《2013年物理高考热点预测复习课件：6.12力学实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013年物理高考热点预测复习课件：6.12力学实验（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第12讲 力学实验,一、误差和有效数字 1.误差,2.有效数字 (1)定义：带有一位不可靠数字的近似数字。有效数字的最后一位是测量者估读出来的,是误差的来源。 (2)从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字。,二、长度的测量 1.毫米刻度尺的读数 精确到毫米，估读一位。 2.游标卡尺的读数 测量值=主尺上的读数+mn(其中m为游标卡尺的精确度，n为游标尺上与主尺上某刻度线对齐的格数)。 3.螺旋测微器的读数 测量值=固定刻度+可动刻度0.01 mm。,三、验证性实验 1.包括的课题 验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律。 2.验证性实验的两种方法
2、 (1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实；,(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证，随着高考改革逐步深入，验证性实验试题逐渐减少，往往将验证性实验变化为设计性、探究性、研究性实验，对于这种实验题型的变化，我们复习时要引起足够的重视。,四、探究性实验 1.包括的课题 探究弹力和弹簧伸长的关系 2.从实验的过程上进行比较,3.探究性实验过程是从提出问题开始的，内容上具有不确定性，结果与多种因素有关，可能会出现多种情况。,【热点考向1】 游标卡尺和螺旋测微器的读数 【典例1】(2012广州一模)(
3、1)用游标为20分度的卡尺测量某 物体的长度如图甲，由图可知其长度为 mm； (2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙，由图可知其直径 为 mm。,【解题指导】解答此题应注意以下两点： (1)游标卡尺读数时要认清游标卡尺的分度值，20分度的游标卡尺可精确到0.05 mm。 (2)螺旋测微器读数时首先要观察半毫米刻度线是否露出，其次螺旋测微器读数时要进行估读。,【规范解答】(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为50 mm+3 0.05 mm=50.15 mm。 (2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为4.5 mm+20.00.01 mm =4.700 mm。 答案：(1)50.15 (2)4.700
4、,【规律总结】游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 (1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位，且对齐格数不估读。 (2)螺旋测微器以mm为单位，小数点后必须有3位，对齐格数要估读，同时还要注意半毫米刻度线是否露出。,【热点考向2】 纸带类实验问题的处理 【典例2】(2012黄冈一模)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。 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
5、的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。,(1)如图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。根据图中数据计算的 加速度a= (保留三位有效数字)。,(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。(填入所选物理量前的字母) A.木板的长度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 (用被测物理量的字母表示，重力加速度为g)，与真实值相比，测量
6、的动摩擦因数 (选填“偏大”或“偏小”)。写出支持你的看法的一个论据： 。,【解题指导】解答此题应注意以下三点： (1)为减小误差，可用逐差法计算加速度的大小,公式是 a= (2)根据实验原理确定需要测量的物理量。 (3)写出动摩擦因数的表达式,分析误差产生的原因。,【规范解答】(1)由逐差法公式得 a= (2)由牛顿第二定律得m3g-m2g=(m2+m3)a，则需要测定滑块的 质量m2和托盘和砝码的总质量m3，则选C、D。 (3)由(2)中等式可得= 因存在纸带与限位孔 之间的阻力等，测量的动摩擦因数偏大。 答案：(1)0.495 m/s2至0.497 m/s2之间均可 (2)C、D (3)
7、 偏大 存在纸带与限位孔之间 的阻力等,【规律总结】 纸带的三大应用 (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t=0.025 s=0.1 s。 (2)求解瞬时速度 利用做匀变速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。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这 一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn+1，则打n点 时的速度vn=,(3)用“逐差法”求加速度 如图所示 因为 所以a=,【热点考向3】 应用图象分析实验数据 【典例3】(2012南京二模)某实验小组在实验室做
8、“验证牛 顿运动定律”的实验： (1)甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到 数据如表所示。,根据表中的数据，在如图所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出a - 图象。 由a - 图象你得出的结论为 。 物体受到的合力大约为 。(结果保留两位有效数字),(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a -F图象如图所示，则该图象中图线不过原点的原因是 ，小车的质量为 kg。(保留两位有效数字),【解题指导】解答此题应注意以下三点： (1)描点后，画图象时，若图象是直线，则用刻度尺参考描出的点画直线。并延长与坐标轴相交。 (2)画出图象后，要分析
9、其斜率、在坐标轴上的截距的物理意义。 (3)若画出的图象不符合要求，要分析其原因。,【规范解答】(1)描点，画出a - 图象如图所示。,分析图象，得出的结论是当物体所受外力不变时，物体的加 速度与质量成反比。 由牛顿第二定律F=ma得，a=F ，即图线的斜率等于小车 所受的合外力，大小为F= N=0.16 N。,(2)由图象可得拉力等于零时，加速度不等于零，故木板倾角 过大；由牛顿第二定律F=ma得，a=F 即图线的斜率等于小 车质量的倒数，小车质量大小为m= kg=2.0 kg。 答案：见规范解答,【规律总结】用图象处理数据的四个要求 图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法，以下为作
