2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實驗 考點1 力學(xué)實驗課件.ppt

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專題六物理實驗 考點1力學(xué)實驗 必記要點 一 長度測量類儀器1 游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 考點一基本儀器的使用 2 螺旋測微器的讀數(shù)測量值 固定刻度整毫米數(shù) 半毫米數(shù) 可動刻度讀數(shù) 含估讀 0 01mm 二 時間測量類儀器1 打點計時器 2 頻閃照相機(jī)其作用和處理方法與打點計時器類似 它是用等時間間隔獲取圖象的信息的方法 將物體在不同時刻的位置記錄下來 使用時要明確頻閃的時間間隔 例1 某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結(jié)果如圖6 1 1甲和乙所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖6 1 1 解析 圖甲為20分度的游標(biāo)卡尺 其精度為0 05mm 主尺讀數(shù)為12mm 游標(biāo)尺上第5條刻線與主尺上的一條刻線對齊 故測量結(jié)果為12mm 5 0 05mm 12 25mm 1 225cm 螺旋測微器的精度為0 01mm 由圖乙知固定刻度讀數(shù)為6 5mm 可動刻度讀數(shù)為 36 0 由工件的高度為6 5mm 36 0 0 01mm 6 860mm 答案 1 2256 860 題組訓(xùn)練 1 某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑 示數(shù)如圖6 1 2甲 乙所示 則該金屬桿的長度和直徑分別為 cm和 cm 圖6 1 2 解析用毫米刻度尺測量時 讀數(shù)應(yīng)讀到mm的下一位 即長度測量值為60 10cm 題圖乙中游標(biāo)卡尺為五十分度 精確度為0 02mm 主尺讀數(shù)為4mm 游標(biāo)尺第10條刻度與主尺刻度線對齊 故游標(biāo)尺讀數(shù)為6 0 02mm 0 12mm 所以金屬桿直徑測量值為4 12mm 答案60 104 12 2 一同學(xué)用游標(biāo)卡尺測一根金屬管的深度時 游標(biāo)卡尺上的游標(biāo)尺和主尺的相對位置如圖6 1 3甲所示 則這根金屬管的深度是 cm 該同學(xué)又利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度為5 702mm 則圖乙中可動刻度a b處的數(shù)字分別是 圖6 1 3 解析圖中游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為10mm 20分度游標(biāo)尺精確度為0 05mm 游標(biāo)尺上第12條刻度線與主尺對齊 故游標(biāo)尺讀數(shù)為11 0 05mm 0 55mm 所以金屬管深度為10 55mm 1 055cm 螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為5 5mm 可動刻度最小分度值為0 01mm 可動刻度部分讀數(shù)應(yīng)為20 2 0 01 因此a處數(shù)字應(yīng)為20 b處數(shù)字為25 答案1 0552025 規(guī)律總結(jié)游標(biāo)卡尺 螺旋測微器的讀數(shù)方法1 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法 由主尺讀出整毫米數(shù)l0 從游標(biāo)卡尺上讀出與主尺上某一刻度對齊的格數(shù)n 則測量值 mm l0 n 精確度 mm 注意 游標(biāo)卡尺的精確度一般為游標(biāo)卡尺上總刻數(shù)的倒數(shù) 游標(biāo)卡尺不需要估讀 2 螺旋測微器的讀數(shù)方法 測量值 mm 固定刻度指示的毫米數(shù) 注意半毫米刻度線是否露出 可動刻度上與固定刻度基線所對的刻度值 注意刻度值要估讀一位 0 01mm 例2 2018 貴陽模擬 某課外興趣小組做 探究加速度與物體受力的關(guān)系 的實驗 裝置如圖6 1 4甲所示 圖中A為小車 質(zhì)量為m1 連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B 它們置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上 重物P的質(zhì)量為m2 C為彈簧測力計 實驗時改變P的質(zhì)量 讀出測力計不同讀數(shù)F 不計繩與滑輪之間的摩擦 已知重力加速度為g 考點二實驗原理的理解與應(yīng)用 圖6 1 4 2 實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示 紙帶上標(biāo)出了所選的四個計數(shù)點之間的距離 相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出 由此可求得小車的加速度的大小是 m s2 交流電的頻率為50Hz 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 1 B 2 0 50 0 49也對 3 C 例3 2018 武漢調(diào)研 利用氣墊導(dǎo)軌驗證動能定理 實驗裝置示意圖如圖所示 圖6 1 5 實驗主要步驟如下 在水平桌面上放置氣墊導(dǎo)軌 將它調(diào)至水平 用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d 由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離L 將滑塊至光電門1左側(cè)某處 待托盤靜止不動時 釋放滑塊 從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細(xì)線拉力的大小F 從數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間 