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專題十力學(xué)實驗 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點點撥 鎖定考點 高效突破 閱卷評析 劍指滿分 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點點撥 一 誤差與有效數(shù)字1 誤差 2 有效數(shù)字 1 有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的 是誤差的來源 2 有效數(shù)字位數(shù)為從數(shù)的左邊第一個不為零的數(shù)字算起的位數(shù) 如0 0125為三位有效數(shù)字 2 螺旋測微器的讀數(shù)方法 測量值 固定刻度整毫米數(shù) 半毫米數(shù) 可動刻度讀數(shù) 含估讀 0 01mm 注意半毫米刻度線是否露出 估讀 最后結(jié)果要估讀一位數(shù) 即使固定刻度的零點正好與可動刻度的某一刻度線對齊 千分位上也應(yīng)讀取為 0 2 時間測量類儀器 1 打點計時器 要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點 為便于測量和計算 某些實驗中每五個點取一個計數(shù)點 這樣時間間隔 t 0 02 5s 0 1s 2 頻閃照相機 它是用等時間間隔獲取信息的方法 是將物體在不同時刻的位置記錄下來 使用時要明確頻閃的時間間隔 3 光電計時器 記錄遮光時間 2 操作關(guān)鍵 不要分段測量各段位移 應(yīng)依次測出各計數(shù)點與第0個計數(shù)點的距離 再逐個計算x1 x2 x3 讀數(shù)時要注意有效數(shù)字的要求 盡可能保證小車做勻加速直線運動的方法a 細(xì)繩盡可能與長木板面保持平行 b 長木板表面粗糙程度 紙帶與打點計時器之間的摩擦基本保持一致 2 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 1 實驗原理小車的質(zhì)量m不變 討論a與F的關(guān)系 再控制小桶和沙的質(zhì)量不變 即F不變 討論a與m的關(guān)系 2 操作關(guān)鍵 平衡摩擦力 小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和沙的總質(zhì)量 3 探究功與速度變化的關(guān)系 1 實驗原理小車在一根橡皮筋的作用下彈出 用2根 3根 同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次 第3次 實驗時 每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都保持一致 如果把第一次實驗時橡皮筋做的功記為W 以后各次做的功就是2W 3W 小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出 作出W v 或W v2 W v3等 曲線探究 2 操作關(guān)鍵 平衡摩擦力 選間距均勻的那一段紙帶來計算小車的速度 四 靜止平衡類 實驗1 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 1 實驗原理要測出每次懸掛重物的重力大小F和彈簧伸長的長度x 建立F x坐標(biāo)系 描點作圖探究 2 操作關(guān)鍵 實驗中不能掛過多的鉤碼 以防使彈簧超過彈性限度 作圖像時 不要連成 折線 而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè) 2 探究求合力的方法 1 實驗原理使一個力作用效果跟兩個力共同作用效果相同 2 操作關(guān)鍵 每次拉伸結(jié)果位置O必須保持不變 記下每次各力的大小和方向 畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 鎖定考點 高效突破 考點一 基本儀器的讀數(shù) 典例 2014福建理綜 某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑 示數(shù)如圖 甲 乙 所示 則該金屬桿的長度和直徑分別為cm和mm 思路探究 1 高中階段對長度的測量有什么要求 還有一種更精密的器材圖中沒有 是什么 答案 必須有估讀值 注意 零 刻度線位置 螺旋測微器 2 你見過的游標(biāo)卡尺有哪幾種 它們的最小分度值分別是多少 讀數(shù)時你對 估讀 是怎么理解的 答案 有10分度 20分度 50分度 其最小分度值分別為0 1mm 0 05mm 0 02mm 讀數(shù)時上下刻度線是否對齊 本身就是估讀 不需估讀到下一位 解析 用毫米刻度尺測量時 讀數(shù)應(yīng)讀到mm的下一位 即長度測量值為60 10cm 題圖 乙 中游標(biāo)卡尺為五十分度 精確度為0 02mm 主尺讀數(shù)為4mm 游標(biāo)尺第10條刻度線與主尺刻度線對齊 故游標(biāo)尺讀數(shù)為10 0 02mm 0 20mm 所以金屬桿直徑測量值為4 20mm 答案 60 104 20 以例說法游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)注意的問題 1 10分度的游標(biāo)卡尺 以mm為單位 小數(shù)點后只有1位 20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位 小數(shù)點后有2位 不估讀 2 螺旋測微器以mm為單位 小數(shù)點后必須有3位 格數(shù)要估讀 同時還要注意半毫米刻度線是否露出 針對訓(xùn)練 1 2015鹽城一模 如圖中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為mm 螺旋測微器讀數(shù)為mm 解析 游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為52mm 