《（A版）2019版高考物理一輪復習 考點考法 第14章 力學實驗課件 新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（A版）2019版高考物理一輪復習 考點考法 第14章 力學實驗課件 新人教版.ppt（123頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第14章力學實驗 力學基本儀器的使用 實驗四驗證牛頓運動定律 力學基本儀器的使用 必備知識全面把握核心方法重點突破考法1刻度尺的讀數(shù)考法2彈簧測力計及其使用考法3停表考法4打點計時器 必備知識全面把握 1 毫米刻度尺定義 長度測量的基本工具是刻度尺 其分度值一般為1mm 此時叫作毫米刻度尺 毫米刻度尺可精確讀到毫米位 估讀到mm位 能讀取十分之幾毫米 讀數(shù)若以mm為單位 則小數(shù)點后有1位有效數(shù)字 讀數(shù)時估讀的 0 不能舍棄 2 彈簧測力計 1 原理 根據(jù)胡克定律F kx 在彈性限度內(nèi) 由于彈力的大小與彈簧的形變量成正比 所以彈簧測力計的刻度線是均勻的 2 注意事項 所測力不要超過彈簧測力計的量程 實際測量時 要使彈簧測力計內(nèi)彈簧的伸長方向跟拉力的方向在一條直線上 讀數(shù)時眼睛要正視刻度 必備知識全面把握 3 停表 1 外殼按鈕 使指針啟動 停止和回零 2 表盤刻度 如圖所示 長針是秒針 指示大圓周的刻度 其分度值一般是0 1s 秒針轉(zhuǎn)一圈是30s 短針是分針 其常見分度值為0 5min 4 打點計時器打點計時器是利用交流電驅(qū)動振針振動 或產(chǎn)生電火花 在紙帶上留下點跡的儀器 根據(jù)打點頻率和交流電頻率相等 可以從點的數(shù)目上算出對應(yīng)的時間 力學基本儀器的使用 核心方法重點突破 考法1刻度尺的讀數(shù) 河南南陽一中2016模擬 探究加速度與物體質(zhì)量 物體受力的關(guān)系的實驗中 打出了一條紙帶 從比較清晰的點起 每5個點取一個計數(shù)點 用刻度尺測量計數(shù)點間的距離如圖所示 從圖中所給的刻度尺上讀出A B兩點間的距離s1 cm 例1 解析 刻度尺的分度值是1mm 讀數(shù)應(yīng)包括準確值和估計值 A點對應(yīng)1 00cm B點對應(yīng)1 70cm 則A B兩點間的距離s1 1 70cm 1 00cm 0 70cm 答案 0 70用刻度尺測量時需要注意 1 要使刻度尺的刻度線緊貼被測物體 眼睛應(yīng)正對刻度線讀數(shù) 以避免視差 2 用零刻度線在端頭的刻度尺測量時 為了防止因端頭磨損而產(chǎn)生誤差 常選擇刻度尺上的某一整刻度線為測量起點 測量的長度等于被測物體的兩個端點在刻度尺上的讀數(shù)之差 答案 見解析 例1 考法2彈簧測力計及其使用 安徽江淮名校2016聯(lián)考 某同學用如圖所示的實驗裝置驗證力的平行四邊形定則 彈簧測力計A掛于固定點P 下端用細線掛一重物M 彈簧測力計B的一端用細線系于O點 手持另一端向左拉 使結(jié)點O靜止在某位置 分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù) 并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向 例2 1 本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N 圖中A的示數(shù)為 N 2 下列不必要的實驗要求是 請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母 A 應(yīng)測量重物M所受的重力B 彈簧測力計應(yīng)在使用前校零C 拉線方向應(yīng)與木板平面平行D 改變拉力 進行多次實驗 每次都要使O點靜止在同一位置 例2 解析 1 彈簧測力計上每1N被分成5格 則1格就表示0 2N 指針落在3N到4N的第3格處 所以讀數(shù)為3 6N 2 實驗通過作出三個力的圖示來驗證力的平行四邊形定則 因此重物的重力必須要知道 選項A正確 彈簧測力計在使用前必須校零 選項B正確 拉線方向必須與木板平面平行 這樣才能確保力的大小和方向的準確性 選項C正確 多次實驗時沒有必要保持O點每次都在同一位置 選項D錯誤 符合題意 答案 1 3 6 2 D 答案 見解析 例2 考法3停表 浙江富陽2016期末 在做 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 的實驗中 用游標卡尺測得擺球的直徑如圖甲 可讀得擺球直徑d mm 用停表測得單擺完成n次全振動的時間如圖乙所示 則停表的示數(shù)t s 例3 解析 由圖甲所示游標卡尺可知 主尺的示數(shù)是19mm 游標尺的示數(shù)是7 0 1mm 0 7mm 則擺球直徑d 19mm 0 7mm 19 7mm 停表大盤讀數(shù)為30s 小盤讀數(shù)為22 0s 總讀數(shù)為52 0s 答案 19 752 0 說明 實驗室里常用的計時工具是停表 機械停表和電子停表 電子停表的準確值可以達到0 01s 機械停表 又稱秒表 由暫停按鈕 發(fā)條柄頭 指針等組成 機械停表在讀數(shù)時 要分別讀出分 小盤 轉(zhuǎn)一圈是15分鐘 和秒 大盤 轉(zhuǎn)一圈為30s或60s 并將它們相加 它的準確值為0 1s 答案 見解析 例3 考法4打點計時器 廣東臺山2016聯(lián)考 電磁打點計時器是一種使用 電源的計時儀器 它的工作電壓是 V 當電源頻率是50Hz時 它每隔 s打一次點 打點時應(yīng)先 再 例4 解析 電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器 工作電壓是4 6V 當電源頻率是50Hz時 它每隔0 02s打一次點 打點時先接通電源 再釋放紙帶 答案 交流4 60 02接通電源釋放紙帶 例4 第14章 必備知識全面把握核心方法重點突破考法5實驗原理和實驗步驟考法6利用勻變速直線運動測定動摩擦因素考法7光電門的應(yīng)用考法8利用其他方法研究勻變速直線運動 實驗1研究勻變速直線運動 必備知識全面把握 1 實驗?zāi)康?1 練習使用打點計時器 學會用打過點的紙帶研究物體的運動 2 掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法 3 測定勻變速直線運動的加速度 4 能正確分析紙帶 用圖像法和逐差法處理數(shù)據(jù) 必備知識全面把握 2 實驗原理測定物體做勻變速直線運動最基本的是測出位移和時間的關(guān)系 運用勻變速直線運動的規(guī)律 對紙帶數(shù)據(jù)進行處理 如圖所示 從計數(shù)點 0 開始每隔4個點記一個計數(shù)點 x1 x2 xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離 x是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差 即 x1 x2 x1 x2 x3 x2 T是兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔由運動學公式x1 v0T aT2 x2 v1T aT2 x3 v2T aT2 得 x x2 x1 aT2 T是恒量 當a為恒量時 x也為恒量 即做勻變速直線運動的物體的 x必為恒量 它是判斷物體是否做勻變速直線運動的必要條件 若物體做勻變速直線運動 其判斷條件是 1 x x2 x1 x3 x2 xn xn 1 恒量 2 x 2x1 x1為從開始運動到第一個計數(shù)點之間的距離 必備知識全面把握 3 實驗器材打點計時器 紙帶 復寫紙片 低壓交流電源 小車細繩 一端附有滑輪的長木板 刻度尺 鉤碼 兩根導線 必備知識全面把握 4 實驗步驟 1 把附有定滑輪的長木板放在實驗桌上 并使滑輪伸出桌面 把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端 連接好電路 再把一條細繩拴在小車上 細繩跨過滑輪 下邊掛上合適的鉤碼 把紙帶穿過打點計時器 并把它的一端固定在小車的后面 實驗裝置如圖所示 2 把小車停在靠近打點計時器處 接通電源后 放開小車 