《2017版《新步步高大二轮专题复习与增分策略（通用）物理》二轮专题突破课件 专题9 实验技能与创新 第1讲 力学实验与创新》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017版《新步步高大二轮专题复习与增分策略（通用）物理》二轮专题突破课件 专题9 实验技能与创新 第1讲 力学实验与创新（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲 力学实验与创新,专题九 实验技能与创新,高考题型1 探究弹力和弹簧伸长的关系,高考题型3 验证牛顿运动定律,高考题型4 探究动能定理,高考题型2 验证力的平行四边形定则,内容索引,高考题型5 验证机械能守恒定律,高考题型6 力学创新实验,高考题型1 探究弹力和弹簧伸长的关系,解题方略,实验数据的处理方法 (1)列表法：将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系. (2)图象法：根据记录的实验数据在平面直角坐标系内进行作图.若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点过直线，或在直线两侧均匀分布. (3)函数法：往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式.,例1 如图1
2、甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景.用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出).所得数据记录在下列表格中：,图1,解析答案,(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为_ cm；,解析 由图可知，刻度尺的最小分度为0.1 cm， 故读数为63.60 cm；,63.60(63.5563.65),(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象；,解析 根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示；,答案 如图,解析答案,(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为_N/m、弹簧的原长为_cm.(均保留三位有效数字),图象
3、与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知，原长为55.2 cm.,解析答案,24.85(24.8024.90),55.2(55.055.5),答案,预测1 (1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系实验时得到如图2(a)所示的FL图象，由图象可知：弹簧原长L0_ cm，求得弹簧的劲度系数k_ N/m. (2)如图(b)所示，细绳的左端挂上钩码(已知每个钩码重G1 N)，右端固定在弹簧的右端，O处固定一块带孔的数字挡板，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图(b)，则指针所指刻度尺示数为_ cm.由此可推测图(b)中所挂钩码的个数为_个.,图2,3.0,200,1.50,3,返回,高考题型2
4、 验证力的平行四边形定则,解题方略,1.本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”. 2.对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点.,解析,例2 如图3所示，某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则，他找到三条长度和粗细相同的橡皮筋(遵循胡克定律)，以及重物、刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子等.他设计了如下实验：将三条橡皮筋的一端系在一起，另一端分别连一个绳套.他分别向两边拉住任意两个绳套，测量橡皮筋的长度是否相等.在墙上A、B两点钉两个钉子，将白纸固定在墙面上合适的位置，再将橡皮筋的两个绳套套在两钉子上，测出此时三条橡皮筋的长.将重物挂在第三个绳套C上，测量并 记录三条橡
5、皮筋的长度并记下结点O的位置.取下白纸，画 出受力图，验证平行四边形定则.换用不同的重物并改变 A、B的位置重复实验. (1)实验步骤的目的是_；,图3,答案,判断橡皮筋的劲度系数是否相同,解析 他分别向两边拉住任意两个绳套，测量橡皮筋的长度是否相等，目的是判断橡皮筋的劲度系数是否相同.,(2)实验步骤中，有一个重要遗漏是_；,解析答案,解析 实验步骤中，有一个重要遗漏是记下拉力的方向.,记下拉力的方向,(3)实验步骤中_(选填“要”或“不要”)保证O点位置不变；,解析 该实验，橡皮筋遵守胡克定律，结点O处于平衡状态，所受合力为零，通过任意两个力的合力与第三个是否等值反向验证力的平行四边形定则
6、，不要保证O点的位置不变.,不要,解析,(4)为了使实验更准确，下述做法不正确的是_. A.A、B要一样高 B.A、B距离要适当 C.重物质量不能太大 D.橡皮筋要与墙面平行,解析 在该实验中，A、B不一定要一样高，但是A、B的距离要适当，不能太大，也不能太小，所挂重物的质量适当，不能太大，拉力的方向与墙面平行，则橡皮筋与墙面需平行，故A错误，B、C、D正确.,预测2 某同学利用如图4甲所示的装置验证力的平行四边形定则.在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线AB和OC连接于O点，细线AB绕过两滑轮，D、E是细线与光滑滑轮槽的两个切点.在细线末端A、B、C三处分别挂有不同数量的相
7、同钩码.设所挂钩码个数分别用N1、N2、N3表示.挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录.改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验.,图4,解析,(1)下列关于本实验操作的描述，正确的有_. a.需要利用天平测出钩码的质量 b.EOD不宜过大 c.两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上 d.每次实验都应使细线的结点O处于同一位置,解析 用钩码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量钩码的质量，故a错误； EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，故EOD不宜过大，故b正确； 只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故c正确； 该题应用了物体的平衡来验证力的平行四边