t1 通過光電門2的時間 t2 用天平稱出滑塊 遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M 回答下列問題 1 以滑塊 包含遮光條和拉力傳感器 為研究對象 在實驗誤差允許的范圍內(nèi) 若滿足關(guān)系式 用測量量的字母表示 則可認(rèn)為驗證了動能定理 2 關(guān)于本實驗 某同學(xué)提出如下觀點 其中正確的是 A 理論上 遮光條的寬度越窄 遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度B 牽引滑塊的細(xì)繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行C 需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響D 托盤和砝碼的總質(zhì)量m必須遠(yuǎn)小于滑塊 遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M 3 不計空氣阻力 已知重力加速度g和實驗測得的物理量 根據(jù) mg F ma 可以計算托盤和砝碼的總質(zhì)量m 若不考慮遮光條寬度的影響 計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m1 若考慮遮光條寬度的影響 計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m2 則m1 m2 選填 大于 等于 小于 名師點撥解答力學(xué)實驗應(yīng)注意的問題 1 文字表述類填空題 文字表述應(yīng)精練準(zhǔn)確 用物理書面用語 切記不可用生活用語 如 平衡摩擦力太狠了 平衡摩擦力過了 等等 2 數(shù)據(jù)類填空題 數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確 小數(shù)點后位數(shù)或有效數(shù)字位數(shù)符合要求 需用科學(xué)記數(shù)法的用科學(xué)記數(shù)法 3 表達(dá)式類填空題 公式書寫要規(guī)范 要符合物理規(guī)律 切記不可以亂寫公式 表達(dá)式后不要帶單位 因為表達(dá)式中的字母符號都帶有單位 題組訓(xùn)練 1 某小組為了驗證力的平行四邊形定則 設(shè)計了如圖6 1 6甲所示的實驗 在一個半圓形刻度盤上安裝兩個可以沿盤邊緣移動的拉力傳感器A B 兩傳感器的掛鉤分別系著輕繩 輕繩的另一端系在一起 形成結(jié)點O 并使結(jié)點O位于半圓形刻度盤的圓心 在O點掛上重G 2 00N的鉤碼 記錄兩傳感器A B示數(shù)F1 F2及輕繩與豎直方向的夾角 1 2 用力的圖示法即可驗證力的平行四邊形定則 圖6 1 6 1 當(dāng)F1 1 00N F2 1 50N 1 45 2 30 時 請在圖乙中用力的圖示法作圖 畫出兩繩拉力的合力F 并求出合力F N 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 2 該組同學(xué)在實驗中 將傳感器A固定在某位置后 再將傳感器B從豎直位置的P點緩慢順時針旋轉(zhuǎn) 得到了一系列B傳感器的示數(shù)F2和對應(yīng)的角度 2 作出了如圖丙所示的F2 2圖象 由圖丙可知A傳感器所處位置的角度 1 2 2018 濰坊模擬 利用如圖6 1 7甲所示的裝置驗證機(jī)械能守恒定律 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌 導(dǎo)軌上端固定有輕質(zhì)定滑輪 A處固定一光電門 帶遮光片的滑塊質(zhì)量為M 置于導(dǎo)軌上的B處 通過輕繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的小球相連 使輕繩伸直 小球與滑塊由靜止釋放 滑塊向上運動 重力加速度為g 1 用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d 結(jié)果如圖乙所示 由此讀出d mm 圖6 1 7 2 某次實驗測得導(dǎo)軌傾角為 B到光電門的距離為x 遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t 滑塊從B到A過程中m和M組成系統(tǒng)的動能增量為 Ek 系統(tǒng)的重力勢能減少量為 Ep 在誤差允許的范圍內(nèi) 若 Ek Ep 則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 用題目中字母表示 Ek和 Ep 例4 現(xiàn)要通過實驗驗證機(jī)械能守恒定律 實驗裝置如圖6 1 8所示 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌 導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊 其總質(zhì)量為M 左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連 遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直 導(dǎo)軌上的B點有一光電門 可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t 用d表示A點到導(dǎo)軌底端C點的距離 h表示A與C的高度差 b表示遮光片的寬度 s表示A B兩點間的距離 將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點時的瞬時速度 用g表示重力加速度 完成下列填空和作圖 考點三用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 圖6 1 8 圖6 1 9 2 描點及作直線見圖 規(guī)律總結(jié)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的六個要求圖象法是物理實驗中廣泛應(yīng)用的處理實驗數(shù)據(jù)的方法 