讓小車拖著紙帶運動 打點計時器就在紙帶上打下一系列的點 換上新紙帶 重復多次 3 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶 舍掉開頭比較密集的點 在后邊便于測量的地方找一個起始點 并把每打5個點的時間作為時間的單位 即T 0 02 5s 0 1s 把選好的開始點記為0 第六個點作為計數(shù)點1 依次標出記數(shù)點2 3 4 5 6 兩相鄰計數(shù)點間的距離用刻度尺測出 分別記為x1 x2 x6 必備知識全面把握 5 由紙帶求物體加速度的方法 1 逐差法 根據(jù)x4 x1 x4 x3 x3 x2 x2 x1 3a1T2 同理有x5 x2 x6 x3 3a2T2 求出a1 a2 再算出a1 a2 的平均值 這就是我們所求的勻變速直線運動的加速度 2 v t圖像法 由公式可得vn 即v1 由公式求得物體在打點1 點2 點n時的瞬時速度 注 點1 點2 點n為計數(shù)點 再作出v t圖像 如圖 圖線的斜率即為該物體做勻變速直線運動的加速度 必備知識全面把握 6 注意事項 1 調(diào)整滑輪架的角度 使紙帶 細繩與木板面平行 2 實驗時 應(yīng)讓小車從靠近打點計時器處開始運動 3 應(yīng)先接通電源 待計時器工作穩(wěn)定后 再放開小車 當小車停止運動時 應(yīng)及時斷開電源然后取下紙帶 4 要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱 防止撞壞鉤碼 5 要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋塊 防止小車掉在地上或撞壞滑輪 6 牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當 使小車的加速度適當大些 可以減小長度的測量誤差 選紙帶上的計數(shù)點時 以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7 8個計數(shù)點為宜 7 紙帶運動時 不要讓紙帶與打點計時器的限位孔之間存在摩擦 8 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶 舍掉開頭比較密集的點 適當選取計數(shù)點 實驗1 核心方法重點突破考法5實驗原理和實驗步驟 例1 A 細線必須與長木板平行B 先接通電源再釋放小車C 小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D 平衡小車與長木板間的摩擦力 注 實驗中考查最多的是求某點的瞬時速度和物體加速度以及判斷物體是否做勻變速直線運動 天津理綜2016 9 2 12分 某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動 實驗中 必要的措施是 他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上 得到一條紙帶 打出的部分計數(shù)點如圖所示 每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點 圖中未畫出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 則小車的加速度a m s2 要求充分利用測量的數(shù)據(jù) 打點計時器在打B點時小車的速度vB m s 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 例1 解析 為了減小誤差 細線必須與長木板平行 選項A正確 凡是使用打點計時器的實驗 都是先接通電源后釋放紙帶 選項B正確 本實驗無須滿足小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量 也無須平衡摩擦力 選項C D錯誤 根據(jù)逐差法得加速度a 0 80m s2 打點計時器打B點時小車的速度vB 0 40m s 答案 AB 0 800 40 反思 本實驗的原理是通過測量得到相等時間內(nèi)物體的不同位移 從而求出加速度 進行考查時 題目在時間的測量上以及數(shù)據(jù)處理的方面都比課本實驗有所變化和提高 比如使用頻閃照相閃光時間間隔相等的特點代替打點計時器 或者直接使用光電門測物體以不同速度經(jīng)過光電門的時間來求得加速度等 答案 見解析 例1 一般給出紙帶 要求根據(jù)紙帶判斷物體做什么運動 或者判斷物體是否做勻變速直線運動 解決方法一般是 首先確定相鄰兩計數(shù)點間的距離x1 x2 x3 xn 據(jù)此求出位移差 x x1 x2 x1 x2 x3 x2 x3 x4 x3 xn xn 1 xn 若 x1 x2 x3 xn 則表示物體做勻變速直線運動 1 物體運動情況判斷 一般給出紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù) 要求計算打某些點 兩端點除外 的瞬時速度 首先確定相鄰兩計數(shù)點間的距離x1 x2 x3 xn和相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T 根據(jù)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解 v1 v2 vn 如圖 vB 2 速度的計算方法 1 選擇一條點跡清晰的理想紙帶 適當舍棄開頭密集部分 適當選取計數(shù)點 弄清楚所選的時間間隔T 要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點 一般在紙帶上每隔四個點取一個計數(shù)點 即每5個點取一個計數(shù)點 時間間隔為T 0 02 5s 0 1s 2 測距離時不要分段測量 讀數(shù)時要注意有效數(shù)字的要求 計算a時要注意用逐差法 以減小誤差 3 計算打某計數(shù)點的瞬時速度和加速度時 注意兩點 長度單位要換算成國際單位制單位 計算結(jié)果要與題中要求的有效數(shù)字位數(shù)吻合 3 處理實驗數(shù)據(jù)時 注意以下幾點 考法6利用勻變速直線運動測定動摩擦因數(shù) 課標全國 2015 22 6分 某同學用圖甲所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù) 已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz 物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖乙所示 圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離 例2 1 物塊下滑時的加速度a m s2 打C點時物塊的速度vC m s 2 已知重力加速度大小為g 為求出動摩擦因數(shù) 還必須測量的物理量是 填正確答案標號 A 物塊的質(zhì)量B 斜面的高度C 斜面的傾角 注 在研究勻變速直線運動的實驗中 往往要求根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出加速度 在此基礎(chǔ)上結(jié)合牛頓第二定律 測出物體間的動摩擦因數(shù) 試題難度不大 解析 1 由逐差法可得 a 3 25m s2 在勻變速直線運動中 由得 vC 1 79m s 2 斜面上物塊的加速度a gsin gcos 可知選項C正確 答案 1 3 251 79 2 C 反思 1 處理此類實驗的關(guān)鍵有兩點 一是巧妙利用紙帶 求出物體運動的加速度 二是對物體進行受力分析 根據(jù)實際情況列出牛頓第二定律的方程 求出動摩擦因數(shù) 2 求解動摩擦因數(shù)要注意三個問題 一是會利用逐差法計算出加速度 二是正確進行受力分析 例2 考法7光電門的使用 課標全國 2017 22 6分 某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度 瞬時速度和加速度之間的關(guān)系 使用的器材有 斜面 滑塊 長度不同的矩形擋光片 光電計時器 例3 實驗步驟如下 如圖 a 將光電門固定在斜面下端附近 將一擋光片安裝在滑塊上 