高考物理二轮复习 第10讲 力学实验中常考问题课件.ppt

第10讲力学实验中常考的4个问题 一 误差和有效数字1 误差 2 有效数字从数字左边第一个不为零的数字算起 如0 0125为三位有效数字 三 验证性实验1 包括 验证力的平行四边形定则 验证机械能守恒定律 2 验证性实验的两种方法 1 对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题 常常通过观察分析进行证实 2 对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的 一般要进行分析归纳 通过作图 计算 测量进行比较验证 四 探究性实验1 包括 探究速度随时间的变化规律 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 2 探究性实验与验证性实验的区别探究性实验 在实验前并不知道满足什么规律 所以在坐标纸中描点后所做的曲线是试探性的 只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点 而验证性实验 在坐标纸上描点后所作图线的根据就是所验证的规律 命题特点从近几年高考试题看 游标卡尺和螺旋测微器的试题大多数为读数问题 试题没有太多变化 给出刻度部分图片 要求读出示数 常考问题一测量性实验 游标卡尺和螺旋测微器的读数 2 游标卡尺的读数 3 螺旋测微器的读数测量值 固定刻度整毫米数 半毫米数 可动刻度读数 含估读 0 01mm 4 关于估读问题 游标卡尺不需要估读 毫米刻度尺 螺旋测微器需要估读 典例1 2012 新课标全国卷 22 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度 该螺旋测微器校零时的示数如图5 10 2 a 所示 测量金属板厚度时的示数如图 b 所示 图 a 所示读数为 mm 图 b 所示读数为 mm 所测金属板的厚度为 mm 图5 10 2 解析题图 a 的读数为1 0 0 01mm 0 010mm 题图 b 的读数为6 5mm 37 0 0 01mm 6 870mm 故金属板的厚度d 6 870mm 0 010mm 6 860mm 答案0 0106 8706 860 典例2 2013 山东卷 21 1 图5 10 3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 图5 10 3 解析游标卡尺测量钢笔帽的内径时 使用内测脚 故填 a 该游标卡尺的最小分度为0 05mm 游标尺的第6个刻度线与主尺上的某刻线对齐 所以读数为11mm 0 05mm 6 11 30mm 答案a11 30 11 25或11 35 预测1 图5 10 4甲中游标卡尺的读数是 cm 图乙中螺旋测微器的读数是 mm 答案2 985 680 5 679 5 681均对 图5 10 4 预测2 某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率 时 1 用游标卡尺为20分度的卡尺测量其长度如图5 10 5甲所示 由图可知其长度为 cm 2 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示 由图可知其直径为 mm 图5 10 5 解析 1 从题图甲可以看出 主尺读数为50mm 游标尺的第3条刻度线和主尺上的一刻度线对齐 则读数应为50mm 0 05 3mm 50 15mm 5 015cm 2 由题图乙可以看出 螺旋测微器的固定刻度为4 5mm 可动刻度读出刻度为20 0 或20 1 0 01mm 0 200mm 或0 201mm 故圆柱体的直径为4 5mm 0 200mm 或0 201mm 4 700mm 或4 701mm 答案 1 5 015 2 4 700 或4 701 命题特点我省考试说明要求的力学验证性实验有 验证力的平行四边形定则 和 验证机械能守恒定律 考查重点是实验器材选择 完成实验步骤填空和分析实验数据 2011年考查了验证 力的平行四边行定则 常考问题二验证性实验 应考必备理解实验原理 弄清楚要验证的内容 验证力的平行四边形定则 就是验证两拉力依据平行四边形定则作出的合力与同两力有同样效果的一个力是否相等 进而理解为什么两次结点o的位置不变 为什么要记录弹簧测力计示数大小与细绳套方向 验证机械能守恒定律 就是让物体自由下落 测出物体下落的高度和物体的速度 计算出物体重力势能的减少量与动能增加量 看二者是否相等 怎样测量高度和速度 用到哪些工具 操作中有哪些注意事项 为什么 ep总略大于 ek 典例3 现要通过实验验证机械能守恒定律 图5 10 6 实验装置如图5 10 6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 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 图5 10 7 2 描点及作直线见图 预测3 1 