不一定過所有點，原則是應(yīng)盡量使各點較均勻地分布在曲線（或直線）的兩側(cè)。 實驗三：驗證力的平行四邊形定則 【練習(xí)】將下述實驗步驟按正確順序用字排列應(yīng)是____ ． A

12、、在白紙上按比例做出兩個力F1和F2的圖示，根據(jù)平行四邊形法則作圖求出合力F． B、只用一只測力計，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置． C、記下兩測力計讀數(shù)，描出兩測力計的方向． D、在水平放置的木板上，墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上A點，用兩條細(xì)繩連接在橡皮條的另一端，通過細(xì)繩同時用兩個測力計互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與細(xì)繩的連接點到達(dá)某一位置，并記下此位置． E、記下測力計的讀數(shù)F和細(xì)繩方向，按同一比例做出這個力的圖示．比較這個實測的力和按平行四邊形定則求出的合力F，看它們的大小和方向是否相同． F、改變兩測力計拉力的大小和方向，重做兩次

13、實驗，從實驗得出結(jié)論． 1．探究力的平行四邊形定則的實驗原理是等效原理，其等效性是指(　　) A．使兩分力與合力滿足平行四邊形定則 B．使兩次橡皮筋與細(xì)繩套的結(jié)點都與某點O重合 C．使兩次橡皮筋伸長的長度相等 D．使彈簧秤在兩種情況下發(fā)生相同的形變 答案：B 2. 圖2－6－5 在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套(如圖2－6－5所示)．實驗中需用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條．某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項： A．兩根細(xì)繩必須等長 B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一

14、直線上 C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行 其中正確的是(　　) 解析：該實驗驗證兩個分力的效果等效于其合力的效果，不必要求兩分力等大，故B錯；與兩繩長短無關(guān)，A錯；但需使兩分力與合力在同一平面內(nèi)，故C正確． 答案：C 3．關(guān)于驗證平行四邊形定則的實驗，請回答下列問題： (1)在該實驗中，合力與分力的概念是一種________的科學(xué)思想方法． (2)某同學(xué)在做該實驗時，彈簧測力計平行于木板如圖2－6－6(a)放置，然后記錄力的大小和方向，請你指出這樣操作的問題：__________________________________. 圖2－6－6 (3)某同

15、學(xué)完成該實驗后得到的圖形如圖2－6－6(b)所示，圖上所畫的四個力中，由一個彈簧測力計拉橡皮條得到的力是________． 答案：(1)等效替代 (2)彈簧測力計的軸線與細(xì)線套不在同一直線上，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確 (3)F　應(yīng)按照實驗要求做好實驗，重視實驗中的幾個注意點．本題中的F′是以F1、F2為鄰邊所作的平行四邊形的對角線，故F是用一個彈簧測力計拉橡皮條得到的力． 4．圖2－6－7為“探究求合力的方法”的實驗裝置． (1)下列說法中正確的是(　　) A．在測量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中，橡皮條結(jié)點O的位置不能變化 B．彈簧測力計拉細(xì)線時，拉力方向必須豎直向下 C．F

16、1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程 D．為減小測量誤差，F(xiàn)1、F2方向間夾角應(yīng)為90° (2)彈簧測力計的指針如圖2－6－8所示，由圖可知拉力的大小為________ N. 解析：(1)在測量同一組數(shù)據(jù)的過程中，橡皮條結(jié)點O的位置不能變化，如果變化，即受力變化，所以A選項正確；由于彈簧測力計是通過定滑輪拉結(jié)點O，定滑輪只能改變力的方向不能改變力的大小，所以彈簧測力計拉線的方向不一定要沿豎直方向，B選項錯誤；彈簧測力計的使用，不能超過其量程，C選項正確；兩個拉力的方向合適即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定為90°，所以D選項錯誤． (2)考查彈簧測力計的讀數(shù)． 答案

17、：(1)AC　(2)4.00 5．請完成以下兩小題． 某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物． (1)為完成該實驗，下述操作中必需的是________． a．測量細(xì)繩的長度 b．測量橡皮筋的原長 c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度 d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置 (2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是______