記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑 當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時 用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間 t 用 s表示擋光片沿運動方向的長度 如圖 b 所示 v表示滑塊在擋光片遮住光線的 t時間內(nèi)的平均速度大小 求出v 注 光電門利用物體經(jīng)過光電門時遮光片擋光 記錄下通過的時間 由于遮光片很窄 可以用遮光片寬度除以時間作為物體通過時的瞬時速度 由此可以來求解一些有關(guān)速度和加速度的問題 例3 將另一擋光片換到滑塊上 使滑塊上的擋光片前端與 中位置相同 令滑塊由靜止開始下滑 重復步驟 多次重復步驟 利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出v t圖 如圖 c 所示 完成下列填空 1 用a表示滑塊下滑的加速度大小 用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小 則v與vA a和 t的關(guān)系式為v 2 由圖 c 可求得 vA cm s a cm s2 結(jié)果保留3位有效數(shù)字 解析 1 t時間內(nèi)的平均速度等于其中間時刻的瞬時速度 所以v vA a 2 圖 c 的縱截距等于vA 由圖可知vA 52 1cm s 圖 c 中直線的斜率k k 8 125cm s2 所以a 16 3cm s2 答案 1 vA a 2 52 116 3 例3 例4 大綱全國2014 22 6分 現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動 在一小物塊沿斜面向下運動的過程中 用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示 拍攝時頻閃頻率是10Hz 通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1 x2 x3 x4 已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s 數(shù)據(jù)如下表所示 重力加速度大小g取9 80m s2 單位 cm 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 完成下列填空 1 物塊的加速度a m s2 保留三位有效數(shù)字 2 因為 可知斜面是粗糙的 解析 1 根據(jù)逐差法可求得物塊的加速度為a 4 30m s2 2 若斜面是光滑的 小物塊下滑的加速度為a 5 88m s2 由于物塊的加速度a小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度a 所以斜面是粗糙的 答案 1 4 30 2 物塊加速度小于5 88m s2 或 物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑時的加速度 例4 課標全國 2017 22 5分 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動 用自制 滴水計時器 計量時間 實驗前 將該計時器固定在小車旁 如圖 a 所示 實驗時 保持桌面水平 用手輕推一下小車 在小車運動過程中 滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴 圖 b 記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置 已知滴水計時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴 例5 1 由圖 b 可知 小車在桌面上是 填 從右向左 或 從左向右 運動的 2 該小組同學根據(jù)圖 b 的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動 小車運動到圖 b 中A點位置時的速度大小為 m s 加速度大小為 m s2 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 解析 1 小車受到摩擦力作用做減速運動 水滴間距離逐漸減小 故小車從右向左運動 2 滴水的時間間隔T s s 小車運動到A點時的速度v m s 0 19m s 小車的加速度a m s2 0 037m s2 答案 1 從右向左 2 0 190 037 反思 利用頻閃法或其他代替打點計時器的計時方法 數(shù)據(jù)處理與紙帶是類似的 都是具有相同的時間間隔 計算瞬時速度的方法 某一過程中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度 即vn 求加速度的方法 原理為 x aT2 如果有多段數(shù)據(jù) 且x2 x1 x3 x2 x4 x3 不相等 一般采用逐差法 如a 例5 第14章 實驗2探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 必備知識全面把握核心方法重點突破考法9實驗步驟和數(shù)據(jù)處理考法10圖像法分析實驗數(shù)據(jù)考法11楊氏模量的考查 必備知識全面把握 1 實驗?zāi)康?1 探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系 2 學會利用圖像法研究兩個物理量之間的關(guān)系 2 實驗原理彈簧因受到拉力會伸長 平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和受到的拉力大小相等 彈簧的伸長量越大 彈力也就越大 可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力 用刻度尺測量彈簧的伸長量 3 實驗器材彈簧 鐵架臺 鐵夾 刻度尺 鉤碼 必備知識全面把握 5 數(shù)據(jù)處理本實驗進行數(shù)據(jù)處理時 可以采取寫出曲線所代表的函數(shù)表達式的方式 也可以采取畫F 彈力 x 伸長量 圖像的方式 兩種方式均可充分說明彈簧的彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系 6 實驗結(jié)論彈簧發(fā)生彈性形變時 彈力的大小跟彈簧伸長 或縮短 的長度成正比 即F kx 比例系數(shù)k叫作彈簧的勁度系數(shù) 必備知識全面把握 7 注意事項 1 胡克定律的適用范圍是彈簧在彈性限度內(nèi) 所以在彈簧下懸掛鉤碼的重力不要太大 以防超過彈簧的彈性限度 2 每次所掛鉤碼的質(zhì)量差稍大一些 從而使坐標系上描的點間距稍大些 這樣作出的圖線更精確 3 測彈簧長度時 一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量 以免增大誤差 4 胡克定律中的x是指彈簧的形變量 不是指彈簧的總長 測量時應(yīng)特別注意 8 誤差分析本實驗誤差的主要來源于讀數(shù)誤差和作圖誤差 讀數(shù)時眼睛一定要平視 要按照規(guī)定正確讀數(shù)和記錄 實驗2 核心方法重點突破考法9實驗步驟和數(shù)據(jù)處理 注 本實驗中測量彈簧原長時必須豎直懸掛靜止后再測量長度 否則彈簧自身的重力會使彈簧伸長 從而影響測量彈簧受力后對應(yīng)的伸長量 福建理綜2015 19 1 6分 某同學做 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 的實驗 圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度 其示數(shù)為7 73cm 圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度 此時彈簧的伸長量 l為 cm 例1 例1 本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力 關(guān)于此操作 下列選項中規(guī)范的做法是 填選項前的字母 A 逐一增掛鉤碼 