某实验小组用如图5 10 8所示的装置验证 力的平行四边形定则 将弹簧测力计a挂于固定点p 下端用细线挂一重物m 弹簧测力计b的挂钩处系一细线 把细线的另一端系在a下端细线上的o点 手持b水平向左拉 使o点缓慢地向左移动 保持b的拉力方向不变 不计弹簧测力计重力 拉力不超出量程 则a b的示数fa fb的变化情况是 a fa fb均变大 其合力大小和方向都不变b fa fb均变大 其合力大小和方向都改变c fa变大 fb变小 其合力大小不变 方向改变d fa fb的合力大小改变 方向不变 图5 10 8 2 另一实验小组的甲 乙 丙三位同学做此实验 所用弹簧测力计的量程为0 5n 他们都把橡皮条的一端固定在木板上的a点 橡皮条的另一端通过细绳连接弹簧测力计 用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的o点 此时细绳都与平板平行 用f1和f2表示拉力的方向和大小 甲同学f1和f2的方向互相垂直 f1 3 0n f2 3 8n 乙同学f1和f2方向间的夹角约为30 f1 f2 4 0n 丙同学f1和f2方向间的夹角约为120 f1 f2 4 0n 这三位同学中操作不合适的是 填 甲 乙 或 丙 解析 1 当o点缓慢地向左移动时 合力大小和方向都不变 利用图解法可以判断fa fb均变大 选项a正确 2 因为乙的两个力的合力超过了测力计刻度的最大值5n 再用一个弹簧测力计拉时超出其量程 答案 1 a 2 乙 预测4 为了用实验 验证牛顿第二定律 现提供如图5 10 9所示的实验装置 请回答下列问题 图5 10 9 1 为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是 a 将木板不带滑轮的一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动b 将木板带滑轮的一端适当垫高 使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动c 将木板不带滑轮的一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动d 将木板不带滑轮的一端适当垫高 在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上 2 在实验中 得到一条打点的纸带 如图5 10 10所示 已知相邻计数点间的时间间隔为t 且间距s1 s2 s3 s4 s5 s6已量出 则小车加速度的表示式为a 图5 10 10 3 有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定 研究加速度a与所受外力f的关系 他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验 得到了两条a f图线 如图5 10 11所示 图线 是在轨道倾斜情况下得到的 选填 或 小车及车中的砝码总质量m kg 图5 10 11 命题特点我省考试说明要求的力学探究性实验有 探究加速度与力 质量的关系 探究速度随时间的变化规律 2012年借助探究牛顿第二定律实验为原型 考查了匀变速直线运动规律 摩擦力 图象的处理等知识 考查的重点是实验器材选择 实验注意事项和用作图法处理数据 常考问题三探究性实验 应考必备探究性实验的重点不是为了求得某个物理量的值 而在于它的探索性 研究匀变速直线运动 重点是学会使用打点计时器 学会研究分析纸带的方法 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 就是测量物体受的合外力 物体的质量和加速度 验证合外力与质量 加速度的乘积是否相同 那么 合外力如何测量 质量和加速度又如何测量 要用到哪些工具 典例4 2013 新课标全国卷 22 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究 一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一小球接触而不固连 弹簧处于原长时 小球恰好在桌面边缘 如图5 10 12所示 向左推小球 使弹簧压缩一段距离后由静止释放 小球离开桌面后落到水平地面 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 图5 10 12 回答下列问题 1 本实验中可认为 弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等 已知重力加速度大小为g 为求得ek 至少需要测量下列物理量中的 填正确答案标号 a 小球的质量mb 小球抛出点到落地点的水平距离sc 桌面到地面的高度hd 弹簧的压缩量 xe 弹簧原长l0 2 用所选取的测量量和已知量表示ek 得ek 3 图5 10 13中的直线是实验测量得到的s x图线 从理论上可推出 如果h不变 