【物理】2018届二轮复习　力学实验学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习　力学实验学案（全国通用）

倒计时第3天　力学实验 A．主干回顾 B．精要检索 ‎1．实验要点 分类 实验名称 常考要点 探究性实验 研究匀变速直线运动 数据处理方法：(1)公式法：v＝、Δx＝aT2；(2)图象法：vt图象 探究弹力和弹簧伸长的关系 应在弹簧弹性限度内增加钩码个数；记录弹簧伸长以及所受拉力的数据，在坐标纸上描点，作出图象；写出与图象对应的函数关系，解释函数中各量的物理意义 探究动能定理 注意平衡摩擦力、功的大小的确定方法以及物体速度的求解方法 验证性实验 验证机械能守恒定律 用自由落体实验，知道如何从纸带的数据中确定ΔEp和ΔEk 验证力的平行四边形定则 弹簧测力计的使用注意事项及读数、力的图示、根据平行四边形定则求出合力 控制变量法的应用、图象的处理以及实验的注意事项 验证牛顿运动定律 ‎2.物理量的测量方法 待测量 测量工具 方法说明 长度 刻度尺 毫米刻度尺精度为1 mm，读数时应估读到0.1 mm 游标卡尺 ‎①读数方法：测量值＝主尺上指示的毫米数＋精度×游标尺对齐的格数 ‎②精度： mm,10分度的游标卡尺精度为0.1 mm,20分度的游标卡尺精度为0.05 mm,50分度的游标卡尺精度为0.02 mm，游标卡尺不估读 螺旋测微器 ‎①读数方法：测量值＝主尺上指示的毫米数(注意半毫米刻线是否露出)＋精度×转动圆筒上与主尺中心刻线所对应刻度值(注意刻度值要估读)‎ ‎②精度：螺旋测微器精度为0.01 mm 时间 打点计时器 ‎①t＝nT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期)‎ ‎②打点周期与所接交流电周期相同 光电计时器 光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口 力 弹簧测力计 力的大小＝精度×指针指示的格数(注意估读)‎ 速度 打点纸带 若纸带做匀变速直线运动，则打某点时的瞬时速度等于对应的平均速度 频闪照相 ‎(利用等时间间隔照片信息记录物体在不同时刻的位置)同上 光电门 ‎①v0＝(d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡光片挡光时间)‎ ‎②由于挡光片的宽度很小，在这里可用平均速度表示其瞬时速度 加速度 打点纸带 ‎(频闪照相)‎ 若纸带做匀变速直线运动，则a＝或a＝ 光电门 若纸带做匀变速直线运动，则a＝(v1、v2分别表示通过光电门测得的滑块在t1、t2两个时刻的速度，Δt表示对应的时间间隔)‎ C.考前热身 ‎1．利用如图1装置可以做力学中的许多实验：(1)以下说法正确的是________．‎ 图1‎ A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响 B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细绳与滑轨平行 C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变砝码及砝码盘总质量之后，需要重新平衡摩擦力 D．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量 ‎(2)本装置中要用到打点计时器，如图2所示为实验室常用的两种计时器，其中b装置用的电源要求是________．‎ a　　　　　　　　　　　　b 图2 ‎ A．交流220 V B．直流220 V C．交流4～6 V D．直流4～6 V ‎(3)在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图3，已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下A点时小车的瞬时速度为________m/s.(结果保留两位有效数字)‎ 图3‎ ‎【解析】　(1)小车与滑轨间存在的摩擦力不会影响小车做匀变速直线运动，故不需要平衡摩擦力，A项错误；为保持小车所受拉力方向不变，需要调整滑轮高度使连接小车的细绳与滑轨平行，B项正确；平衡摩擦力后，mgsin θ＝μmgcos θ，即tan θ＝μ，即只需要调整好轨道倾角即可，与砝码与砝码盘总质量无关，C项错误；F＝M＝·mg，所以为确保小车所受拉力近似等于砝码盘和盘内砝码总重力，盘及盘内砝码总质量应远小于小车总质量，D项正确．‎ ‎(2)b为电磁打点计时器，使用4～6 V低压交流电源，C项正确；a为电火花打点计时器，使用交流220 V电源．‎ ‎(3)纸带中A点的瞬时速度等于以它为中间时刻某段位移的平均速度，即vA＝ m/s＝0.53 m/s.‎ ‎【答案】　(1)BD　(2)C　(3)0.53(0.51～0.53均对)‎ ‎2．