記下每增加一個鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼的總重B 隨意增減鉤碼 記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重 圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量 l與彈力F的關(guān)系圖線 圖線的AB段明顯偏離直線OA 造成這種現(xiàn)象的主要原因是 解析 由圖乙可知 彈簧長度為14 66cm 因此彈簧伸長量為 l 14 66cm 7 73cm 6 93cm 規(guī)范的做法是逐一增掛鉤碼 記錄每增加一個鉤碼標尺的刻度值和對應(yīng)的鉤碼質(zhì)量 按這樣的規(guī)律增加鉤碼容易探究彈力與伸長量的關(guān)系 而且不會一開始就超過彈簧的彈性限度 才能繼續(xù)后面的實驗 如果隨意增加鉤碼 可能會造成一開始就超過彈簧的彈性限度 使后面實驗無法進行 超過彈簧的彈性限度時 彈簧彈力與伸長量不再成正比關(guān)系 會造成圖線偏離直線OA的現(xiàn)象 答案 6 93 6 92 6 94 A 超過彈簧的彈性限度 例1 在 探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 中 首先要找到該實驗的基本實驗原理 然后圍繞這個原理出發(fā) 結(jié)合實驗步驟 利用胡克定律F kx求解 應(yīng)注意以下幾個問題 1 每次增減鉤碼測量有關(guān)長度時 均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài) 否則 彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等 2 在彈簧下端增加鉤碼時 注意不要超過彈簧的彈性限度 3 測量有關(guān)長度時 應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0 實際總長l及伸長量x三者之間的不同 明確三者之間的關(guān)系 4 記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力與彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位 5 測彈力和長度時 注意按讀數(shù)原則讀 注意有效數(shù)字的位數(shù) 如 毫米刻度尺要讀到0 1mm 考法10圖像法分析實驗數(shù)據(jù) 課標全國 2014 23 9分 某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度 圈數(shù) 的關(guān)系 實驗裝置 甲 如圖甲所示 一均勻長彈簧豎直懸掛 7個指針P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6分別固定在彈簧上距懸點0 10 20 30 40 50 60圈處 通過旁邊豎直放置的刻度尺 可以讀出指針的位置 P0指向0刻度 設(shè)彈簧下端未掛重物時 各指針的位置記為x0 掛有質(zhì)量為0 100kg的砝碼時 各指針的位置記為x 測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示 n為彈簧的圈數(shù) 取重力加速度為9 80m s2 已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60 整個彈簧的自由長度為11 88cm 例2 1 將表中數(shù)據(jù)補充完整 2 以n為橫坐標 1 k為縱坐標 在圖乙給出的坐標紙上畫出1 k n圖像 3 圖乙中畫出的直線可以近似認為通過原點 若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧 該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系表達式為k N m 該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0 單位為m 的關(guān)系表達式為k N m 3 由圖線可得其斜率為故直線滿足 即k N m 在之間均可 由于60匝彈簧總長度為11 88cm 則n匝彈簧的長度l0滿足代入N m 得N m 在之間均可 答案 1 81 7 0 0122 2 如圖所示 3 N m 在之間均可 N m 在之間均可 解析 1 N m 81 7N m 故m N 0 0122m N 2 1 k n圖像如圖所示 例2 點撥 例2 1 根據(jù)測量數(shù)據(jù) 畫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系圖線 或彈力與彈簧長度的關(guān)系圖線 圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù) 彈力與彈簧長度的關(guān)系圖線在橫軸上的截距為彈簧的原長 2 根據(jù)鉤碼質(zhì)量與彈簧伸長量的關(guān)系圖線 或鉤碼質(zhì)量與彈簧長度的關(guān)系圖線 得出彈簧的勁度系數(shù)和彈簧原長 3 利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)要做到三個明確 一是明確圖像斜率的求法 二是明確各物理量的單位要統(tǒng)一 三是明確所畫的點不一定正好都落在同一條直線上 但要使點均勻分布在直線兩側(cè) 考法11楊氏模量的考查 江西師大附中2017模擬 橡皮筋也像彈簧一樣 在彈性限度內(nèi) 伸長量x與彈力F成正比 即F kx k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L 橫截面積S有關(guān) 理論與實踐都表明k Y 其中Y是一個由材料決定的常數(shù) 材料力學上稱之為楊氏模量 1 在國際單位制中 楊氏模量Y的單位應(yīng)該是 A NB mC N mD Pa 例3 2 有一段橫截面是圓形的橡皮筋 應(yīng)用如圖所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值 首先利用刻度尺測得橡皮筋的長度L 20 00cm 利用測量工具a測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D 4 000mm 那么測量工具a應(yīng)該是 3 作出橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的圖像 由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k N m 4 這種橡皮筋的Y值等于 Y的數(shù)值保留一位有效數(shù)字 解析 例3 1 根據(jù)表達式得 已知k的單位是N m L的單位m S的單位是m2 所以Y的單位是N m2 也就是Pa D正確 2 由讀數(shù)精確到0 001mm 可知測量橡皮筋未受到拉力時的直徑用的是螺旋測微器 3 根據(jù)F kx可知 圖像的斜率大小等于勁度系數(shù)大小 由圖像求出勁度系數(shù)大小為k N m 312 5N m 4 根據(jù)可得Pa 5 106Pa 答案 1 D 2 螺旋測微器 3 312 5 4 5 106Pa 第14章 實驗3驗證力的平行四邊形定則 必備知識全面把握核心方法重點突破考法12對作圖 實驗結(jié)論及實驗設(shè)計的考查考法13變換實驗器材 步驟 數(shù)據(jù)的處理方法 必備知識全面把握 1 實驗?zāi)康尿炞C互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則 2 實驗原理 如圖所示 將橡皮條一端固定 用互成角度的兩個力F1 F2拉橡皮條 記下結(jié)點位置O 結(jié)點受三個共點力作用而處于平衡狀態(tài) 則F1 F2的合力必與橡皮條的拉力平衡 改用一個拉力F 使結(jié)點仍到O點 則F 必與F1 F2的合力等效 以F1 F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F 