2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)第一篇專題攻略專題七物理實(shí)驗(yàn)第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件

1、專題七　物 理 實(shí) 驗(yàn),第15講　力 學(xué) 實(shí) 驗(yàn),一、誤差與有效數(shù)字1.系統(tǒng)誤差:由于儀器本身不精密、實(shí)驗(yàn)方法粗略或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)誤差總是同樣偏大或偏小。系統(tǒng)誤差可以通過更新儀器、完善原理來減小或消除。,2.偶然誤差:由各種偶然因素如測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確、作圖不規(guī)范造成的誤差。偶然誤差表現(xiàn)為重復(fù)做同一實(shí)驗(yàn)時(shí)總是時(shí)大時(shí)小。偶然誤差可用多次測量求平均值的方法來減小。,3.有效數(shù)字:帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字。

2、有效數(shù)字從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起,如0.0125為三位有效數(shù)字。,二、基本儀器的使用1.長度測量類儀器:(1)毫米刻度尺的讀數(shù):精確到毫米,估讀一位。,(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù):,(3)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(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)×0.01mm。,2.時(shí)間測量類儀器:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則時(shí)間間隔為Δt=0.02×5s=

3、0.1 s。(2)頻閃照相機(jī):用相等時(shí)間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來。(3)光電計(jì)時(shí)器:記錄遮光時(shí)間。,三、力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則,驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。2.探究性實(shí)驗(yàn):探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系,探究動(dòng)能定理。,3.兩種實(shí)驗(yàn)過程的比較:,四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法1.列表法:在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí),為了簡單而明顯地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系,可將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀裰?即

4、為列表法。,2.平均值法:把在同一狀態(tài)下測定的同一個(gè)物理量的若干組數(shù)據(jù)相加求和,然后除以測量次數(shù)。3.作圖法:用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便,有取平均值的效果。由圖線的斜率、截距、包圍的面積等可以研究物理量之間的關(guān)系。,考向1　讀數(shù)類問題【典例1】(2016·濰坊二模)一同學(xué)為測定某種硬金屬的電阻率,先用伏安法測出一小段由這種材料做成的圓柱形金屬絲的電阻為R= Ω,然后用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測定該金屬絲的

5、長度和直徑,示數(shù)如圖甲、乙所示。由圖可知游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm,螺旋測微器的示數(shù)為_________mm。則這種金屬的電阻率為ρ=______Ω·m。(最后一空保留兩位有效數(shù)字),【解題探究】(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)_______估讀。(2)螺旋測微器讀數(shù)必須_____。,不需要,估讀,【解析】游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm,游標(biāo)尺上第4個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊,所以游標(biāo)讀數(shù)為4×0.1 mm=

6、0.4 mm,所以最終讀數(shù)為11 mm+0.4 mm=11.4 mm。螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01 mm×42.0=0.420 mm,得d=0.5mm+0.420 mm=0.920 mm(0.919～0.921都正確)。,由電阻定律:R=ρ金屬的橫截面積:S= πd2則有:ρ=解得:ρ=1.1×10-3Ω·m答案:11.4　0.920　1.1×10-3

7、,【對點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2014·福建高考)某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑,示數(shù)如圖甲、乙所示,則該金屬桿的長度和直徑分別為_____________cm和___________mm。,【解析】直尺的最小刻度為0.1cm,因此讀數(shù)應(yīng)為60.10 cm,游標(biāo)卡尺是50分度,精確到0.02 mm,因此讀數(shù)為4.20 mm。答案:60.10　4.20,2.(2016·黃山二模)(1)某同學(xué)利用彈簧測力計(jì)研究在豎直方向運(yùn)

8、行的電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),他在地面上用彈簧測力計(jì)測量砝碼的重力,示數(shù)為G,他在電梯中用彈簧測力計(jì)測量同一砝碼的重力,發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)小于G,由此判斷此時(shí)電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是__________。,(2)用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示,該金屬絲的直徑是____________________mm。,【解析】(1)砝碼在地面上時(shí),mg-F1=0,在電梯中則有mg-F2=ma,由于F2<mg,因此,砝碼具有豎直向下的加速度,說