游標(biāo)尺讀數(shù)為0 05 7mm 0 35mm 所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為52mm 0 35mm 52 35mm 螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為1 5mm 可動刻度讀數(shù)為0 01 49 0mm 0 490mm 所以螺旋測微器的讀數(shù)為1 5mm 0 490mm 1 990mm 答案 52 351 990 2 2014江蘇卷 用螺旋測微器測量合金絲的直徑 為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖所示的部件 選填 A B C 或 D 從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為mm 解析 讀數(shù)前先旋緊B 示數(shù)為0 01mm 41 0 0 410mm 答案 B0 410 考點二 與紙帶相關(guān)的實驗 答案 1 平衡摩擦力時不能掛著小桶砝碼 答案 2 0 16 3 以合外力F為橫軸 以加速度a為縱軸 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)畫出a F圖象 發(fā)現(xiàn)圖象是一條過原點的直線 由此得到的實驗結(jié)論是 答案 3 在實驗誤差范圍內(nèi) 質(zhì)量一定時 加速度與力成正比 以例說法打點計時器及紙帶問題的處理方法 1 打點計時器的認(rèn)識和正確使用 電磁打點計時器工作電壓為低壓交流4 6V 電火花計時器工作電壓為交流220V 工作時應(yīng)先接通電源 后釋放紙帶 針對訓(xùn)練 1 2015大連一模 某實驗小組要探究力對原來靜止的物體做功與物體獲得速度的關(guān)系 選取的實驗裝置如圖所示 實驗主要步驟如下 1 實驗時 為使小車只在橡皮筋作用下運動 在未連接橡皮筋時將木板的左端用小木塊墊起 使木板傾斜合適的角度 打開打點計時器 輕推小車 得到的紙帶應(yīng)該是 填 甲 或 乙 2 使小車在一條橡皮筋的作用下彈出 沿木板滑行 這時橡皮筋對小車做的功為W 3 再用完全相同的2條 3條 橡皮筋作用于小車 并使每次釋放小車時橡皮筋的 橡皮筋對小車做的功分別為2W 3W 4 分析打點計時器打出的紙帶 分別求出小車每次獲得的最大速度v1 v2 v3 5 作W v圖像 則下列符合實際的圖像是 解析 1 在該實驗中要求橡皮筋對小車所做功為倍數(shù)關(guān)系 因此需要平衡摩擦力 要求未連接橡皮筋時小車做勻速運動 故選乙 3 本實驗中通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加 因此要求橡皮筋是相同的 每次拉伸長度相同 5 根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知 A D圖像基本為一拋物線 但符合實際的是D選項 答案 1 乙 3 伸長量 或形變量 長度等 都相同 5 D 2 2015浙江衢州市模擬 如圖1所示是三個涉及紙帶和打點計時器的實驗裝置圖 1 如圖1三個實驗裝置中 摩擦力對實驗結(jié)果沒有影響的是 選填 A B 或 C A 甲B 乙C 丙 答案 1 A 2 若某同學(xué)實驗時所用的電源如圖2 甲 所示 則打點計時器應(yīng)選圖2 乙 中的 選填 A 或 B 答案 2 B 解析 2 由于電源是學(xué)生電源 電磁打點計時器的電壓為4 6V 所以要選擇電磁打點計時器 故選B 3 如果操作都正確 則通過裝置 選填圖1中的 甲 乙 或 丙 可打出圖3中的紙帶 選填 或 答案 3 乙 解析 3 分析紙帶可以得到 紙帶 中兩點間的距離逐漸增大 說明是加速運動 紙帶 中cf段兩點間的距離相等 說明是勻速運動 紙帶 應(yīng)該是從研究功和速度的關(guān)系的實驗中得到的 即乙 所以通過裝置乙可以得到紙帶 考點三 橡皮條 彈簧 類實驗 典例 2015山東理綜 某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則 實驗步驟 將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上 使其軸線沿豎直方向 如圖 甲 所示 將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上 另一端用圓珠筆尖豎直向下拉 直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時 將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1 O2 記錄彈簧秤的示數(shù)F 測量并記錄O1 O2間的距離 即橡皮筋的長度l 每次將彈簧秤示數(shù)改變0 50N 測出所對應(yīng)的l 部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 找出 中F 2 50N時橡皮筋兩端的位置 重新標(biāo)記為O O 橡皮筋的拉力記為FOO 在秤鉤上涂抹少許潤滑油 將橡皮筋搭在秤鉤上 如圖 乙 所示 用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達(dá)到O點 將兩筆尖的位置標(biāo)記為A B 橡皮筋OA段的拉力記為FOA OB段的拉力記為FOB 完成下列作圖和填空 1 利用表中數(shù)據(jù)在圖 丙 中畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 解析 1 根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點 作出F l圖線 圖線的橫截距即表示橡皮筋原長 因此l0 10 0cm 2 測得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為N 3 