比較F 與F的大小和方向 以驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則 必備知識全面把握 3 實驗器材方木板 白紙 彈簧測力計兩只 三角板 刻度尺 圖釘若干 細芯鉛筆 橡皮條 細繩套兩個 4 實驗步驟 1 用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上 2 用圖釘把橡皮條的一端固定在A點 橡皮條的另一端拴上兩個細繩套 必備知識全面把握 3 用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套 互成角度地拉橡皮條 將結(jié)點拉到某一位置O 如圖所示 記錄兩只彈簧測力計的讀數(shù) 用鉛筆描下O點的位置及此時兩個細繩套的方向 4 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩套方向畫直線 按選定的標度作出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1 F2的力的圖示 并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形 過O點畫平行四邊形的對角線 即為合力F的圖示 5 只用一只彈簧測力計鉤住細繩套 把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O 記下彈簧測力計的讀數(shù)F 和細繩套的方向 用刻度尺從O點按選定的標度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F 的圖示 6 比較一下 力F 與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向 7 改變兩個力F1 F2的大小和夾角 重復實驗兩次 必備知識全面把握 5 注意事項 1 同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是將兩只彈簧測力計鉤好后對拉 若兩只彈簧測力計在對拉的過程中 讀數(shù)相同 則可選 若不同 應(yīng)另換直至相同為止 使用時彈簧測力計要與木板面平行 2 在同一實驗中 結(jié)點O的位置一定要相同 3 在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下 應(yīng)使拉力盡量大一些 以減小誤差 4 用兩只彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時 角度不宜太大也不宜太小 以60 100 為宜 5 畫力的圖示時 應(yīng)選定適當?shù)臉硕?盡量使圖畫得大一些 但也不要太大而畫出紙外 要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 6 由作圖法得到的F和實際測得的F 不可能完全相同 但在誤差允許的范圍內(nèi)F和F 相同即可認為是定則得到驗證 實驗3 核心方法重點突破 考法12對作圖 實驗結(jié)論及實驗設(shè)計的考查 驗證力的平行四邊形定則是高中物理中最重要的力學實驗 它涉及彈簧測力計的使用和物理學上分析問題常用的作圖法 本實驗主要考查讀出彈簧測力計的示數(shù) 根據(jù)平行四邊形定則作出合力 比較合力F與用一個彈簧測力計時力F 大小 方向的關(guān)系 實驗注意事項 實驗操作規(guī)范等 例1 山東理綜2015 21 10分 某同學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 部分數(shù)據(jù)如下表所示 例1 找出 中F 2 50N時橡皮筋兩端的位置 重新標記為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角度同時拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達到O點 將兩筆尖的位置標記為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)在圖丙給出的坐標紙上畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 2 測得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為 N 3 根據(jù)給出的標度 在圖丁上作出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 丙 丁 解析 例1 1 作出F l圖像 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知 力F為零時 橡皮筋長度即為l0 由圖戊可得l0為10 0cm 2 由圖戊可求得圖像斜率即橡皮筋的勁度系數(shù)k 50 0N m 根據(jù)OA OB長度可求橡皮筋中的彈力F k l 50 0 6 00 7 60 10 0 10 2N 1 80N 即FOA F 1 80N 3 如圖己所示 4 在兩個力和一個力作用效果相同的情況下 由平行四邊形求得的力F 和一個力FOO 作用時比較 即可驗證平行四邊形定則 答案 1 如圖戊所示10 0 9 8 9 9 10 1均正確 2 1 80 1 70 1 90均正確 3 如圖己所示 4 FOO 考法13變換實驗器材 步驟 數(shù)據(jù)的處理方式在驗證力的平行四邊形定則的實驗中 試題往往避開課本中固定的實驗?zāi)Ｊ?另辟蹊徑 通過變換實驗裝置 變換操作方法 達到驗證實驗的目的 靈活考查學生利用課本知識解決實際問題的能力 例2 課標全國 2017 22 6分 某探究小組做 驗證力的平行四邊形定則 實驗 將畫有坐標軸 橫軸為x軸 縱軸為y軸 最小刻度表示1mm 的紙貼在水平桌面上 如圖 a 所示 將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點 位于圖示部分之外 另一端P位于y軸上的A點時 橡皮筋處于原長 1 用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O 此時拉力F的大小可由測力計讀出 測力計的示數(shù)如圖 b 所示 F的大小為 N 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋P端回到A點 現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋 再次將P端拉至O點 此時觀察到兩個拉力分別沿圖 a 中兩條虛線所示的方向 由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1 4 2N和F2 5 6N i 用5mm長度的線段表示1N的力 以O(shè)為作用點 在圖 a 中畫出力F1 F2的圖示 然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合 ii F合的大小為 N F合與拉力F的夾角的正切值為 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi) 則該實驗驗證了力的平行四邊形定則 解析 例2 1 由題圖可知 F的大小為4 0N 2 i 根據(jù)題意畫出F1 F2的圖示 如圖所示 F1用長為21mm的線段表示 F2用長為28mm的線段表示 ii 根據(jù)圖示 測得合力F合的長度為20mm 則F合的大小為4 0N 利用作圖法可得 F合與F夾角的正切值為0 05 答案 1 4 0 2 i 圖見解析 ii 4 00 05 第14章 實驗4驗證牛頓定律 必備知識全面把握核心方法重點突破考法14實驗步驟及數(shù)據(jù)處理考法15實驗誤差分析考法16結(jié)合運動學公式 牛頓第二定律測定動摩擦因數(shù) 必備知識全面把握 1 實驗?zāi)康?1 用控制變量法探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 2 用圖像處理數(shù)據(jù) 2 實驗方法由于本實驗要探究a F和m三者的定量關(guān)系 因而需要采用控制變量的方法分三步進行 