9、明電梯可能做向上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)或向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)螺旋測微器的讀數(shù)為d=1.5mm+20.6×0.01 mm=1.706 mm。答案:(1)減速上升或加速下降　(2)1.706(1.704～1.708均可),考向2　紙帶類問題【典例2】(2016·全國卷Ⅰ)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20Hz、30 Hz和40 Hz,打出紙帶的一部

10、分如圖乙所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算。,(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出:在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為________________,打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________________,重物下落的加速度大小為________________。,(2)已測得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;

11、當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為___________Hz。,【解析】(1)兩點(diǎn)間時(shí)間間隔為T=　,vB=同理vC=　　　　 ,根據(jù)公式s3-s1=2aT2,得重物下落的加速度的大小為a=　 　　。,(2)據(jù)mg-0.01mg=ma和a=　　 　,代入數(shù)據(jù)可得f為40Hz。答案:(1)　　 (2)40,【規(guī)律總結(jié)】

12、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶問題的處理方法(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的認(rèn)識(shí)和正確使用。①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為低壓交流4～6 V;電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為交流220V。②工作時(shí)應(yīng)先接通電源,后釋放紙帶。,(2)紙帶的應(yīng)用。①判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。a.若Δx=0,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。b.若Δx不為零且為定值,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。,②求解瞬時(shí)速度。利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等

13、于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度,只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移xn和xn+1,則打n點(diǎn)時(shí)的速度vn=,(3)用“逐差法”求加速度。如圖所示,因?yàn)?所以,【對點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2016·海南高考)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上,細(xì)繩的一端與物塊相連,另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端,所用交流電源頻率為50Hz。紙帶穿過打點(diǎn)

14、計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放物,塊,物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖乙所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)?；卮鹣铝袉栴}:(1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為__________m/s。在打出D點(diǎn)時(shí),物塊的速度大小為_______________m/s。(保留兩位有效數(shù)字)(2)物塊的加速度大小為________________m/s

15、2。(保留兩位有效數(shù)字),【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻速度等于該過程的平均速度,所以:vB=　　　　　　 =0.56m/s,vD=　　　　　　　　 =0.96m/s。(2)根據(jù)題意,該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng),則根據(jù)速度公式:vD=vB+a·2T,代入數(shù)據(jù)整理可以得到:a=2.0m/s2。答案:(1)0.56　0.96　(2)2.0,2.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的

16、實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,細(xì)繩一端系在滑塊上,另一端繞過小滑輪后掛一砂桶,小砂桶內(nèi)裝一定量砂子,用墊塊將長木板固定有定滑輪的一端墊高,不斷調(diào)整墊塊的高度,直至輕推滑塊后,滑塊恰好能沿長木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。,b.保持長木板的傾角不變,取下細(xì)繩和砂桶,將滑塊右端與紙帶相連,并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源后,釋放滑塊,讓滑塊從靜止開始加速下滑。c.取下紙帶,在紙帶上取如圖乙所示的A、B兩計(jì)數(shù)點(diǎn),并

17、用刻度尺測出s1、s2及A、B兩點(diǎn)間的距離s,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T。,根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)若忽略滑輪質(zhì)量及軸間摩擦,本實(shí)驗(yàn)中滑塊加速下滑時(shí)所受的合外力____________________(選填“等于”“大于”或“小于”)砂桶及砂的總重力。,(2)為探究從A到B過程中,做功與物體速度變化關(guān)系,則實(shí)驗(yàn)中已測量出砂與砂桶的重力mg(或者砂與砂桶的質(zhì)量m),還需測量的量有_________________。(3)請寫出

18、探究結(jié)果表達(dá)式___________________。,【解析】(1)由題a步驟知,對滑塊和砂桶組成的整體,由平衡條件得Mgsinθ-f-mg=0,所以取下細(xì)繩和砂桶,滑塊加速下滑時(shí)所受的合外力等于砂桶及砂的總重力。,(2)、(3)砂桶及砂的總重力做功為W=mgs;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí),滑塊的速度大小為vA=　 ,打B點(diǎn)時(shí),滑塊的速度大小為vB=　 ,從A到B過程,滑塊動(dòng)能的變化量為　　 ,則探究結(jié)果表達(dá)式:

