高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題通關(guān)六 物理實(shí)驗(yàn) 13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件.ppt

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專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第13講 力學(xué)實(shí)驗(yàn),一、誤差與有效數(shù)字 1.誤差：,2.有效數(shù)字： (1)有效數(shù)字的最后一位是測(cè)量者估讀出來的,是偶然誤差的來源。 (2)從數(shù)的左邊第一個(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(cè)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(cè)微器的讀數(shù)：測(cè)量值=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)0.01mm。,2.時(shí)間測(cè)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=0.025s=0.1 s。 (2)頻閃照相機(jī)：用等時(shí)間間隔獲取圖像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?即為列表法。 2.平均值法：為減小偶然誤差,把在同一狀態(tài)下測(cè)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(cè)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。,熱點(diǎn)考向1 毫米刻度尺與游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 【典題1】(2015海南高考)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度,測(cè)量結(jié)果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為 cm,高度為 mm。,【解題探究】 (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)_______估讀。 (2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)要_____。 【解析】游標(biāo)卡尺讀數(shù)為：d=12 mm+40.05 mm=12.20 mm= 1.220 cm;螺旋測(cè)微器讀數(shù)為：h=6.5 mm+0.360 mm=6.860 mm。 答案：1.220 6.860,不需要,估讀,【規(guī)律總結(jié)】游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)10分度的游標(biāo)卡尺,以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后只有1位,20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后有2位,且對(duì)齊格數(shù)不估讀。 (2)螺旋測(cè)微器以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后必須有3位,對(duì)齊格數(shù)要估讀,同時(shí)還要注意半毫米刻度線是否露出。,【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】 1.(2014福建高考)某同學(xué)測(cè)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.(2015西安二模)某實(shí)驗(yàn)探究小組的同學(xué)準(zhǔn)備測(cè)量電爐絲的電阻率,他們首先用螺旋測(cè)微器測(cè)出一段電爐絲的直徑和長度如圖甲、乙所示,則該電爐絲的直徑為________mm,長度為__________mm。該小組同學(xué)又從標(biāo)稱為“220 V 500 W”“220 V 300 W”“220 V 25 W”的3個(gè)電爐中任選一個(gè),正確使用多用電表歐姆10擋測(cè)量其阻值,結(jié)果如圖丙所示,則該電爐的阻值是________Ω,標(biāo)稱功率為________W。,【解析】由圖甲所示螺旋測(cè)微器可知,固定刻度示數(shù)為0.5 mm,可動(dòng) 刻度示數(shù)為40.00.01 mm=0.400 mm,電爐絲直徑為0.5 mm+0.400 mm =0.900 mm;由圖乙所示游標(biāo)卡尺可知,主尺示數(shù)為3.3 cm=33 mm,游 標(biāo)尺示數(shù)為00.05 mm=0 mm,電爐絲的長度為33 mm+0 mm=33.0 mm; 由圖丙可知,該電爐的阻值是16.010Ω=160Ω,根據(jù)P= 得：功率 P= W=302.5 W,故標(biāo)稱功率為300 W。 答案：0.900 33.0 160 300,熱點(diǎn)考向2 紙帶類實(shí)驗(yàn)的處理方法 【典題2】為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功”的關(guān)系,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 第一步：把帶有定滑輪的木板(有滑輪的)一端墊起,把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的重錘相連,重錘后連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,調(diào)整木板傾角,直到輕推滑塊后,滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng),如圖甲所示。,第二步：保持長木板的傾角不變,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板靠近滑輪處,取下細(xì)繩和重錘,將滑塊與紙帶相連,使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,然后接通電源,釋放滑塊,使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng),打出紙帶,如圖乙所示。打出的紙帶如圖丙所示。,請(qǐng)回答下列問題： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為Δt,根據(jù)紙帶求滑塊速度,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊速度vB=________。 (2)已知重錘質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊________(寫出物理量名稱及符號(hào),只寫一個(gè)物理量),合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式W合=________。,(3)算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)的速度v,以v2為縱軸、W為橫軸建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)作出v2-W圖像,可知該圖像是一條______________________,根據(jù)圖像還可求得_____________________________________。,【解題探究】 (1)求B點(diǎn)的瞬時(shí)速度的思路：_________________________________ _____________________________________。 (2)測(cè)量某一過程合外力對(duì)滑塊做的功根據(jù)規(guī)律：_________。方程： ________。 (3)為什么作v2-W圖像而不作v-W圖像? 提示：v2-W圖像可以直觀地得到合外力的功與速度v的關(guān)系。,B點(diǎn)為A和C兩點(diǎn)的中間時(shí)刻,利用中間,時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于前后兩點(diǎn)的平均速度,動(dòng)能定理,mgx=ΔEk,【解析】(1)由打出的紙帶可知B點(diǎn)的速度為vB= (2)由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移,由動(dòng)能定理可知 W合=ΔEk,即mgx=ΔEk。 (3)v2-W圖像應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線。根據(jù)圖像還可以求得滑塊 的質(zhì)量M。 答案：(1) (2)下滑的位移x mgx (3)過原點(diǎn)的直線 滑塊的質(zhì)量M,【規(guī)律總結(jié)】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(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】 1.(2015全國卷Ⅱ)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖乙所示,圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。,(1)物塊下滑時(shí)的加速度a=____________m/s2,打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度 v=____________m/s。 (2)已知重力加速度大小為g,為求出動(dòng)摩擦因數(shù),還必須測(cè)量的物理 量是______(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的高度 C.斜面的傾角,【解析】(1)根據(jù)紙帶上的點(diǎn),物塊下滑時(shí)的加速度 根據(jù)紙帶上的點(diǎn)，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度,(2)選C。由公式a=gsinα-μgcosα可得μ= ,所以還必須測(cè)量斜面的傾角,C項(xiàng)正確,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：(1)3.25 1.79 (2)C,2.如圖甲所示是一種新的短途代步工具——電動(dòng)平衡車,被稱為站著 騎的電動(dòng)車,其最大速度可達(dá)20 km/h,某同學(xué)為測(cè)量一電動(dòng)平衡車在 平直水泥路面上受到的阻力情況,設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)：將輸液用的 500 mL塑料瓶裝適量水后,連同輸液管一起綁在平衡車的護(hù)手上,調(diào)節(jié) 輸液管的滴水速度,某滴水剛落地開始計(jì)時(shí),從下一滴水開始依次計(jì)數(shù) 為1、2、3…,當(dāng)?shù)?0滴水剛好落地時(shí)停止計(jì)時(shí),測(cè)得時(shí)間為25.0 s,,該同學(xué)騎上平衡車后,先加速到某一速度,然后關(guān)閉動(dòng)力,讓平衡車沿 著直線滑行,如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中在水泥路面上的部分水滴及測(cè) 出的間距值(左側(cè)是起點(diǎn),單位：m),已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8 m/s2, 則根據(jù)該同學(xué)的測(cè)量結(jié)果可得出：,(1)平衡車經(jīng)過路面上相鄰兩滴水間的時(shí)間間隔T=______s。 (2)平衡車加速過程的加速度大小a1=________m/s2。 (3)設(shè)平衡車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力的大小是人與車總重力的k倍,則k=________(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。,【解析】(1)當(dāng)?shù)?0滴水剛好落地時(shí)停止計(jì)時(shí),測(cè)得時(shí)間為25.0s, 則相鄰兩滴水間的時(shí)間間隔T= s=0.50s。 (2)在加速階段,連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是恒量,根據(jù)Δx=aT2得,(3)在減速階段,根據(jù)Δx=aT2,運(yùn)用逐差法得 根據(jù)牛頓第二定律得,f=kmg=ma, 解得： 答案：(1)0.50 (2)1.96 (3)5.310-2,熱點(diǎn)考向3 應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù) 【典題3】(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,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(cè)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(cè)出所對(duì)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FOO′。 ④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上, 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(cè)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,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。,【解題探究】 (1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描點(diǎn)的原則：________________________________ _______。 (2)F -l圖線的橫軸截距意義：表示_______原長即l=_______。 (3)作FOA和FOB的合力的圖示的方法：___________________________ _________。,所連的線必須是平滑的,偏離太遠(yuǎn)的,點(diǎn)舍棄,橡皮筋,10.0cm,用力的圖示法結(jié)合力的平行四,邊形定則,【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=10.0 cm。 (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(duì)應(yīng)的彈力F=1.80 N。 (3)根據(jù)平行四邊形定則,作出平行四邊形并求出對(duì)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,FOO′是實(shí)際測(cè)量出的,如果在誤差允許范圍內(nèi),F′與FOO′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)FOO′,【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】 1.(2015福建高考)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。,(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,其示數(shù)為7.73cm;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,此時(shí)彈簧的伸長量Δl為________cm。 (2)本實(shí)驗(yàn)通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力,關(guān)于此操作,下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________。(填選項(xiàng)前的字母) A.逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重,B.隨意增減鉤碼,記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼 總重 (3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關(guān)系圖線,圖線 的AB段明顯偏離直線OA,造成這種現(xiàn)象的主要原因是_____________ ______________。,【解析】(1)由題圖乙標(biāo)尺刻度可知示數(shù)l2=14.66cm,Δl=l2-l1 =6.93cm。 (2)為防止彈簧超出彈性限度應(yīng)逐漸增加鉤碼的重量,故選A。 (3)由圖知AB段伸長量與彈力不成線性關(guān)系,主要原因是鉤碼重力超出彈簧的彈性限度。 答案：(1)6.93 (2)A (3)超出彈簧的彈性限度,2.(2015金華一模)關(guān)于“用DIS探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)：,(1)如圖甲是本實(shí)驗(yàn)的裝置圖,圖中①是位移傳感器的________部分,②是位移傳感器的________部分。本實(shí)驗(yàn)通過________________來改變對(duì)小車的拉力,通過__來改變小車的質(zhì)量。 (2)如圖乙為小車質(zhì)量不變時(shí)實(shí)驗(yàn)所得的a -F圖像,從圖像上可以看到直線不過原點(diǎn),其原因是___________________________________, 由圖可知小車的質(zhì)量約為________kg。,【解析】(1)發(fā)射器固定在小車上,接收器應(yīng)該固定在軌道上。 所以圖中①是位移傳感器的發(fā)射器部分,②是位移傳感器的接收器部分。 本實(shí)驗(yàn)通過控制變量法研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,所以通過改變懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)來改變對(duì)小車的拉力,通過在小車上加配重片來改變小車的質(zhì)量。,(2)從圖乙中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn),當(dāng)F≠0時(shí),a=0。即當(dāng)繩子上有拉力 時(shí)小車的加速度還為0處于靜止,說明該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡 摩擦力這個(gè)步驟。所以造成圖中直線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是未平衡 摩擦力或平衡摩擦力不足。a= ,a -F圖線的斜率的倒數(shù)即物體的 質(zhì)量,所以m= =0.77kg。 答案：(1)發(fā)射器 接收器 改變懸掛鉤碼的個(gè)數(shù) 在小車上加配重 片 (2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 0.77,