10、图的规则： (1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定； (2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值；,(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧； (4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”。 虽然图象法有许多优点，但在图纸上连线时有较大的主观任意性，另外连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都对结果的准确性有影响。,1.(2012郑州一模)某同学利用如图所示的装置探究共点力合 成的规律，图中GE是橡皮条，甲图表示用两个互成角度的拉力 牵拉橡皮条，乙图表示用一个拉力牵拉橡皮条
11、，下列说法正确 的是( ),A.甲图中两个拉力的方向必须相互垂直 B.甲、乙两图中，橡皮条拉伸方向必须水平 C.甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置O D.甲图实验完成后，可更换橡皮条，继续进行乙图实验 【解析】选C。探究共点力合成的规律是根据合力与分力的效果等效，所以甲、乙两图中必须将橡皮条拉到相同位置O。,2.(2012南开区一模)在“验证牛顿运动定律”的实验中，保 持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在 某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出a -F关系的点 迹，如图所示。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生 这些问题的主要原因可能是( ),A.轨道与水平方向夹角
12、太大 B.轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力 C.所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势 D.所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势 【解析】选B、C。拉力不为零时，加速度仍为零，可能没有平衡摩擦力，选项A错误、选项B正确；上部点迹有向下弯曲趋势，原因是没有满足所挂钩码的总质量远远小于小车质量，选项C正确、选项D错误。,3.(2012南岸区一模)一名同学在用如图甲所示的装置做“研 究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器所用交变电流的频 率为50 Hz，图乙是某次实验时得到的纸带，图中A、B、C、 D、E是纸带上五个计数点，则( ),A.打C点时小车的速度大小为2.1 m/
13、s B.打D点时小车的速度大小为4.6 m/s C.小车的加速度大小为3.9 m/s2 D.小车的加速度大小为12 m/s2,【解析】选A、C。打点计时器的打点周期为T=0.02 s。打C点 时小车的速度大小为vC= m/s=2.1 m/s，选项A 正确；打D点时小车的速度大小为vD= m/s= 2.3 m/s，选项B错误；小车的加速度大小为a= = m/s2 =3.9 m/s2，选项C正 确、选项D错误。,4.(2012潮州一模)用自由落体法进行“验证机械能守恒定律” 的实验: (1)实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计 时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器
14、通以 频率为50 Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41 cm，OB 18.60 cm、OC27.21 cm，在计数点A和B、B和C之间还各有,一个点，重物的质量为1.00 kg，取g=9.80 m/s2。甲同学根据 以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始 下落时减少了_J；此时重物的动能比开始下落时增加了 J。(结果均保留三位有效数字)实验中产生系统误差 的原因是 。,(2)乙同学利用他自己实验时打出的纸带测量出了各计数点到 打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的 速度v，以h为横轴，以 v2为纵轴画出了如图所示的图线。图 线未过原点O的原因是 。 【解
15、析】(1)mgh=1.009.8018.6010-2 J=1.82 J， vB= m/s=1.85 m/s，Ek= 1.00 1.852 J=1.71 J，纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力。 (2)先释放重物，再接通打点计时器电源(“打下第一个点时重 物已经有速度”也对)。,答案：(1)1.82 1.71 纸带通过打点计时器受摩擦阻力、空气阻力 (2)先释放重物，再接通打点计时器电源,5.(2012江苏高考)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小 亮设计了如图所示的装置进行实验。实验中，当木块A位于水 平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面。将A拉到P点，待B稳 定后静止释放，A最终滑到Q点
16、。分别测量OP、OQ的长度h和s。 改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据。,(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮。请提出两个解决方 法。 (2)请根据下表的实验数据作出s -h关系的图象。,(3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40 kg、M=0.50 kg。根据s -h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数= 。 (结果保留一位有效数字) (4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果 (选填 “偏大”或“偏小”)。 【解题指导】解答本题第(3)问时可按以下思路分析：,【解析】(1)为使A不撞到滑轮，应设法减小B落地瞬间A的速 度，因而可以减小B的质量；增加细线的长度或增大A的质量； 降低B的起始高度。 (2)如