19、mgs=,由上式可知:為探究從A到B過程中,做功與物體速度變化關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中需測量的量有:砂與砂桶的重力mg(或者砂與砂桶的質(zhì)量m)、滑塊質(zhì)量M。答案:(1)等于　(2)滑塊質(zhì)量M(3)mgs=,考向3　彈簧類問題　　　　　　【典例3】(2016·全國卷Ⅲ)某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑

20、車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè),每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下:,(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。,(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加

21、速度a。,(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時(shí)的s-t圖象如圖乙所示;由圖乙求出此時(shí)小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表。,(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖丙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a-n圖象。從圖象可以看出:當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度與其所受的合外力成正比。,(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為__________________kg(保留2位有效數(shù)字,重力加速度g取9.8m/s2)。,(6)若以“保持木板水平”來

22、代替步驟(1),下列說法正確的是____________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。A.a-n圖線不再是直線B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點(diǎn)C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大,【解析】(3)由于小車做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng),由s=　at2,將特殊點(diǎn)(2,0.80)代入得a=0.40m/s2。,(4)利用描點(diǎn)法可得如圖所示圖線,(5)根據(jù)牛頓第二定律可得nmg=(M+Nm)a。代入m=0.010kg,n=1、2、3、4

23、、5以及相應(yīng)的加速度可求得M=0.44kg。(6)若不平衡摩擦力,則有nmg-μ[M+(N-n)m]g=(M+Nm)a,解得a=　　　 ·n-μg,故圖線不過原點(diǎn),但仍然是直線,且斜率增大,A錯(cuò)誤,B、C正確。答案:(3)0.40　(4)見解析圖　(5)0.44　(6)B、C,【對點(diǎn)訓(xùn)練】1.(2015·山東高考)某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟:①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,

24、使其軸線沿豎直方向。,②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:,③找出②中F=2.50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O′,橡皮筋的拉力記為F∞′。,④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤

25、鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。,完成下列作圖和填空:(1)利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙上畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=____________________cm。,(2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為____________________N。(3)根據(jù)給出的標(biāo)度

26、,作出FOA和FOB的合力F′的圖示。,(4)通過比較F′與________________________的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。,【解析】(1)F-l圖線的橫軸截距表示F=0時(shí)橡皮筋l的值,因此F-l圖線的橫軸截距即表示橡皮筋原長,l=10.0cm。(2)橡皮筋總長度l=6.00 cm+7.60 cm=13.60 cm,在F-l圖線上找到與13.60 cm對應(yīng)的彈力F=1.80 N。,(3)根據(jù)平行四邊形定則,作出平行四邊

27、形并求出對角線表示的力F′。(4)因?yàn)镕′是根據(jù)平行四邊形定則求出的,F∞′是實(shí)際測量出的,如果在誤差允許范圍內(nèi),F′與F∞′近似相等,就驗(yàn)證了平行四邊形定則。,答案:(1)如圖所示,10.00(9.80、9.90、10.10均正確),(2)1.80(1.70～1.90均正確)(3)如圖所示,(4)F∞′,2.(2016·四川高考)用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在O點(diǎn);

28、在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門,計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)與兩個(gè)光電門相連。先用米尺測得B、C兩點(diǎn)間距離s,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放,計(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t,用米尺測量A、O之間的距離x。,(1)計(jì)算滑塊離開彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是________________________。(2)為求出彈簧的彈性勢能,還需要測量______。A.彈簧原長B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量

29、,(3)增大A、O之間的距離x,計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將____________。A.增大　　　　　　　　　B.減小C.不變,【解析】(1)滑塊離開彈簧以后做勻速直線運(yùn)動(dòng),故速度v=　。(2)由能量守恒知彈簧的彈性勢能等于滑塊的動(dòng)能,故要求彈簧的彈性勢能需要求滑塊的動(dòng)能,還需要測量的物理量是滑塊(含遮光片)的質(zhì)量。,(3)增大A、O之間的距離x,則彈簧的彈性勢能增大,滑塊的動(dòng)能增大,速度增大,通過計(jì)時(shí)器的時(shí)間減小,選B。答案