《高考物理一轮复习 热点专题突破系列（二）“板块装置”在实验中的应用课件 沪科版必修1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 热点专题突破系列（二）“板块装置”在实验中的应用课件 沪科版必修1.ppt（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、热点专题突破系列(二)“板块装置”在实验中的应用【热点概述点概述】由一个由一个长木板和一个滑木板和一个滑块( (或小或小车) )组成的成的“板板块装置装置”在力学在力学实验中中应用十分广泛用十分广泛,“,“板板块装置装置”所涉及的所涉及的实验主要有研究匀主要有研究匀变速直速直线运运动、验证牛牛顿运运动定律、探究定律、探究动能定理、能定理、验证机械能机械能守恒定律。守恒定律。“板板块装置装置”在在验证牛牛顿运运动定律、定律、验证机械能守恒机械能守恒定律定律实验及其及其创新新实验中的中的应用是高考的用是高考的热点。点。【热点透析点透析】一、一、“板板块装置装置”在在验证牛牛顿运运动定律定律创新新实
2、验中的中的应用用测定定动摩擦因数摩擦因数利用利用“板板块装置装置”, ,当滑当滑块在在长木板上做匀木板上做匀变速直速直线运运动时, ,若能若能测出滑出滑块的加速度的加速度, ,则根据牛根据牛顿第二定律就可求出第二定律就可求出动摩擦因数。摩擦因数。【例例证1 1】(2013(2013新新课标全国卷全国卷)图甲甲为测量物量物块与水平桌与水平桌面之面之间动摩擦因数的摩擦因数的实验装置示意装置示意图。实验步步骤如下：如下：用天平用天平测量物量物块和遮光片的和遮光片的总质量量M M、重物的、重物的质量量m;m;用游用游标卡尺卡尺测量遮光片的量遮光片的宽度度d;d;用米尺用米尺测量两光量两光电门之之间的距
3、离的距离s;s;调整整轻滑滑轮, ,使使细线水平水平; ;让物物块从光从光电门A A的左的左侧由静止由静止释放放, ,用数字毫秒用数字毫秒计分分别测出出遮光片遮光片经过光光电门A A和光和光电门B B所用的所用的时间ttA A和和ttB B, ,求出加速求出加速度度a;a;多次重复步多次重复步骤, ,求求a a的平均的平均值 ; ;根据上述根据上述实验数据求出数据求出动摩擦因数摩擦因数。回答下列回答下列问题：(1)(1)测量量d d时, ,某次游某次游标卡尺卡尺( (主尺的最小分度主尺的最小分度为1mm)1mm)的示数如的示数如图乙所示乙所示, ,其其读数数为cmcm。(2)(2)物物块的加速
4、度的加速度a a可用可用d d、s s、ttA A和和ttB B表示表示为a=a= 。(3)(3)动摩擦因数摩擦因数可用可用M M、m m、和重力加速度、和重力加速度g g表示表示为=。(4)(4)如果如果细线没有没有调整到水平整到水平, ,由此引起的由此引起的误差属于差属于_( (选填填“偶然偶然误差差”或或“系系统误差差”) )。【规范解答规范解答】(1)20(1)20分度游标卡尺的精确度为分度游标卡尺的精确度为0.05mm,0.05mm,主尺读数主尺读数0.9cm,0.9cm,游标尺读数游标尺读数=120.005cm=0.060cm,=120.005cm=0.060cm,所以游标卡尺的读
5、所以游标卡尺的读数为数为0.960cm0.960cm。(2)(2)遮光片经过光电门遮光片经过光电门A A和和B B的平均速度分别表示的平均速度分别表示A A、B B位置的瞬位置的瞬时速度时速度,v,vA A= ,v= ,vB B= ,= ,又由速度位移公式得：又由速度位移公式得：(3)(3)对遮光片、物块和重物由牛顿第二定律得：对遮光片、物块和重物由牛顿第二定律得：F-Mg=M ,mg-F=m ,F-Mg=M ,mg-F=m ,即即mg-Mg=(M+m) ,mg-Mg=(M+m) ,所以所以= = 。(4)(4)如果细线没有调整到水平如果细线没有调整到水平, ,由此引起的误差是实验原理不由此引
6、起的误差是实验原理不完善引起的系统误差。完善引起的系统误差。答案：答案：(1)0.960(1)0.960(2) (2) (3) (3) (4)(4)系统误差系统误差二、二、“板板块装置装置”在在验证机械能守恒定律机械能守恒定律实验中的中的应用用利用利用“板板块装置装置”验证机械能守恒定律是机械能守恒定律是对实验或常或常见练习题进行器材和装置的改行器材和装置的改换而成的而成的, ,解决此解决此类问题的思路是从机械能的思路是从机械能守恒的方程出守恒的方程出发, ,按照按照实验题目的要求目的要求, ,进行行实验的的设计或有关或有关量的量的测量。量。【例例证2 2】利用气利用气垫导轨装置装置验证机械能