一是保持物體的質(zhì)量不變 測量物體在不同的力的作用下的加速度 研究加速度與力的關(guān)系 二是保持所受的力不變 測量不同質(zhì)量的物體在同樣的力的作用下的加速度 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 最后再將這兩者綜合起來 3 實驗器材打點計時器 紙帶及復寫紙片 小車 一端附有定滑輪的長木板 小盤和砝碼 細繩 低壓交流電源 兩根導線 天平 帶有一套砝碼 刻度尺 小桶 細砂 4 實驗步驟 1 用天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和M 把數(shù)值記錄下來 2 按圖所示把實驗器材安裝好 但是不要把懸掛小桶的細繩系在小車上 即不給小車加牽引力 4 實驗步驟 3 在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板 反復移動薄木板的位置 直至小車在長木板上運動時能保持勻速直線運動狀態(tài) 這時小車拖著紙帶運動受到的摩擦力恰好與小車所受的重力在長木板方向上的分力大小相等 4 把細繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小桶 先接通電源再放開小車 打點計時器在紙帶上打下一系列的點 打完點后切斷電源 取下紙帶 在打點紙帶上標上紙帶號碼 5 保持小車的質(zhì)量不變 在小桶內(nèi)分別放入質(zhì)量為m m m 的細砂重復步驟 4 把m m m 的數(shù)值均記錄在紙帶上 或表格內(nèi) 6 在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分 按逐差法算出每條紙帶對應(yīng)的加速度 7 用縱坐標表示加速度a 橫坐標表示作用力F 作用力的大小F等于小桶和細砂的總重力 根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應(yīng)的點 若這些點在一條過原點的直線上 便證明了加速度與作用力成正比 即或a F 8 保持細砂和小桶的質(zhì)量不變 在小車上依次加砝碼 也需做好記錄 重復上述步驟 4 和 6 用縱坐標表示加速度 橫坐標表示小車及砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) 在坐標平面上根據(jù)實驗結(jié)果畫出相應(yīng)的點 如果這些點在一條直線上 就證明加速度與質(zhì)量成反比 即或a 5 數(shù)據(jù)處理 1 探究加速度與力的關(guān)系以a為縱坐標 F為橫坐標 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點 如果這些點在一條過原點的直線上 說明a與F成正比 如圖甲所示 2 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 a與m成反比 實際上就是 a與成正比 如果以a為縱坐標 為橫坐標建立坐標系 如圖乙所示 根據(jù)圖像是不是過原點的直線 就能判斷a是不是與質(zhì)量m成反比 6 實驗結(jié)論在質(zhì)量一定的條件下 物體的加速度與力成正比 在力一定的情況下 物體的加速度與質(zhì)量成反比 7 注意事項 1 在保持小車質(zhì)量不變的條件下 改變小車所受的拉力 可通過改變小桶內(nèi)細砂的質(zhì)量來實現(xiàn) 在保持小車所受拉力不變的條件下 改變小車的質(zhì)量 可通過改變小車內(nèi)砝碼的質(zhì)量來實現(xiàn) 2 實驗中始終要求砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量 前者的總質(zhì)量最好不要超過后者的 只有這樣 砂和桶的總重力才能視為小車受到的拉力 3 本實驗中 小車所受的作用力是指小車所受的合外力 如果不采用一定的辦法平衡小車及紙帶所受的摩擦力 小車所受的合外力就不僅是細繩的拉力 而應(yīng)是細繩的拉力和小車及紙帶所受摩擦力的合力 因此 在探究加速度與外力的關(guān)系時 若不計摩擦力 實驗誤差會較大 若計摩擦力 摩擦力大小的測量又很困難 所以 實驗前必須平衡摩擦力 4 平衡摩擦力時不要掛小桶 但應(yīng)連著紙帶且接通電源 用手給小車一個初速度 如果在紙帶上打出的點的間隔基本上均勻 就表明小車受到的阻力跟它的重力沿長木板方向的分力平衡 5 在每次打過點的紙帶上要注明小車質(zhì)量和拉力數(shù)值 以免在分析數(shù)據(jù)時造成錯誤 實驗4 核心方法重點突破 考法14實驗步驟及數(shù)據(jù)處理 課標全國 2016 23 10分 某物理課外小組利用圖 a 中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系 圖中 置于實驗臺上的長木板水平放置 其右端固定一輕滑輪 輕繩跨過滑輪 一端與放在木板上的小滑車相連 另一端可懸掛鉤碼 本實驗中可用的鉤碼共有N 5個 每個質(zhì)量均為0 010kg 實驗步驟如下 1 將5個鉤碼全部放入小車中 在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊 使小車 和鉤碼 可以在木板上勻速下滑 2 將n 依次取n 1 2 3 4 5 個鉤碼掛在輕繩右端 其余N n個鉤碼仍留在小車內(nèi) 用手按住小車并使輕繩與木板平行 釋放小車 同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s 繪制s t圖像 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a 3 對應(yīng)于不同的n的a值見下表 n 2時的s t圖像如圖 b 所示 由圖 b 求出此時小車的加速度 保留兩位有效數(shù)字 將結(jié)果填入下表 4 利用表中的數(shù)據(jù)在圖 c 中補齊數(shù)據(jù)點 并作出a n圖像 從圖像可以看出 當物體質(zhì)量一定時 物體的加速度與其所受的合外力成正比 5 利用a n圖像求得小車 空載 的質(zhì)量為 kg 保留兩位有效數(shù)字 重力加速度取g 9 8m s 2 6 若以 保持木板水平 來代替步驟 1 下列說法正確的是 填入正確選項前的標號 A a n圖線不再是直線B a n圖線仍是直線 但該直線不過原點C a n圖線仍是直線 但該直線的斜率變大 解析 例1 3 因為小車做初速度為零的勻加速直線運動 故在圖 b 中任選一組數(shù)據(jù)代入公式s at2可得 a 0 40m s2 4 將n 2 3 5時的點描到圖 c 中 再連線 5 根據(jù)牛頓第二定律可得nmg 5 n m M a 代入m 0 010kg n 1 2 3 4 5 以及相應(yīng)的加速度 可得M 0 45kg 6 如果不平衡摩擦力 則滿足nmg f 5 n m M a的形式 所以圖線不過原點 但仍為直線 且由于木板保持水平 隨著n增大 小車和鉤碼的總質(zhì)量減小 導致該直線的斜率變大 選項B C正確 答案 3 0 40 0 37 0 49 4 如圖所示 5 0 45 6 BC 考法15實驗誤差分析 課標全國 2014 22 6分 某同學利用圖甲所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖 如圖乙所示 實驗中小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量為200g 實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪 小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到 回答下列問題 1 根據(jù)該同學的結(jié)果 小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 2 由圖乙可知 a m圖線不經(jīng)過原點 可能的原因是 3 若利用本實驗裝置來驗證 在小車質(zhì)量不變的情況下 小車的加速度與作用力成正比 的結(jié)論 并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力 