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1、(江蘇專用)2022高考物理二輪復(fù)習(xí) 要點(diǎn)回扣 專題16 力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案
1.誤差和有效數(shù)字
(1)誤差
產(chǎn)生原因
大小特點(diǎn)
減小方法
系統(tǒng)誤差
實(shí)驗(yàn)儀器不精確、實(shí)驗(yàn)原理不完善、實(shí)驗(yàn)方法粗略
總是偏大或偏小
更新儀器,完善實(shí)驗(yàn)原理
偶然誤差
測(cè)量、讀數(shù)不準(zhǔn)確
忽大忽小
畫(huà)圖象或取平均值
(2)絕對(duì)誤差=|測(cè)量值-真實(shí)值|,相對(duì)誤差=×100%。
(3)誤差不可避免,但可以減小誤差。
(4)有效數(shù)字:從數(shù)字左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起,如0.020 6 為3位有效數(shù)字。
2.基本儀器的使用
物理量
測(cè)量?jī)x器
讀數(shù)方法及注意事項(xiàng)
長(zhǎng)度
刻度尺
分度值一
2、般為1 mm(此時(shí)叫毫米刻度尺)。毫米刻度尺可精確到毫米位、估讀到十分之一毫米位(能讀取十分之幾毫米)。讀數(shù)若以mm為單位,則小數(shù)點(diǎn)后有1位有效數(shù)字,讀數(shù)時(shí)估讀的“0”不能舍去
游標(biāo)卡尺
d=主尺讀數(shù)(mm)+精度×游標(biāo)尺上對(duì)齊刻線數(shù)值(mm),不估讀
10分度游標(biāo),精度0.1 mm
20分度游標(biāo),精度0.05 mm
50分度游標(biāo),精度0.02 mm
螺旋測(cè)微器
測(cè)量值=固定刻度+可動(dòng)刻度(估讀)×0.01 mm。注意要估讀到0.001 mm
時(shí)間
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
f=50 Hz時(shí),相鄰點(diǎn)跡間隔為0.02 s
光電計(jì)時(shí)器
光電計(jì)時(shí)器能自動(dòng)記錄擋光時(shí)間,顯示在讀數(shù)窗口
停表
3、
電子停表的準(zhǔn)確值可以達(dá)到0.01 s。機(jī)械停表的準(zhǔn)確值為0.1 s
質(zhì)量
天平
測(cè)量讀數(shù)由右盤(pán)中砝碼和游標(biāo)共同讀出
力
彈簧測(cè)力計(jì)
先看彈簧測(cè)力計(jì)的分度值,若精度的末位是1,需要估讀到精度的下一位,若精度的末位不是1,如0.2或0.5,只需估讀到精度這一位
3.實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)名稱
裝置圖
??家c(diǎn)
研究勻
變速直
線運(yùn)動(dòng)
(1)數(shù)據(jù)處理方法:
①公式法:v=,
Δx=aT2
②圖象法:v-t圖象
(2)摩擦力:無(wú)需平衡(木板平放或斜放均可)
驗(yàn)證力的平行四邊形定則
①考讀數(shù):彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)②考操作:兩次拉橡皮筋時(shí)需將結(jié)點(diǎn)O拉到同一位置(等
4、效替代法)
③求合力:根據(jù)分力F1、F2的大小與方向用作圖法求合力
驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律
①考裝置:器材裝配正誤;平衡摩擦力的方法、標(biāo)準(zhǔn);質(zhì)量控制要求
②控制變量法的應(yīng)用
③圖象的處理以及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)
④判成因:給定異常a-F圖象,判斷其可能成因
探究動(dòng)能定理
①考裝置:平衡摩擦力的方法、判斷標(biāo)準(zhǔn)
②求速度:小車(chē)獲得的速度就是紙帶上點(diǎn)距均勻的部分對(duì)應(yīng)速度
③考圖象:作W-v或W-v2圖象,得出結(jié)論
驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
①考運(yùn)算:下落速度的計(jì)算;減少的重力勢(shì)能與增加的動(dòng)能的計(jì)算
②考圖象:根據(jù)-h(huán)或-Δh圖象的斜率判斷機(jī)械能是否守恒
驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
5、①考裝置:斜槽末端切線應(yīng)調(diào)整水平;a球質(zhì)量大于b球
②考原理:小球落地點(diǎn)的判定及精準(zhǔn)定位;必要的物理量的測(cè)量;碰撞前后守恒式的計(jì)算
③考拓展:驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律其他實(shí)驗(yàn)裝置、方法及關(guān)系式
4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法
方法
優(yōu)點(diǎn)
平均值法
可減小偶然誤差,但對(duì)系統(tǒng)誤差無(wú)效
列表法
數(shù)據(jù)列表可以簡(jiǎn)單而又明確地展示各物理量之間的關(guān)系,有助于找出物理量之間的規(guī)律與聯(lián)系
作圖法
直觀、簡(jiǎn)便,有取平均的效果。由圖線的斜率、截距、所圍面積等可以確定物理量之間的變化關(guān)系,找出規(guī)律,還可剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)
[保溫訓(xùn)練]