7、守恒定律机械能守恒定律时, ,先把先把导轨调成水平成水平, ,然后按如然后按如图所示的方式所示的方式, ,用用垫块把把导轨一端一端垫高高H,H,质量量为m m的滑的滑块上安装上安装宽度度d=3.0cmd=3.0cm的遮光板。使滑的遮光板。使滑块由由轨道上端道上端任一任一处滑下滑下, ,测出它通出它通过光光电门G G1 1和和G G2 2时的速度的速度v v1 1和和v v2 2, ,就可以就可以算出它由算出它由G G1 1到到G G2 2这段段过程中程中动能的增加量能的增加量EEk k= ,= ,再再算出重力算出重力势能的减少量能的减少量EEp p=mgh,=mgh,比比较EEk k与与EEp
8、 p的大小的大小, ,便可便可验证机械能是否守恒。机械能是否守恒。图中中H H、L L、s s均已事先均已事先设定定, ,滑滑块通通过两两个光个光电门所用所用时间分分别为tt1 1和和tt2 2。(1)(1)滑滑块速度速度v v1 1、v v2 2的表达式分的表达式分别为v v1 1= =、v v2 2= =, ,滑滑块通通过G G1 1、G G2 2时的高度差的高度差h h的表达式的表达式h=h=。(2)(2)若若测得得图中中L=1.0m,s=0.50m,H=20cm,m=500g,L=1.0m,s=0.50m,H=20cm,m=500g,滑滑块通通过G G1 1和和G G2 2的的时间分分
9、别为5.0105.010-2-2s s和和2.0102.010-2-2s,s,当地重力加速度当地重力加速度g=9.80m/sg=9.80m/s2 2, ,则动能增加量能增加量EEk k= =, ,重力重力势能减少量能减少量EEp p= =( (以上两空保留三位有效数字以上两空保留三位有效数字),),由此得到的由此得到的实验结论是是 。【规范解答规范解答】(1)(1)由于遮光板宽度由于遮光板宽度d d3.0 cm3.0 cm很小，而滑块通过很小，而滑块通过光电门的时间极短，故可以认为滑块通过两光电门时的平均速光电门的时间极短，故可以认为滑块通过两光电门时的平均速度就等于通过度就等于通过G G1
10、1和和G G2 2两位置的瞬时速度，即两位置的瞬时速度，即由导轨的倾角由导轨的倾角sinsin ，可得，可得h h s s。(2)(2)高度差高度差h= s= 0.50 m=0.10 mh= s= 0.50 m=0.10 m。动能增加量动能增加量EEk k= m(v= m(v2 22 2-v-v1 12 2)=0.473 J)=0.473 J，重力势能减少量重力势能减少量EEp p=mgh=0.490 J=mgh=0.490 J；实验结论为在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒。实验结论为在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒。答案：答案：(1) (2)0.473 J 0.490 J(
11、1) (2)0.473 J 0.490 J在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒在误差允许范围内，滑块下滑过程中机械能守恒【热点集点集训】1.(20121.(2012江江苏高考高考) )为测定木定木块与与桌面之桌面之间的的动摩擦因数摩擦因数, ,小亮小亮设计了了如如图所示的装置所示的装置进行行实验。实验中中, ,当木当木块A A位于水平桌面上的位于水平桌面上的O O点点时, ,重重物物B B刚好接触地面。将好接触地面。将A A拉到拉到P P点点, ,待待B B稳定后由静止定后由静止释放放,A,A最最终滑到滑到Q Q点。分点。分别测量量OPOP、OQOQ的的长度度h h和和s s。改。改变h
12、,h,重复上述重复上述实验, ,分分别记录几几组实验数据。数据。(1)(1)实验开始开始时, ,发现A A释放后会撞到滑放后会撞到滑轮。请提出两个解决提出两个解决方法。方法。(2)(2)请根据下表的根据下表的实验数据作出数据作出s -hs -h关系的关系的图像。像。h/cmh/cm20.020.030.030.040.040.050.050.060.060.0s/cms/cm19.519.528.528.539.039.048.048.056.556.5(3)(3)实验测得得A A、B B的的质量分量分别为m=0.40kgm=0.40kg、M=0.50kgM=0.50kg。根据。根据s -hs
