课标版高中物理总复习专题十四实验(讲解练)教学讲练

考点清单方法技巧栏目索引专题十四实验高考物理高考物理考点清单方法技巧栏目索引考点考点清单清单考向基础考向基础考点一考点一力学实验力学实验一、打点计时器系列实验中纸带的处理一、打点计时器系列实验中纸带的处理1.纸带的选取:一般实验应选取点迹清晰、无漏点且有足够多点的纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二两计时点,并且第一、二两计时点距离接近2.0mm。2.根据纸带上点的密集程度选取计数点:打点计时器每打n个点取一个计数点,则相邻计数点间时间间隔为n个打点时间间隔。考点清单方法技巧栏目索引3.测量计数点间距离:为了测量、计算方便和减小偶然误差,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完毕,即测量计数起点到其他各计数点的距离。如图所示,则由图可得:s=s1,s=s2-s1,s=s3-s2,s=s4-s3,s=s5-s4,s=s6-s5考点清单方法技巧栏目索引4.判定物体运动的性质(1)若s、s、s、s、s、s基本相等,则可判定物体在实验误差范围内做匀速直线运动。(2)设s1=s-s,s2=s-s,s3=s-s,s4=s-s,s5=s-s若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,则可判定物体在实验误差范围内做匀变速直线运动。(3)测定第n点的瞬时速度考点清单方法技巧栏目索引物体做匀变速直线运动时,在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内的位移,由平均速度公式即可求得第n点的瞬时速度,如图中第4点的瞬时速度为:v4=。(4)测定做匀变速直线运动物体的加速度一般用逐差法求加速度。将如图所示的连续相等时间间隔T内的位移s、s、s、s、s、s分成三组,利用s=aT2可得:a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值,即:a=,就是所测做匀变速直线运动物体的加速度。考点清单方法技巧栏目索引二、探究弹力与弹簧伸长的关系二、探究弹力与弹簧伸长的关系实验原理用悬挂法测量弹簧的弹力运用的是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。弹簧的长度可以用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。考点清单方法技巧栏目索引实验步骤1.把弹簧悬吊在铁架台上,让弹簧自然下垂,在弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L0。2.将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测量弹簧的总长并计算钩码的重力,并将弹簧所受拉力F(等于所挂钩码的重力),填写在记录表格里。然后改变所挂钩码的质量,重复前面的实验过程多次。3.根据所测数据,在已经准备好的坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的长度L为横坐标。12345678F/NL/cmL/cm考点清单方法技巧栏目索引4.作图得到的是如图甲所示的图像。尽管是直线,也是一次函数,但不够简洁,即不是刚好反映函数间的正比关系。处理的办法是将坐标轴平移,就可以得到一个从原点出发的函数图像(图乙)。平移后将横坐标由弹簧的长度改为弹簧的伸长量L。5.写出实验得到的曲线所代表的函数,即弹力与弹簧伸长量的关系。6.运用表中的数据验证所得到的函数关系。考点清单方法技巧栏目索引注意事项1.悬吊弹簧时要让它自然下垂,别忘了测量弹簧的原长L0。2.每改变一次拉力的大小就要做一次测量记录。为了探究弹力和弹簧伸长的关系,要尽可能多测几组数据,以便在坐标纸上能描出更多的点。3.实验时拉力不要太大(即钩码不能过多),以免弹簧超出弹性限度。4.在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线(包括直线)时,要顺着各点的走向来描,描出的点不一定正好在曲线上,但要注意在曲线两侧的点数大致相同。5.写出曲线所代表的函数时,建议首先尝试用一次函数,如果不行再考虑其他函数。考点清单方法技巧栏目索引三、验证力的平行四边形定则三、验证力的平行四边形定则实验原理结点受三个共点力作用处于平衡状态,则F1、F2的合力必与F3平衡,改用一个拉力F使结点仍到O,则F必与F1、F2的合力等效,与F3平衡,以F1、F2为邻边作平行四边形求出合力F,比较F与F的大小和方向,以验证力合成时的平行四边形定则。考点清单方法技巧栏目索引实验步骤1.用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。2.用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,将结点拉到某一位置,如图,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的方向。考点清单方法技巧栏目索引4.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1、F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形,过O点画出平行四边形的对角线,即为合力F的图示。5.只用一只弹簧测力计钩住细绳套,把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向,用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F的图示。6.比较力F与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向,得出结论。考点清单方法技巧栏目索引注意事项1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计钩好后对拉,若两只弹簧测力计在对拉的过程中,读数相同,则可选,若不同,应另换,直至相同为止,使用时弹簧测力计与板面平行。2.在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。3.在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。4.由作图法得到的F与实际测量得到的F不可能完全符合,但在误差允许范围内可认为F和F符合。考点清单方法技巧栏目索引四、验证牛顿运动定律四、验证牛顿运动定律实验原理实验中,研究的参量有F、m、a,在验证牛顿第二定律的实验中,可以控制参量m一定,研究a与F的关系;控制参量F一定,研究a与m的关系。实验步骤1.将一端附有滑轮的长木板放在水平桌面上,取两个质量相等的小车,放在光滑的水平长木板上,示意图如图所示。考点清单方法技巧栏目索引2.在小车的前端各系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个砝码盘,在盘内分别放数目不等的砝码,而在两小车上放质量相等的砝码,使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量,分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量M1和M2,把数值记录下来。