m增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 如果m不变 h增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 由图中给出的直线关系和ek的表达式可知 ep与 x的 次方成正比 图5 10 13 预测5 某组同学在做探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系 采用了如图5 10 14装置 小车和车中砝码的总质量用m表示 砂和砂桶的总质量用m表示 图5 10 14 1 现有下列器材 电火花计时器 纸带 复写纸片 小车 一端附有定滑轮的长木板 砂桶 砂子 细线 秒表 导线 砝码 刻度尺 其中不需要的器材是 还需要的器材是 2 在做实验过程中 以下做法正确的是 a 平衡摩擦力时 应把砂桶用细线通过定滑轮系于小车上b 砂和砂桶质量m一定时 改变小车 含砝码 质量m 都需重新平衡摩擦力c 实验中 要求砂和砂桶质量m远小于小车 含砝码 质量md 在探究外力一定 加速度与质量关系时 应该改变砂桶与砂的质量m 解析 1 根据该实验的原理和所给实验器材可知不需要的器材是秒表 还需要的器材是天平 测量小车和车中砝码的总质量 砂和砂桶的总质量 2 平衡摩擦力时不应把砂桶用细线通过定滑轮系于小车上 且只要不改变长木板的倾角都不需要重新平衡摩擦力 故a b选项错误 对系统而言 根据牛顿第二定律可得 m m a mg 当m m时 对小车 含砝码 才有ma mg 故c选项正确 根据控制变量法可知 当探究外力一定 加速度与质量的关系时 应改变小车 含砝码 的质量 而不是改变砂和砂桶的质量 故d选项错误 答案 1 秒表天平 2 c 命题特点近几年高考中力学创新型实验的命题几率明显增加 2012年我省高考力学实验均为创新型实验 有的是全新的实验 有的是课本实验的创新改造 试题的特点是一般都给定实验方案和实验器材 要求学生 1 补全该实验的操作过程及所需要测量的物理量 2 处理实验数据 常考问题四创新拓展型实验 应考必备 1 要完成好创新拓展实验 必须掌握基本仪器的使用方法 基本的实验方法和基本物理原理 2 实验过程的研究应以减小实验误差和不造成错误为主要依据 应在明确实验原理的基础上进行实验数据处理 往往需要先根据物理规律推导出物理量间的关系式 通过图象与函数处理数据 典例5 2013 江苏卷 11 某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度 实验装置如图5 10 15所示 倾斜的球槽中放有若干个小铁球 闭合开关k 电磁铁吸住第1个小球 手动敲击弹性金属片m m与触头瞬间分开 第1个小球开始下落 m迅速恢复 电磁铁又吸住第2个小球 当第1个小球撞击m时 m与触头分开 第2个小球开始下落 这样 就可测出多个小球下落的总时间 图5 10 15 1 在实验中 下列做法正确的有 a 电路中的电源只能选用交流电源b 实验前应将m调整到电磁铁的正下方c 用直尺测量电磁铁下端到m的竖直距离作为小球下落的高度d 手动敲击m的同时按下秒表开始计时 2 实验测得小球下落的高度h 1 980m 10个小球下落的总时间t 6 5s 可求出重力加速度g m s2 结果保留两位有效数字 3 在不增加实验器材的情况下 请提出减小实验误差的两个办法 4 某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 t磁性才消失 因此 每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差 t 这导致实验误差 为此 他分别取高度h1和h2 测量n个小球下落的总时间t1和t2 他是否可以利用这两组数据消除 t对实验结果的影响 请推导说明 预测6 某学习小组利用自行车的运动 探究阻力做功与速度变化的关系 人骑自行车在平直的路面上运动 当人停止蹬车后 由于受到阻力作用 自行车的速度会逐渐减小至零 如图5 10 16所示 在此过程中 阻力做功使自行车的速度发生变化 设自行车无动力后受到的阻力恒定 1 在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车 需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s 为了计算自行车的初速度v 还需要测量 填写物理量的名称及符号 2 设自行车受到的阻力恒为f 计算出阻力做的功w及自行车的初速度v 改变人停止蹬车时自行车的速度 重复实验 可以得到多组测量值 以阻力对自行车做功的大小为纵坐标 自行车初速度为横坐标 作出w v曲线 分析这条曲线 就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系 在实验中作出w v图象如图所示 其中符合实际情况的是 图5 10 16 预测7 如图5 10 17所示 利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力 小车在斜面上下滑时