某实验小组采用如图4甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器的工作频率为50 Hz.‎ 甲 乙 图4‎ ‎(1)实验中木板略微倾斜，这样做________．‎ A．是为了使小车释放后能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 ‎(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……挂在小车的前端进行多次实验，每次都把小车拉到同一位置再释放．将第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W1……小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第4次的纸带(如图乙所示)求得小车获得的速度为________m/s(保留三位有效数字)．‎ ‎(3)若根据多次测量的数据作出Wv图象，则下列符合实际的是________．‎ ‎【解析】　(1)使木板倾斜，让小车受到的摩擦力与小车所受重力沿木板向下的分力大小相等，在不施加拉力时，小车在木板上受到的合力为零，小车可以在木板上静止或做匀速直线运动．小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故选项C、D正确．‎ ‎(2)相邻各点之间的距离相等时，小车做匀速直线运动，由题图乙可知，小车做匀速直线运动时相邻两点之间的距离是4.00 cm，打点时间间隔t＝＝ s＝0.02 s，小车获得的速度v＝＝ m/s＝2.00 m/s.‎ ‎(3)由动能定理得W＝mv2，可知W与v是二次函数关系，C正确．‎ ‎【答案】　(1)CD　(2)2.00　(3)C ‎3．用落体法验证机械能守恒定律的实验中，打点计时器的打点频率为50 Hz，重力加速度为9.8 m/s2.‎ ‎(1)运用公式mv2＝mgh时，对实验条件的要求是重锤由静止出发，为达到此目的，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．‎ ‎(2)若实验中所用重锤的质量m＝1 kg，打点纸带如图5所示，则打下B 点时，重锤的动能Ek＝________J；从开始下落至打下B点，重锤的重力势能的减少量ΔEp＝________J．(结果保留三位有效数字)‎ 图5‎ ‎(3)由上述实验可得出的结论是__________________________．‎ ‎【导学号：37162101】‎ ‎【解析】　(1)用公式mv2＝mgh验证机械能守恒定律时，对实验条件的要求是纸带上打下第1点时，重锤的初速度为零，打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重锤开始下落后，在第一个打点周期内下落的高度为h＝gT2＝×9.8×(0.02)2 m≈2 mm，所以所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近2 mm.‎ ‎(2)由题图，利用匀变速直线运动规律，有vB＝＝ m/s＝0.58 m/s，打下B点时重锤的动能EkB＝mv＝0.168 J；从开始下落至打下B点，重锤的重力势能的减少量ΔEp＝mgh＝1×9.8×0.017 6 J＝0.172 J.‎ ‎(3)由以上数据，可得出的结论是在误差允许的范围内，重锤下落过程中机械能守恒．‎ ‎【答案】　(1)2 mm　(2)0.168　0.172　(3)在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒 ‎4．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图6甲为实验装置简图，打点计时器每隔0.02 s打一个点，纸带上每两个打印点取一个计数点．‎ 甲 乙 图6‎ ‎(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)‎ ‎(2)有一位同学通过实验测量作出了图6中的A图线，另一位同学通过实验测出了如图7中的B图线．试分析：‎ 图7‎ ‎①A图线上部弯曲的原因是___________________________________‎ ‎__________________________________________________________；‎ ‎②B图线在纵轴上有截距的原因是______________________________‎ ‎_________________________________________________________.‎ ‎【解析】　(1)因为xCE－xAC＝a(2T)2，所以a＝＝ m/s2≈3.2 m/s2.‎ ‎(2)①随着钩码质量的不断增加，将不再满足钩码质量远小于小车质量这一要求．‎ ‎②平衡摩擦力时，长木板远离滑轮的一端垫得过高，导致形成斜面的倾角过大．‎ ‎【答案】　见解析