則實驗中應(yīng)采取的改進措施是 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是 解析 例2 1 在本實驗中 小車的加速度 在研究加速度與外力關(guān)系時 保持小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量M不變 若橫軸為鉤碼質(zhì)量m 則當滿足M m時 m可以忽略不計 a m圖像是過原點的直線 當不滿足M m時 斜率將變小 圖像便發(fā)生彎曲 2 圖線沒有過原點 即當掛上鉤碼后繩子有拉力時 小車的加速度還為零 說明存在摩擦力 3 實驗中應(yīng)采取的改進措施有兩個 一個是為了使圖線過原點 調(diào)整軌道的傾斜度以平衡摩擦力 另一個就是小車實際的加速度為 只有當M m時 才有a mg 圖線為直線 所以要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量 答案 1 非線性 2 存在摩擦力 3 調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量 考法16結(jié)合運動學公式 牛頓第二定律測定動摩擦因數(shù) 課標全國 2013 22 7分 圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖 實驗步驟如下 用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M 重物的質(zhì)量m 用游標卡尺測量遮光片的寬度d 用米尺測量兩光電門之間的距離s 調(diào)整輕滑輪 使細線水平 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放 用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間 tA和 tB 求出加速度a 多次重復步驟 求a的平均值a 根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù) 例3 回答下列問題 1 測量d時 某次游標卡尺 主尺的分度值為1mm 的示數(shù)如圖乙所示 其讀數(shù)為 cm 2 物塊的加速度a可用d s tA和 tB表示為a 3 動摩擦因數(shù) 可用M m a和重力加速度g表示為 4 如果細線沒有調(diào)整到水平 由此引起的誤差屬于 填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差 解析 例3 1 由圖可知 游標卡尺的讀數(shù)為0 9cm 12 0 05mm 0 960cm 2 由于由運動學公式得vB2 vA2 2as 聯(lián)立解得 3 由牛頓第二定律得mg FT ma FT Mg Ma 聯(lián)立解得 3 4 系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確 或?qū)嶒灧椒ù致?或?qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的 偶然誤差是由各種偶然因素對實驗者 測量儀器 被測物理量的影響而產(chǎn)生的 細線沒有調(diào)整到水平引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 答案 1 0 960 2 3 3 4 系統(tǒng)誤差 第14章 實驗5探究動能定理 必備知識全面把握核心方法重點突破考法17實驗步驟和注意事項考法18實驗數(shù)據(jù)和實驗誤差分析考法19動能定理的其他應(yīng)用 必備知識全面把握 1 實驗?zāi)康?通過實驗 探究力對物體做的功與物體動能變化的關(guān)系 2 實驗原理探究功與物體動能變化的關(guān)系 可通過改變力對物體做的功 測出力對物體做不同功時物體的速度 為簡化實驗 可將物體初速度設(shè)置為零 如圖所示 通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加 再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v 3 實驗器材 木板 小車 橡皮筋 打點計時器 電源 紙帶等 4 實驗步驟 1 按圖將實驗儀器安裝好 同時平衡摩擦力 2 先用一條橡皮筋做實驗 用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1 設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1 將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3 用兩條橡皮筋做實驗 使橡皮筋被拉伸的長度與第一次相同 這樣橡皮筋對小車做的功為W2 測出小車獲得的速度v2 將數(shù)據(jù)記入表格 4 用三條 四條 橡皮筋做實驗 用同樣的方法測出速度和功 將數(shù)據(jù)記入表格 5 分析數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 5 數(shù)據(jù)處理 6 實驗結(jié)論 先對測量數(shù)據(jù)進行估計或者作W v草圖 大致判斷兩個量可能是什么關(guān)系 如果認為很可能是W v2 就對每一個速度值算出它的二次方值 然后以W為縱坐標 v2為橫坐標作圖 不是以v為橫坐標 如果這樣作出的圖像是一條直線 則二者的關(guān)系就滿足W v2 從圖像可知功與物體速度變化的關(guān)系為W v2 7 注意事項 1 實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用 摩擦力對小車做負功 我們研究的是橡皮筋做的功與小車速度的關(guān)系 應(yīng)設(shè)法消除摩擦力的影響 可采用將木板一端墊高的方法來實現(xiàn) 將木板一端墊高 使小車重力沿木板方向的分力與摩擦力相平衡 就能消除摩擦力的影響 2 我們用兩條 三條 橡皮筋進行第2次 第3次 實驗 每次實驗時橡皮筋伸長的長度都應(yīng)保持一致 3 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的 力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可 不必計算出具體數(shù)值 4 處理實驗數(shù)據(jù)時 以橡皮筋對小車做的功W為縱坐標 小車獲得的速度的二次方為橫坐標 以第一次實驗時的功W為單位 作出W v2圖像 分析該圖像 可以得知橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的速度v的二次方的定量關(guān)系 5 打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻 應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計算小車的速度 因為這一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形 實驗5 核心方法重點突破 考法17實驗步驟和注意事項 四川眉山2016一診 某興趣小組利用如圖所示的裝置來探究合外力做的功與物體動能變化的關(guān)系 他們通過改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進行多次實驗 采集多組數(shù)據(jù) 已知將此裝置平衡摩擦力后 小車總是由同一位置由靜止釋放 小車上方固定一寬度為d的擋光板 1 下列關(guān)于操作中的說法 正確的是 A 調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標志是 懸掛物帶動小車在軌道上勻速運動B 實驗時 使懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 就可以近似認為懸掛物的重力等于小車所受拉力C 實驗時 務(wù)必先接通光電門 待其正常工作后 再釋放小車D 多次實驗時 一定要讓小車由靜止釋放 