8、形定则，不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置，故d错误.,解析答案,(2)每次实验结束后，需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和_ _.,OC、OD、OE三段细线的方向,解析 为验证力的平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向.,(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，要验证力的平行四边形定则，还需对该图作出如下完善：_.,过O点作出与FOC等大反向的力F,解析 本实验是要验证
9、力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力，与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，由图乙可知，要验证力的平行四边形定则，还需要过O点作出与FOC等大反向的力F.,解析答案,返回,高考题型3 验证牛顿运动定律,解题方略,考试大纲规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究动能定理和验证机械能守恒定律.这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用： (1)由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为t0.0
10、25 s0.1 s.,(2)求解瞬时速度 利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图5所示，打n点时的瞬时速度vn xnxn1 2,图5,例3 (2016全国丙卷23)某物理课外小组利用图6中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下： (1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方 垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在 木板上匀速下滑. (2)将n(依次取n1
11、,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端， 其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.,图6,(3)对应于不同的n的a值见下表.n2时的s-t图象如图7所示；由图7求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.,图7,0.39,解析 因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将题图中点(2.00，0.78)代入s 1 2 at2可得，a0.39 m/s2.,解析答案,(4)利用表中的数据在图8中补齐数据点，并作出a-n图象.从图象可以看出：当物体质量一定时，物
12、体的加速度与其所受的合外力成正比.,解析答案,解析 根据描点法可得如图所示图线.,图8,答案 见解析图,(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2).,解析答案,0.44,(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_ (填入正确选项前的标号) A.a-n图线不再是直线 B.a-n图线仍是直线，但该直线不过原点 C.a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大,解析答案,解析 若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用，n的数值相同的情况下，加速度a变小，直线的斜率变小.绳的拉力等于摩擦力时，小车才开始运动，图象不过原点，选项
13、B正确.,预测3 在“用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两组分别用如图9(a)、(b)所示的实验装置进行实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器(B)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(A)固定在轨道一端.甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出aF图象.,图9,(1)位移传感器(B)属于_.(填“发射器”或“接收器”),解析答案,发射器,解析 位移传感器(B)属于发射器.,解析答案,(2)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是_.,小车的质量远大于重物的质量,解析 在该实验中实际是：
14、mg(Mm)a，要满足mgMa，应该使重物的质量远小于小车的质量.即小车的质量远大于重物的质量.,解析答案,返回,(3)图10中符合甲组同学作出的实验图象的是_； 符合乙组同学作出的实验图象的是_.,解析 在质量不变的条件下，加速度与合外力成 正比；由实验原理：mgMa,图10,所以图中符合甲组同学作出的实验图象的是. 乙组直接用力传感器测得拉力F，随着重物的质量增大，拉力F测量是准确的，aF关系为一倾斜的直线，符合乙组同学作出的实验图象的是.,高考题型4 探究动能定理,解题方略,例4 为验证“拉力做功与物体动能变化的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、
15、质量为200 g的小车、质量分别为10 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡).该同学进行下列操作： A.组装实验装置，如图11(a)所示 B.将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近， 并按住小车 C.选用50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上 D.释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带,图11,解析答案,E.在多次重复实验得到的纸带中选出 一条点迹清晰的纸带，如图(b)所示 F.进行数据采集与处理 请你完成下列问题： (1)进行实验时，学生电源应选择用_挡(选填“直流”或“交流”).,解析 打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源；,交流,解析,(2)该同学将纸带上打出的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画)，各计数点间的时间间隔为0.1 s，如图(b)所示.该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图(b)上.则在打计数点4时，小车的速度大小为_ m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为_ J，小车的动能增量为_ J.(取重力加速度g9.8 m/s2，结果均保留两位有效数字),