18、________． 解析：運用等效思想來驗證平行四邊形定則，即要驗證以兩力為平行四邊形的鄰邊，作平行四邊形，其對角線是否和合力相符．本小題中結(jié)點受三個力，其中兩個力的合力與第三個力等大反向，故先測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊做平行四邊形，如果在實驗誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向，即可驗證．為測量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點位置．故應(yīng)選bcd.可以通過改變小重物改變各力的大?。? 答案：(1)bcd　(2)更換不同的小重物 實驗四：探究a與F、m的定量關(guān)系 1、研究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系 　?。?/p>

19、1）實驗原理 　　在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發(fā)生關(guān)連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法即為控制變量法，這也是物理學(xué)中研究問題經(jīng)常采用的方法。本實驗中，研究的參量有，在實驗時，可以控制參量一定，研究與的關(guān)系；控制參量一定，研究與的關(guān)系。 　　實驗裝置如圖所示，保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對小車的牽引力，測出小車的對應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，研究加速度和外力的關(guān)系；保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質(zhì)量，測出小車的對應(yīng)加速度，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。 　　　　　　　　　　　　　　 　?。?）注意

20、事項 　?、偕昂托⊥暗目傎|(zhì)量不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的。 　　②在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 　?、圩鲌D時應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個別特別偏離的點可舍去。 2、教學(xué)要求： 1、通過實驗探究和具體實例的分析，理解加速度與力的關(guān)系，理解加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 2、經(jīng)歷實驗方案的制定和實驗數(shù)據(jù)處理的過程，形成正確的思維方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)態(tài)度。 【注意事項】 1．砂和小桶的總質(zhì)量不要超

21、過小車和砝碼的總質(zhì)量的，為什么？ 2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3．作圖時應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個別特別偏離的點可舍去。 11．(10分)在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實驗中，實驗裝置如圖十乙所示：一木塊放在水平光滑長木板上，左側(cè)拴有一不可伸長的細(xì)軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，重物的質(zhì)量為m .木塊右側(cè)與穿過打點計時器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做

22、勻加速運動.圖甲給出了打點計時器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點，它們之間的距離分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，打點計時器所用交流電周期為T. 根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求： （1）木塊的加速度a= . （2）細(xì)線對木塊的拉力T= . （3）為了減少誤差，你認(rèn)為應(yīng)采取什么措施？ . 打點計時器 木塊 紙帶 重物 電源插頭 乙 甲 單位：（cm） s1 s2 s3 s4 s5 s6

23、 解： （1）（3分，不用逐差法表示2分） （2）（3分） （3）木塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量 （2分）， 實驗前將木板右端稍墊高，直至木塊在細(xì)線未掛上重物時能沿木板勻速下滑 （2分）。 11．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時,采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出： 紙帶 m 打點計數(shù)器 M (1)（2分）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足　ｍ<<Ｍ　　時， 才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

24、 (2 )（4分）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法錯誤的是：( A C D ) A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源 D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝mｇ/Ｍ求出。 0 F a C 0 F a D （3）（4分）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，二位同學(xué)得到的a―Ｆ關(guān)系 分別如下圖Ｃ、Ｄ所示（a是小車的加速度

25、，Ｆ是細(xì)線作用于 小車的拉力）。其原因分別是： Ｃ圖：　　平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了　　　　　　　　　　　　　 Ｄ圖：　　沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小。　　　　　　　　　　　　　　 14．現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺。 （１）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）： ① 小車自斜面上方一固定點Ａ1從靜止開始下滑至斜面底端Ａ2，記下所用的時間 A1 A2 ② 用米尺測量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車的加速度__________

26、__。 ③ 用米尺Ａ1相對于Ａ2的高h(yuǎn)。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力Ｆ＝________。 ④ 改變_________________，重復(fù)上述測量。 ⑤ 以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作用作圖。如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。 （２）在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計的方案是： ① 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測量此時Ａ1點相對于斜面底端Ａ2的高度ho。② 進(jìn)行（1）中的各項測量。 ③ 計算與作圖時用（h－h(huán)o）代替h?！? 對此方案有以下幾種評論意見： Ａ. 方案正確可行 Ｂ. 方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。 Ｃ. 方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。 其中合理的意見是________。 答：（８分） （１）?、冢ǎ卜郑　、郏ǎ卜郑　、苄泵鎯A角（或填h的數(shù)值）（２分） （２）?。茫?分，有選不給這2分）