《2019版高考物理一轮复习（北京卷b版）课件：专题十七 物理实验 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理一轮复习（北京卷b版）课件：专题十七 物理实验 （268页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十七 物理实验,高考物理 (北京市专用),1.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。,考点一 力学实验 A组 自主命题北京卷题组,五年高考,图1,主要实验步骤如下: a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。 b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。,图2 c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、 v4、v5 d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐
2、标纸上描点,如图3所示。,图3,结合上述实验步骤,请你完成下列任务: (1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。 A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝码) (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点, 并画出v-t 图像。 (3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。v-t图 像斜率的物理意义是 。,(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时 速度,从理论上讲,对t的要求是 (选填“越小越好”或“与大小
3、无关”);从实验的角 度看,选取的x大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。 (5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为 此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速 直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化 的。,图3,答案 (1)A C (2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为0,其速度vt,那么它通过的位移xt2。因此,只要测量小球通过不同 位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。
4、,解析 本题考查研究匀变速直线运动规律的实验。 (1)打点计时器所用电源为50 Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺。 (2)图见答案。 (3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动。由匀加速直线运动中速度 v=v0+at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度。 (4) = ,若用 表示瞬时速度,t越小越好,而选取的x大小会影响速度测量值与真实值的偏 差大小。 (5)设v0=0,v=at,而x= at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况。,解题关键 实验原理的认识 (1)图像法是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题。 (2)测量量的转换是实验中
5、的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量的关 系式,转换成其他可测量的物理量。如将速度的测量转换成位移的测量。,2.(2017北京理综,21,18分)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运 动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实 验。 图1 (1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母)。 A.直流电源 B.交流电源 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 (选填选项前的字母)。 A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量,在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车。若小车拖着纸带
6、做匀 速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点 (3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带 上依次取A、B、C若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C 各点到O点的距离为x1、x2、x3,如图2所示。图2,实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过 程中,拉力对小车做的功W= ,打B点时小车的速度v= 。 (4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-W图像。由此图像可得v2随W 变化的表达式为 。根据功与能的关系,动能的表达
7、式中可能包含v2这个因子;分析实 验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 。,图3,(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件, 则从理论上分析,图4中正确反映v2-W关系的是 。,图4,答案 (1)B (2)A B (3)mgx2 (4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1 质量 (5)A,解析 本题考查“探究动能定理”实验。 (1)打点计时器使用的是交流电源。 (2)把长木板右端垫高,利用小车的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力;在不挂重物且计 时器打点的情况下,小车沿斜面能匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 (3
8、)W=Fs=mgx2,vB= = 。 (4)由图知,图线为一条纵截距为零、斜率k=(4.55.0)m2s-2J-1的直线,其函数表达式为v2=kW。 根据动能定理W= mv2得v2= W,故斜率k= ,与质量有关。 (5)根据功能关系有W= (M+m)v2,所以v2= W,v2W,图A正确。,易错警示 该实验虽然利用“验证牛顿第二定律”的实验装置来“验证动能定理”,但不要 把m不远小于小车质量的实验图线变化情况,类比到这个实验中而错选D图线。,3.2016北京理综,21(2),0.74利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。图1为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 。 A
9、.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量与势能变化量 C.速度变化量与高度变化量 除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材 中,还必须使用的两种器材是 。 A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码),实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的 点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。 已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点 的过程中,重物的重力势能变化量Ep= ,动能变化量Ek= 。 图2 大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加
10、量,原因是 。 A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式v= 计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法,某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O 的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直 线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。,答案 A AB -mghB m C 见解析,解析 重物的机械能指它的动能和重力势能,所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变 化量是否相等,所以选A项。 因为电磁打点计时器用6 V以下交流电源,所以A项
11、器材需要;实验中需要用刻度尺测纸带上 点间距离,所以B项器材需要;因为动能变化、重力势能变化都是对同一重物而言的,所以不需 要测它的质量,故C项不需要。 从打O点到打B点的过程中重物的重力势能在减少,所以Ep=-mghB,再由 = 得打B点时重 物的速度为vB= ,故动能变化量为Ek= m -0= m 。 因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力,故重物下落过程不是自由 落体运动,所以|Ep|Ek,所以C项正确。 该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中,若阻力 f 恒定,根据mgh-fh= mv2-0v2= 2(g- )h可知,v2-h图像就是过原点的一条直线。要想通过v2
12、-h图像的方法验证机械能是否守 恒,还必须看图像的斜率是否接近2g。,考查点 验证机械能守恒。,解题指导 用匀变速直线运动某段时间的中间时刻速度等于平均速度即 = ,求出瞬时速度, 再求动能的变化量。,4.2015北京理综,21(2),0.71用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。,组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母)。 A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线 C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球 测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用L、n、t表示)。 下表是某同学记录的3组
13、实验数据,并做了部分计算处理。,图1,请计算出第3组实验中的T= s,g= m/s2。,图2,用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学 作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过 原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列 分析正确的是 (选填选项前的字母)。 A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次,C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值 某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。由于家里只 有一根量
14、程为30 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点作了一个标记,使得悬点O到A点间的细 线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变 摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得 重力加速度g= (用l1、l2、T1、T2表示)。,图3,答案 AD 2.01 9.76 B ,解析 用单摆测定重力加速 度的实验中,要求小球可看成质点,因此摆线长度要远大于球的直径,故选用长度为1 m左右的 细线;为减小空气阻力的影响,摆球应选用质量大体积小的,故选用铁球,选项A、D正确。 由单摆周期公式T=2 及T= 可知g= =
15、由T= 可知T3= s=2.01 s g= = m/s29.76 m/s2 由T=2 可得T2= L,T2-L图线应为过坐标原点的直线,图线a和图线b平行,且在T2一定 时,图线a对应的L小于图线b对应的L,因此出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距 离记为摆长L,选项A错;图线c的斜率小于图线b的斜率,由T2= L及g= 可知图线c对应,的g值应大于图线b对应的g值,B正确,C错误。 设标记以下的细线长度为l0 则有 = (l0+l1)= (l0+l2) 联立得g=,考查点 用单摆测重力加速度。,解题指导 (1)单摆在摆角很小的条件下,才能近似为简谐运动。组建单摆时,应选用摆线细而 长,摆球重而小的。 (2)要注意t是完成n次全振动的总时间。 (3)在用图像处理数据时,要注意图线的函数关系式。,5.2011北京理综,21(2)如图1,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在 轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量 (填选 项前的符号),间接地解决这个问题。 A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的射程 图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置 静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。,