根據(jù)給出的標(biāo)度 在圖 丁 中作出FOA和FOB的合力F 的圖示 4 通過比較F 與的大小和方向 即可得出實驗結(jié)論 解析 2 橡皮筋總長l OA OB 13 60cm 根據(jù)F l圖線 可讀出彈簧長度l 13 6cm時橡皮筋的拉力為1 80N 3 根據(jù)平行四邊形定則作圖 對角線表示合力F 4 若F 與FOO 在誤差范圍內(nèi)大小相等 方向相同 就表明力的平行四邊形定則是正確的 答案 2 1 80 1 70 1 90均正確 3 如圖 乙 所示 4 FOO 以例說法用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)的六個要求圖像法是物理實驗中廣泛應(yīng)用的處理實驗數(shù)據(jù)的方法 以下為作圖的規(guī)則 1 作圖一定要用坐標(biāo)紙 坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定 2 要標(biāo)明軸名 單位 在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值 3 圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點 應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點合理地分布在線的兩側(cè) 且線要細(xì) 4 作圖時常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化 即 變曲為直 5 注意區(qū)別橫 縱坐標(biāo)軸的物理意義 標(biāo)度及單位 6 明確圖像的斜率 截距的物理意義 針對訓(xùn)練 1 2015河北省唐山市一模 某同學(xué)利用鐵架臺 彈簧 刻度尺及鉤碼探究 彈力和彈簧伸長的關(guān)系 如圖 甲 所示 1 實驗中 下列操作正確的是 A 彈簧水平放置在桌面上 穩(wěn)定后測出原始長度B 彈簧豎直懸掛在鐵架臺上 穩(wěn)定后測出原始長度C 每次懸掛鉤碼后應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)D 用刻度尺測出彈簧的長度即為彈簧的伸長量 答案 1 BC 解析 1 在實驗中 彈簧需豎直懸掛 彈簧本身重力會對彈簧原長帶來一定影響 因此在實驗操作中要將彈簧豎直懸掛 測量其長度即為原長 A錯 B對 穩(wěn)定后 在豎直方向彈簧彈力等于懸掛物體的重力 故C對 未懸掛重物時 彈簧長度為原長 懸掛重物后 彈簧長度與原長的差值 為彈簧的伸長量 D錯 2 下表是該同學(xué)實驗中所測的幾組數(shù)據(jù) 請你在圖 乙 中的坐標(biāo)紙上作出F x圖線 解析 2 根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點連線可作出圖像 如圖 答案 2 見解析 3 由 2 中的F x圖線可求得彈簧的勁度系數(shù)k N m 保留三位有效數(shù)字 答案 3 19 8 18 8 20 0均可 2 2015嘉興一中適應(yīng)性考試 如圖 甲 所示 某同學(xué)在做 探究功與速度變化的關(guān)系 的實驗 當(dāng)小車在1條橡皮筋的作用下沿木板滑行時 橡皮筋對小車做的功記為W 當(dāng)用2條 3條 橡皮筋重復(fù)實驗時 使每次實驗中橡皮筋所做的功分別為2W 3W 1 圖 甲 中電火花計時器的工作電壓是V 解析 1 電火花計時器的工作電壓是220V的交流 答案 1 220 2 實驗室提供的器材如下 長木板 小車 橡皮筋 打點計時器 紙帶 電源等 還缺少的測量工具是 3 圖 甲 中小車上有一固定小立柱 如圖 乙 給出了4種橡皮筋與小立柱的套接方式 為減小實驗誤差 你認(rèn)為最合理的套接方式是 解析 2 處理實驗數(shù)據(jù)時需要測量兩計數(shù)點間的距離 因此還需要刻度尺 3 由圖示可知 橡皮筋最合理的套接方式是A 以A的方式套接釋放小車后 橡皮筋不會影響小車的運動 答案 2 刻度尺 3 A 4 在正確操作的情況下 某次所打的紙帶如圖 丙 所示 打點頻率為50Hz 打在紙帶上的點并不都是均勻的 為了測量橡皮筋做功后小車獲得的速度 應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測量 根據(jù)圖 乙 所示的紙帶回答 小車獲得的速度是m s 計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 答案 4 GJ0 65 閱卷評析 劍指滿分 力學(xué)實驗 考題精選 2015浙江理綜 10分 甲同學(xué)準(zhǔn)備做 驗證機械能守恒定律 實驗 乙同學(xué)準(zhǔn)備做 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 實驗 1 圖 甲 中A B C D E表示部分實驗器材 甲同學(xué)需在圖中選用的器材 乙同學(xué)需在圖中選用的器材 用字母表示 解析 1 要采用落體法做 驗證機械能守恒定律 實驗 需要下落的重物A和計時用的打點計時器B 要做 探究加速度與力 質(zhì)量關(guān)系 實驗 需要研究對象小車D 拉動小車的鉤碼E及計時用的打點計時器B 答案 1 ABBDE 2 乙同學(xué)在實驗室選齊所需器材后 經(jīng)正確操作獲得如圖 乙 所示的兩條紙帶 和 紙帶的加速度大 填 或 其加速度大小為 答案 2 2 5m s2 評分細(xì)則 每小問各5分 共10分 失分警示 1 錯誤的認(rèn)為驗證機械能守恒定律需要測質(zhì)量 2 讀數(shù)時未估讀 搶分策略 1 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系實驗時需考慮F m a三者的測量 用鉤碼的重力作為小車所受的合力 用打點計時器打出的紙帶計算加速度 故應(yīng)選BDE 2 記錄各點讀數(shù) 求出相鄰的相等時間內(nèi)的位移量 x 利用 x aT2求加速度