1.(2018·南通調(diào)研)某小組利用如圖1所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)中,
6、他們平衡了摩擦力,用天平測(cè)出小車(chē)的總質(zhì)量,用細(xì)線所掛鉤碼的總重力代替小車(chē)所受的牽引力大小F。
圖1
(1)他們還在實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與木板平行。這樣做的目的是________。
A.避免小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng)
B.使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰
C.保證小車(chē)最終能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.使細(xì)線拉力等于小車(chē)受到的合力
(2)實(shí)驗(yàn)得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2所示,O、A、B、C、D是在紙帶上選取的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,AB、CD間的距離分別為x1、x2,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén),則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______。
圖2
7、
(3)下表記錄了小車(chē)質(zhì)量一定時(shí),牽引力大小F與對(duì)應(yīng)的加速度a的幾組數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)谙聢D的坐標(biāo)中描點(diǎn)作出a-F圖線。
鉤碼個(gè)數(shù)
1
2
3
4
5
F/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
a/(m·s-2)
0.92
1.68
2.32
2.88
3.32
(4)實(shí)驗(yàn)中畫(huà)出的a-F圖線與理論計(jì)算的圖線(圖中已畫(huà)出)有明顯偏差,其原因主要是____________________。
解析 (1)使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與木板平行,這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使細(xì)線拉力等于小車(chē)受到的合力。故選項(xiàng)D正確。
(2)因?yàn)槊肯噜弮捎?jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)
8、出,所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t=5T,勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù),即Δx=at2,
則有a==。
(3)根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象,如圖所示。
(4)探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量時(shí),可以認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于鉤碼重力,如果鉤碼質(zhì)量太大,沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量,小車(chē)受到的拉力明顯小于鉤碼重力,實(shí)驗(yàn)誤差較大,a-F圖象發(fā)生彎曲,變成曲線。
答案 見(jiàn)解析
2.(2018·福建福州十中月考)利用如圖3所示的方式驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒,豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切,先將小滑塊A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放,測(cè)量出滑塊在水平桌面滑行
9、的距離x1(圖甲);然后將小滑塊B放在圓弧軌道的最低點(diǎn),再將A從圓弧軌道的最高點(diǎn)無(wú)初速度釋放,A與B碰撞后結(jié)合為一個(gè)整體,測(cè)量出整體沿桌面滑動(dòng)的距離x2(圖乙)。圓弧軌道的半徑為R,A和B完全相同,重力加速度為g。
圖3
(1)滑塊A運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度v =________(用R和g表示);
(2)滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = ________(用R和x1表示);
(3)若x1和x2的比值是________,則驗(yàn)證了 A和B的碰撞動(dòng)量守恒。
解析 (1)A在圓弧面上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒,取桌面為零勢(shì)能參考平面,則有
mgR=mv2
解得v=。
(2)對(duì)A下滑的全過(guò)程由動(dòng)能定理分析可知
mgR-μmgx1=0
解得μ=。
(3)如果碰撞中動(dòng)量守恒,則有mv=2mv′
再對(duì)碰后的AB滑塊分析,由動(dòng)能定理可知
·2mv′2=μ·2mgx2
則x2=
故=4;因此只要滿足=4,即可證明動(dòng)量守恒。
答案 (1) (2) 4