13、 -h图像可像可计算出算出A A木木块与桌面与桌面间的的动摩擦因数摩擦因数= 。( (结果保留一位有效数字果保留一位有效数字) )(4)(4)实验中中, ,滑滑轮轴的摩擦会的摩擦会导致致的的测量量结果果( (选填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”) )。【解析解析】(1)(1)为使为使A A不撞到滑轮不撞到滑轮, ,应设法减小应设法减小B B落地瞬间落地瞬间A A的速度的速度, ,因而可以减小因而可以减小B B的质量的质量; ;增加细线的长度或增大增加细线的长度或增大A A的质量的质量; ;降低降低B B的起始高度。的起始高度。(2)(2)如图如图(3)(3)对对A A木块应用动能定理，有木块应用
14、动能定理，有由图可知由图可知代入数据可以解得：代入数据可以解得：=0.4=0.4。(4)(4)考考虑虑到到滑滑轮轮的的摩摩擦擦力力做做负负功功，实实验验中中要要克克服服滑滑轮轮的的摩摩擦擦力力做功，造成实验结果偏大。做功，造成实验结果偏大。答案：答案：(1)(1)减小减小B B的质量的质量; ;增加细线的长度增加细线的长度( (或增大或增大A A的质量的质量; ;降低降低B B的起始高度的起始高度) )(2)(2)见解析图见解析图(3)0.4(3)0.4(4)(4)偏大偏大2.(20142.(2014漳州模漳州模拟) )某某实验小小组利用如利用如图甲所示的甲所示的实验装置来装置来验证钩码和滑和
15、滑块所所组成的系成的系统机械能守恒。机械能守恒。(1)(1)实验前需要前需要调整气整气垫导轨底座使之水平底座使之水平, ,利用利用现有器材如何有器材如何判断判断导轨是否水平是否水平? ? 。(2)(2)如如图乙所示乙所示, ,用游用游标卡尺卡尺测得遮光条的得遮光条的宽度度d=d= cm;cm;实验时将滑将滑块从从图示位置由静止示位置由静止释放放, ,由数字由数字计时器器读出遮光出遮光条通条通过光光电门的的时间t=1.210t=1.210-2-2s,s,则滑滑块经过光光电门时的瞬的瞬时速度速度为m/sm/s。在本次。在本次实验中中还需要需要测量的物理量的物理量有：量有：钩码的的质量量m m、和和
16、( (文字文字说明明并用相并用相应的字母表示的字母表示) )。(3)(3)本本实验通通过比比较和和在在实验误差差允允许的范的范围内相等内相等( (用用测量的物理量符号表示量的物理量符号表示),),从而从而验证了系了系统的机械能守恒。的机械能守恒。【解析解析】(1)(1)接通气源接通气源, ,将滑块静置于气垫导轨上将滑块静置于气垫导轨上, ,若滑块基本若滑块基本保持静止保持静止, ,则说明导轨是水平的则说明导轨是水平的( (或轻推滑块或轻推滑块, ,滑块能基本做匀滑块能基本做匀速直线运动速直线运动) )。(2)d=5mm+20.1mm=5.2mm=0.52cm;(2)d=5mm+20.1mm=5
17、.2mm=0.52cm;滑块经过光电门时的瞬时滑块经过光电门时的瞬时速度为速度为v= =0.43m/s;v= =0.43m/s;根据机械能守恒定律根据机械能守恒定律, ,应该满足应该满足mgs=mgs= (m+M)( ) (m+M)( )2 2, ,所以本次实验中还需要测量的物理量有：钩码所以本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量的质量m m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s s和滑块的和滑块的质量质量M M。(3)(3)通过比较通过比较mgsmgs和和 (m+M)( )(m+M)( )2 2在实验误差允许的范围内相在实验误差允许的范围内相等等, ,从而验证了系统的机械能守恒。从而验证了系统的机械能守恒。答案：答案：(1)(1)接通气源接通气源, ,将滑块静置于气垫导轨上将滑块静置于气垫导轨上, ,若滑块基本保若滑块基本保持静止持静止, ,则说明导轨是水平的则说明导轨是水平的( (或轻推滑块或轻推滑块, ,滑块能基本做匀速滑块能基本做匀速直线运动直线运动) )(2)0.52(2)0.520.430.43滑块上的遮光条初始位置到光电滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离门的距离s s滑块的质量滑块的质量M M(3)mgs(3)mgs (m+M)( )(m+M)( )2 2