此时,小车所受的水平拉力的大小F1和F2可以认为等于砝码盘和盘内砝码所受重力的大小。3.在小车的后端也分别系上细绳,用一只夹子夹住这两根细绳,便于同时控制两辆小车,使它们同时开始运动和同时停止运动。考点清单方法技巧栏目索引4.打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动。小车走过一段距离后,夹上夹子,让它们同时停下来。分别用刻度尺测出两辆小车在这一段相同时间内通过的位移大小x1和x2,并记录下来。5.分析所得到的两辆质量相等的小车在相同时间内通过的位移与小车所受的水平拉力的大小的关系,从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系。并将结论记在实验结论中。6.在两个相同的砝码盘内放质量相等的砝码,而在两辆小车上放质量不等的砝码,使两辆小车的质量不等,而所受的拉力相等。仍保证砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量,分别用天平测出两辆小车和车上砝码的总质量m1和m2,把数值记录下来。考点清单方法技巧栏目索引7.让两辆小车同时从静止开始运动。小车走过一段距离后,夹上夹子,让它们同时停下来。分别用刻度尺测出两辆小车在这一段相同时间内通过的位移大小x1和x2,并记录下来。8.分析所得到的受相同拉力作用的两辆小车在相同时间内通过的位移大小与质量大小的关系,从而得到所受拉力相等的物体运动的加速度与物体质量大小的关系。并将结论记在实验结论中。考点清单方法技巧栏目索引注意事项1.在实验中,小车所受的摩擦力是造成系统误差的一个重要因素。因此利用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。2.为使所作的a-F图像和a-图像更精确,每个图像都要求至少取5条以上的纸带。3.改变小车的质量或拉力的大小时,改变量应尽可能大一些,但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量。一般来说,砝码盘和盘内砝码的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%。考点清单方法技巧栏目索引五、探究动能定理五、探究动能定理实验原理实验原理如图,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行。当我们用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致,那么,第2次、第3次实验中橡皮筋对小车做的功就是第1次的2倍、3倍如果把第1次实验时橡皮筋所做的功记为W0,以后各次做的功就是2W0、3W0考点清单方法技巧栏目索引由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出。这样,进行若干次测量,就得到若干组功和速度的数据。以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,以第1次实验时的功W0为单位,作出W-v曲线即功-速度曲线。分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。考点清单方法技巧栏目索引实验步骤1.按图组装好实验器材,由于小车在运动中会受到阻力,把木板略微倾斜,作为补偿。2.先用一条橡皮筋进行实验,把橡皮筋拉伸一定长度,理清纸带,接通电源,放开小车。3.换用纸带,改用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同。4.由纸带算出小车获得的速度,把第1次实验获得的速度记为v1,第2次、第3次记为v2、v35.对测量数据进行估计,大致判断两个量可能的关系,然后以W为纵坐标,v2(v、v3或)为横坐标作图。考点清单方法技巧栏目索引注意事项木板的倾斜程度应满足小车重力沿木板向下的分力等于小车受到的阻力。六、验证机械能守恒定律六、验证机械能守恒定律实验原理在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能转化为动能,但总的机械能守恒,利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v,从而验证物体在自由下落过程中,重力势能的减少量Ep=mgh与物体动能的增加量Ek=mv2相等。考点清单方法技巧栏目索引实验步骤1.将实验装置按要求装好,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器的限位孔。2.先用手提起纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方。3.接通电源,松开纸带,让重物自由下落,这样打点计时器就在纸带上打下一系列点。4.重复以上步骤,多做几次。5.从已打出的纸带中,选出第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的纸带,并对其进行测量。6.利用公式v中=分别求出物体在打下点2、3、4时的瞬时速度v2、v3、v4考点清单方法技巧栏目索引7.把得到的数据填入表格,算出重物运动到点2、3、4时减小的重力势能mgh2、mgh3、mgh4再算出物体运动到点2、3、4时增加的动能m/2、m/2、m/2根据机械能守恒定律比较m/2与mgh2、m/2与mgh3、m/2与mgh4结果是否一致。注意事项1.组装实验装置时,重物与纸带、限位孔必须在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。2.实验时必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落;3.不需要知道动能的具体数值,因此不需要测出重物的质量m。考点清单方法技巧栏目索引七、验证动量守恒定律七、验证动量守恒定律实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v,找出碰撞前的总动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的总动量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后动量是否守恒。实验步骤1.先用天平测出小球质量m1、m2。2.在地面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸。3.在白纸上记下重垂线所指的位置O,它表示入射小球碰前的位置。4.先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心就是入射小球不碰时的落地点P。考点清单方法技巧栏目索引5.把被碰小球放在小支柱上,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿步骤4找出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。6.过O、N在纸上作一直线,取OO=2r,O就是被碰小球碰撞时的球心投影位置(用刻度尺和三角板测小球直径