《2020版高考物理大二轮培优通用版课件：专题七 第16讲 力学实验及创新 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理大二轮培优通用版课件：专题七 第16讲 力学实验及创新 .pptx（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题七 物理实验,高考试题统计与命题预测,第16讲 力学实验及创新,1,2,1.(2019全国卷)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题: (1)铁块与木板间动摩擦因数= (用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。,1,2,(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使=30。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为
2、9.80 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为 (结果保留2位小数)。,1,2,1,2,2.(2017全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下: 如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑; 当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t;,1,2,用s表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示), 表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小,求出 ; 将另一挡
3、光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤、; 多次重复步骤; 利用实验中得到的数据作出 -t图,如图(c)所示。,1,2,完成下列填空: (1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则 与vA、a和t的关系式为 = 。 (2)由图(c)可求得,vA= cm/s,a= cm/s2。(结果保留3位有效数字),考点1,考点2,考点3,“纸带”类实验 例1(2017全国卷)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻
4、推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴),考点1,考点2,考点3,(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字),审题,考点1,考点2,考点3,解析:(1)轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐渐减小,故小车由右向左运动。 答案:(1)从右向左 (2)0.19 0.037,考点1
5、,考点2,考点3,方法归纳1.用打点计时器的实验 力学实验中用到打点计时器的实验有:探究小车速度随时间变化的规律、探究动能定理、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律。 2.两个关键点 (1)区分计时点和计数点:计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。 (2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源,打点稳定后,再释放纸带。,考点1,考点2,考点3,3.纸带数据的处理方法,考点1,考点2,考点3,对应训练 1.(2019山东德州模拟)某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验
6、证机械能守恒定律,频闪仪每隔0.05 s闪光一次,如图所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示。(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m=0.2 kg,结果保留三位有效数字),考点1,考点2,考点3,(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5= m/s。 (2)从t2到t5时间内,重力势能增加量Ep= J,动能减少量Ek= J。 (3)在误差允许的范围内,若Ep与Ek近似相等,即可验证机械能守恒定律。由上述计算得Ep Ek(选填“”“”或“=”),造成这种结果的主要原因是 。,考点1,考点2,考点3,答案:(1)3.48 (2)1.24 1.28 (3) 存
7、在空气阻力,考点1,考点2,考点3,2.(2019江西南昌二模)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示。一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始向右运动,在纸带上打出一系列小点。,考点1,考点2,考点3,(1)图乙中给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算滑
8、块的加速度a= m/s2(保留三位有效数字)。 (2)为测量动摩擦因数,还需要测量的物理量有 (填入所选物理量前的字母) A.木块的长度L B.木板的质量m1 C.滑块的质量m2 D.托盘和砝码的总质量m3 E.滑块运动的时间t (3)滑块与木板间的动摩擦因数= (用上述物理量的符号表示,重力加速度为g),考点1,考点2,考点3,考点1,考点2,考点3,“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验 例2(2019辽宁大连模拟)将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,当橡皮筋的活动端拉到O点时,两根细绳相互
9、垂直,如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。,甲,乙,考点1,考点2,考点3,(1)由图甲可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N。 (2)在如图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。 (3)图丙中a、b两图是两位同学得到的实验结果,其中哪一个图符合实际? ;若合力测量值F是准确的,则F与F有误差的原因可能有哪些? 。,考点1,考点2,考点3,解析:(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 N,读数时应估读一位,所以读数分别为2.50 N和4.00 N。 (2)取一个小方格的边长表示0.50 N,作出两个力及它们的合力如图所示。,(3)F是用一个弹簧测力计拉橡皮筋所得
10、到的,其方向一定在橡皮筋所在直线上,所以b图符合实际。产生误差的原因主要是弹簧测力计读数误差,确定分力方向不够准确等。 答案:(1)2.50 4.00(或4.00 2.50) (2)见解析图 (3)b 误差原因见解析,考点1,考点2,考点3,方法归纳1.本实验用作图法处理数据,要注意三个力的图示必须用同一标度,要选取合适的标度,使力的图示在坐标纸中的比例尽量大些。 2.根据二力平衡条件,实验得到的合力F一定与橡皮筋在一条线上,用平行四边形定则作出的合力F由于实验误差偏离此直线,可应用平行四边形图示法分析误差产生的原因。,考点1,考点2,考点3,对应训练 3.(2018东北三省四市联考)某研究性