2 本小組同學在實驗中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式 你認為合理的說法是 A 甲同學把小車的末速度 v 作為橫坐標 拉力對小車做的功 W 作為縱坐標 人為畫出該圖線后再分析得出結(jié)論B 乙同學保持懸掛物的質(zhì)量不變 以小車的位移 x 作為縱坐標 以小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標 人為作出圖線后能得出結(jié)論C 丙同學保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標 以小車的末速度的倒數(shù)作為橫坐標 人為作出圖線后能得出結(jié)論D 丁同學保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標 以小車和懸掛物獲得的總動能 m m v2作為橫坐標 人為作出圖線后能得出結(jié)論 3 戊同學對實驗數(shù)據(jù)進行分析 他把小車和懸掛物作為研究對象 懸掛物的重力作為合力 計算出的結(jié)果始終是懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量 即沒能得到 合力對物體做的功等于物體動能的增量 你認為導致此結(jié)果的主要原因是 例1 解析 例1 1 調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標志是 小車在不懸掛重物的情況下在軌道上勻速運動 選項A錯誤 為了使輕繩的拉力可以近似認為等于懸掛物的重力 則要求懸掛物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 選項B正確 實驗時應(yīng)先接通光電門 待其正常工作后 再釋放小車 選項C正確 多次實驗時 要讓小車由靜止釋放 否則不能求出動能的變化量 選項D正確 2 對小車 根據(jù)動能定理得W mv2 應(yīng)把小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標 拉力對小車做的功 W 作為縱坐標 作出的圖像為直線 進而分析得出結(jié)論 選項A錯誤 對小車和懸掛物組成的系統(tǒng) 根據(jù)動能定理得m gx 保持懸掛物的質(zhì)量不變 應(yīng)以小車的位移 x 作為縱坐標 以小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標 作出的圖像為直線 進而分析得出結(jié)論 選項B正確 對小車和懸掛物組成的系統(tǒng) 根據(jù)動能定理得m gx 保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標 以小車和懸掛物獲得的總動能 m m v2作為橫坐標 作出的圖像為直線 進而分析得出結(jié)論 選項C錯誤 D正確 3 由于小車前端到光電門的感光點之間的距離x小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點獲得瞬時速度的位移 所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動能的增量 例1 答案 1 BCD 2 BD 3 小車前端到光電門的感光點之間的距離小于小車從開始運動到擋光板通過光電門的感光點而獲得瞬時速度的位移 考法18實驗數(shù)據(jù)和實驗誤差處理 福建2016聯(lián)考 某同學為探究合力做功與物體動能改變的關(guān)系 設(shè)計了如下實驗 他的操作步驟是 按圖甲擺好實驗裝置 其中小車質(zhì)量M 0 20kg 鉤碼總質(zhì)量m 0 05kg 釋放小車 然后接通打點計時器的電源 電源頻率為f 50Hz 打出一條紙帶 1 他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條 如圖乙所示 把打下的第一點記作0 然后依次取若干個計數(shù)點 相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出 用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為d1 0 041m d2 0 055m d3 0 167m d4 0 256m d5 0 360m d6 0 480m 他把鉤碼重力 當?shù)刂亓铀俣萭 9 8m s2 作為小車所受合力 算出0點到第5計數(shù)點合力做功W J 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 用正確的公式計算打下第5計數(shù)點時小車動能Ek 用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式 并把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量 算得Ek 0 125J 例2 2 由此次實驗探究的結(jié)果 他沒能得到 合力對物體做的功等于物體動能的增量 且誤差很大 通過反思 他認為產(chǎn)生誤差的可能原因如下 其中正確的是 A 沒有使用分度值為1mm的刻度尺測距離是產(chǎn)生此誤差的主要原因B 鉤碼質(zhì)量太大 使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C 沒有平衡摩擦力 使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多D 釋放小車和接通電源的次序有誤 使得動能增量的測量值比真實值偏小 解析 例2 1 小車所受合力做的功W mgd5 0 05 9 8 0 360J 0 176J 打下第5計數(shù)點時小車動能 2 小車所受合外力做的功0 176J大于小車動能的增量0 125J 說明本實驗可能沒有平衡摩擦力 或者沒有滿足鉤碼總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 選項B C正確 答案 1 0 176 2 BC 考法19動能定理的其他應(yīng)用 重慶一中2016二模 用如圖甲所示裝置來探究功和動能變化的關(guān)系 木板上固定兩個完全相同的遮光條A B 用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計C相連 木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上 軌道放在水平桌面上 P為小桶 內(nèi)有沙子 滑輪質(zhì)量 摩擦不計 重力加速度為g 例3 1 實驗中軌道應(yīng)該傾斜一定角度 這樣做的目的是 A 為了使釋放木板后 木板能勻加速下滑B 為了增大木板下滑的加速度C 可使得細線拉力對木板做的功等于合力對木板做的功D 可使得木板在未施加拉力時能勻速下滑 2 用游標卡尺測量遮光條的寬度 如圖乙所示 則遮光條的寬度d cm 3 實驗主要步驟如下 測量木板 遮光條的總質(zhì)量M 測量兩遮光條的距離L 按圖甲正確連接器材 將木板左端與軌道左端對齊 由靜止釋放木板 木板在細線拉動下運動 記錄彈簧測力計示數(shù)F及遮光條B A先后經(jīng)過光電門的時間為t1 t2 則遮光條B A通過光電門的過程中木板動能的變化量 Ek 合外力對木板做功W 用字母M t1 t2 d L F表示 在小桶中增加沙子 重復 的操作 比較W Ek的大小 得出實驗結(jié)論 4 若在本實驗中軌道水平放置 其他條件和實驗步驟不變 假設(shè)木板與軌道之間的動摩擦因數(shù)為 測得多組F t1 t2的數(shù)據(jù) 并得到F與的關(guān)系圖像如圖丙 已知圖像在縱軸上的截距為b 直線的斜率為k 求得 用字母b d L k g表示 解析 例3 1 軌道傾斜一定角度的目的是平衡摩擦力 使Mgsin f 木板連上細線后 細線中拉力等于木板受到的合力 細線的拉力對木板做的功等于合力對木板做的功 故C D正確 2 游標卡尺的讀數(shù)先讀出主尺的讀數(shù)為1mm 游標尺上第14個刻度線與主尺的刻度線對齊 所以讀數(shù)為0 05 14mm 0 70mm 總讀數(shù)為