以下為作圖的規(guī)則 1 作圖一定要用坐標(biāo)紙 坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定 2 要標(biāo)明軸名 單位 在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值 3 圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點 應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點合理地分布在線的兩側(cè) 且線要細(xì) 4 作圖時常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化 即 變曲為直 5 注意區(qū)別橫 縱坐標(biāo)軸的物理意義 標(biāo)度及單位 6 明確圖象的斜率 截距的物理意義 題組訓(xùn)練 利用如圖6 1 10甲所示裝置做 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系的實驗 所用的鉤碼每只的質(zhì)量為30g 實驗中 先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度 再將4個鉤碼逐個加掛在彈簧下端 每次掛完鉤碼待彈簧穩(wěn)定后依次測出相應(yīng)的彈簧總長度 并將數(shù)據(jù)填在下表中 彈力始終未超過彈性限度 取g 10m s2 試完成下列問題 圖6 1 10 1 請在如圖乙所示坐標(biāo)系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖象 2 由圖象乙求得該彈簧的勁度系數(shù)k N m 保留兩位有效數(shù)字 3 某同學(xué)直接利用表中的實驗數(shù)據(jù) 作出了如圖丙所示的鉤碼質(zhì)量m跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖象 那么該圖象斜率所表示的物理意義是 解析 1 彈簧受的拉力為鉤碼的重力 每次實驗彈簧所受到的拉力F如下表所示 答案 1 如圖所示 必記要點 考點四力學(xué)創(chuàng)新實驗設(shè)計 例5 2018 石家莊模擬 某同學(xué)用如圖6 1 11甲所示的裝置來驗證動量守恒定律 該裝置由水平長木板及固定在長木板一端的硬幣發(fā)射器組成 硬幣發(fā)射器包括支架 彈片及彈片釋放裝置 釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出 已知一元硬幣和五角硬幣與長木板間動摩擦因數(shù)相同 主要實驗步驟如下 將一元硬幣置于發(fā)射槽口 釋放彈片將硬幣發(fā)射出去 硬幣沿著長木板中心線運動 在長木板中心線的適當(dāng)位置取一點O 測出硬幣停止滑動時硬幣右側(cè)到O點的距離 再從同一位置釋放彈片將硬幣發(fā)射出去 重復(fù)多次 取該距離的平均值記為x1 如圖乙所示 將五角硬幣放在長木板上 使其左側(cè)位于O點 并使其直徑與中心線重合 按步驟 從同一位置釋放彈片 重新彈射一元硬幣 使兩硬幣對心正碰 重復(fù)多次 分別測出兩硬幣碰后停止滑行時與O點距離的平均值x2和x3 如圖丙所示 圖6 1 11 1 為完成該實驗 除長木板 硬幣發(fā)射器 一元及五角硬幣 刻度尺外 還需要的器材有 2 實驗中還需測量的物理量有 驗證動量守恒定律的表達(dá)式為 用測量物理量對應(yīng)的字母表示 題組訓(xùn)練 1 2018 煙臺模擬 為了測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù) 某小組使用DIS位移傳感器設(shè)計了如圖6 1 12甲所示實驗裝置 讓木塊從傾斜木板上一點A由靜止釋放 位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離 位移傳感器連接計算機(jī) 描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示 圖6 1 12 1 根據(jù)上述圖線 計算0 4s時木塊的速度v m s 木塊加速度a m s2 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 2 為了測定動摩擦因數(shù) 還需要測量的量是 已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 得出 表達(dá)式是 解析 1 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)中點時刻的瞬時速度 得0 4s末的速度為 2 2018 安陽二模 如圖6 1 13甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置 他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B 滑塊上固定一遮光條 滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連 傳感器下方懸掛鉤碼 每次滑塊都從A處由靜止釋放 圖6 1 13 1 該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度為d 如圖乙所示 則d mm 2 實驗時 將滑塊從A位置由靜止釋放 由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t 若要得到滑塊的加速度 還需要測量的物理量是 解析 1 由圖知第5條刻度線與主尺對齊 d 2mm 5 0 05mm 2 25mm 2 實驗時 將滑塊從A位置由靜止釋放 由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t 滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度 根據(jù)運動學(xué)公式得若要得到滑塊的加速度 還需要測量的物理量是遮光條到光電門的距離L 3 如圖所示