11、学习小组要研究弹簧的劲度系数与绕制弹簧的金属丝直径间的关系,为此他们选择了同种材料制成的不同直径的钢丝来绕制弹簧。 (1)进行此项实验需要采用控制变量法,除了材料相同外,你认为还应控制哪些因素相同(写出两项即可) 。 (2)用游标卡尺测量绕制弹簧的钢丝直径,某次测量示数如图所示,则该钢丝的直径为 mm。,考点1,考点2,考点3,(3)根据下表中相关数据,分析可得:在其他条件相同的情况下,弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的 次方成正比。,考点1,考点2,考点3,解析:(1)由题可知,本实验主要探究弹簧的劲度系数与材料直径的关系,根据控制变量法可知,还要保证弹簧的自然长度、总匝数、单位长度的匝数、弹
12、簧圈的直(半)径、弹簧的粗细等相同; (2)由图可知,游标卡尺是10分度的,主尺上的读数为0.110 mm=1 mm,游标尺上读数为0.14 mm=0.4 mm,故读数为(1+0.4)mm=1.4 mm; (3)根据表中数据可知, =200,故弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的4次方成正比。 答案:(1)弹簧的自然长度、总匝数、单位长度的匝数、弹簧圈的直(半)径、弹簧的粗细等(写出两项即可) (2)1.4 (3)4,考点1,考点2,考点3,4. (2019山东济宁模拟)为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞,某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做了如下实验:
13、 用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2,且m1m2)。 按照如图所示安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端处的切线水平,将一斜面BC连接在斜槽末端。,考点1,考点2,考点3,先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置。 将小球m2放在斜槽末端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。 用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离,图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF。 (1)小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点是图中的
14、点,m2的落点是图中的 点。 (2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式 ,则说明碰撞中动量守恒。 (3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式 ,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。,考点1,考点2,考点3,考点1,考点2,考点3,力学创新实验 例3(2019广东珠海模拟)用如图所示装置可验证机械能守恒定律,轻绳两端系着质量相等的物块A、B,物块B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物块B的正下方。开始时,金属片C与圆环间的高度为h,A、B、C由静止开始运动。当物块B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上,两光电门分别固定在铁架台P1、P2处,通过数字计时器可测出物块B从P1旁运动到P2旁
15、所用时间t,已知重力加速度为g。 (1)若测得P1、P2之间的距离为d,则物块B刚穿过圆环后的速度v= 。,考点1,考点2,考点3,(2)若物块A、B的质量均用M表示,金属片C的质量用m表示,该实验中验证了下面选项 中的等式成立,即可验证机械能守恒定律。 (3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外,还需要 。 (4)改变物块B的初始位置,使物块B从不同的高度由静止下落穿过圆环,记录每次金属片C与圆环间的高度h以及物块B从P1旁运动到P2旁所用时间t,则以h为纵轴,以 为横轴,通过描点作出的图线是一条过原点的直线,该直线的斜率 k= (用m、g、M、d表示)。,考点1,考点2,考点3,审题
16、,考点1,考点2,考点3,考点1,考点2,考点3,方法归纳力学创新实验题的3个特点 (1)以基本的力学模型为载体,运用运动学规律和力学知识设计实验。 (2)将实验的基本方法控制变量法,处理数据的基本方法图象法、逐差法等融入实验的综合分析之中。 (3)在试题表现形式上,主要有实验目的和实验原理的迁移,实验条件和实验方法的改变,实验器材和实验数据处理的变换,演变计算题为实验题等。,考点1,考点2,考点3,对应训练 5.(2019山东济南二模)如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下,匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装过的打点计时器,已知打点计时器的
17、打点频率为50 Hz。,考点1,考点2,考点3,下面是该实验的实验步骤: .按实验要求安装器材; .启动电动机,使圆形卡纸转动起来; .转动稳定后,接通打点计时器的电源,在卡纸边缘打点; .断开打点计时器和电动机电源; .根据卡纸上留下的部分痕迹,测出某两点间的圆心角如图乙所示,计算出电动机的角速度。 实验中使用电磁打点计时器,学生电源应采用下图中的 接法(选填“A”或“B”)。,若测得图乙中=120,则电动机转动的角速度= rad/s。,考点1,考点2,考点3,解析:实验中使用电磁打点计时器,要使用低压交流电源,故学生电源应采用B图中的接法; 由图乙可知,转轴转过=120的时间为t=5T=0
18、.1 s, 答案:(1)B (2)20.93,考点1,考点2,考点3,6.(2019四川成都二模)图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装置图,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略),F为光电门,C为固定在A上、厚度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m0=1 kg)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答。,考点1,考点2,考点3,(1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h。 (2)取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。 (3)记录下遮光条通过光电门的时间t,根据所测数据计算出A下落到F处的速率v= ;下落过程中的加速度大小a= 。 (4)改变m,重复(2)(3)步骤,得到多组m及a的数据,作出 图象如图乙所示(图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位)。 (5)由图象可得,A的质量mA= kg,B的质量mB= kg(保留两位有效数字,重力加速度大小g取10 m/s2)。,考点1,考点2,考点3,