（全國(guó)通用）2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 考前第4天 力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案

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1、 考前第4天　力學(xué)實(shí)驗(yàn) 考 點(diǎn) 提 煉 1.實(shí)驗(yàn)要點(diǎn) 分類 實(shí)驗(yàn)名稱 裝置圖 常考要點(diǎn) 研究性實(shí)驗(yàn) 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＝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) 探究彈力 和彈簧伸 長(zhǎng)量的關(guān)系 ①考裝置：器材裝配、讀數(shù) ②考作圖：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作相關(guān)圖線 ③考計(jì)算：根據(jù)F－x或F－l或m－x圖象求k 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)

2、證性實(shí)驗(yàn) 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 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 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 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

3、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 2.物理量的測(cè)量方法 待測(cè)量 測(cè)量工具 方法說(shuō)明 長(zhǎng)度 刻度尺 毫米刻度尺精度為1 mm，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到0.1 mm 游標(biāo)卡尺 ①讀數(shù)方法：測(cè)量值＝主尺上指示的毫米數(shù)＋精度×游標(biāo)尺對(duì)齊的格數(shù) ②精度：mm，10分度的游標(biāo)卡尺精度為0.1 mm，20分度的游標(biāo)卡尺精度為0.05 mm，50分度的游標(biāo)卡尺精度為0.02 mm，游標(biāo)卡尺不估讀 螺旋測(cè)微器 ①讀數(shù)方法：測(cè)量值＝主尺上指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻線是否露出)＋精度×轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒上與主尺中心刻

4、線所對(duì)應(yīng)刻度值(注意刻度值要估讀) ②精度：螺旋測(cè)微器精度為0.01 mm 時(shí)間 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ①t＝nT(n表示打點(diǎn)的時(shí)間間隔的個(gè)數(shù)，T表示打點(diǎn)周期) ②打點(diǎn)周期與所接交流電周期相同 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 臨 考 必 做 1.小紅同學(xué)在做“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一薄的金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖1中的示數(shù)，游標(biāo)卡尺所示的金屬圓片直徑的測(cè)量值為________mm，螺旋測(cè)微器所示的金屬圓片厚度的測(cè)量值為________mm。 圖1 解析　根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，該金屬圓片的直徑為49 mm＋3×0.0

5、5 mm＝49.15 mm，根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則，金屬圓片的厚度為4.5 mm＋19.9×0.01 mm＝4.699 mm。 答案　49.15　4.699(4.698～4.702均可) 2.某同學(xué)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取? (1)請(qǐng)完成以下主要實(shí)驗(yàn)步驟：按圖2(a)安裝實(shí)驗(yàn)器材并連接電源；豎直提起系有重物的紙帶，使重物________(填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)計(jì)時(shí)器下端；______________________________________________________________， 使重物自由下落；關(guān)閉電源，取出紙帶；換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (2)圖(b)和(c)

6、是實(shí)驗(yàn)獲得的兩條紙帶，應(yīng)選取________(填“b”或“c”)來(lái)計(jì)算重力加速度。在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下，得到的結(jié)果仍小于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，主要原因是空氣阻力和________________。 圖2 解析　(1)為了使紙帶打下的點(diǎn)多一些，豎直提起懸吊重物的紙帶時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器下端，且應(yīng)先接通電流，再釋放紙帶，使重物自由下落。 (2)重物下落是勻加速運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)選“b”來(lái)計(jì)算重力加速度；重物下落過(guò)程中系統(tǒng)受重力，空氣阻力，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力等。 答案　(1)靠近　先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放紙帶 (2)b　紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間有摩擦 3.為了探

7、究在質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與合力的關(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖3(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，力傳感器可以測(cè)得細(xì)線中的拉力，通過(guò)分析與小車相連的紙帶上打出的點(diǎn)跡可以得出小車的加速度。通過(guò)改變重物的質(zhì)量，得出力傳感器的數(shù)值和對(duì)應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)，可畫出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖(b)所示，取g＝10 m/s2。 圖3 (1)圖線________(填“甲”或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面的情況下得到的。 (2)在用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究在質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與合力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，是否需要滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小

8、于小車的質(zhì)量？答：___________________。 (3)小車的質(zhì)量m＝________kg(保留兩位小數(shù))；小車在水平軌道上運(yùn)動(dòng)所受阻力與重力的比值μ＝________。 解析　(1)由圖線甲可知，在力傳感器讀數(shù)為零，即無(wú)拉力情況下，小車就已經(jīng)獲得了加速度，所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面的情況下得到的。 (2)力傳感器可以測(cè)得細(xì)線中的拉力，因此不需要滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 (3)圖線乙是在軌道水平的情況下得到的a－F圖線，小車在水平軌道上運(yùn)動(dòng)所受阻力f＝μmg。對(duì)小車，由牛頓第二定律得，F(xiàn)－μmg＝ma，解得a＝F－μg，對(duì)照?qǐng)D線乙可知，圖線乙的斜率等于小車質(zhì)量

9、的倒數(shù)，＝1.5 kg－1，解得m＝0.67 kg。圖線的縱截距等于－μg，－μg＝－3 m/s2，可得μ＝0.3。 答案　(1)甲　(2)不需要　(3)0.67　0.3 4.(2017·北京理綜，21)如圖4所示，用質(zhì)量為m的重物通過(guò)滑輪牽引小車，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 圖4 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.直流電源 B.交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.把長(zhǎng)木板右端墊高 B.改變

10、小車的質(zhì)量 在不掛重物且________(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下，輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其它阻力的影響。 A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，測(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖5所示。 圖5 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，拉力對(duì)小車做的功W＝________，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v＝________

11、。 (4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出如圖6所示的v2－W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是________。 圖6 (5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其它阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖中正確反映v2－W關(guān)系的是________。 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源。 (2)平衡摩擦力的方法為將木板一端墊高，使得重力沿木板方向的分力與所有阻力(包括打點(diǎn)過(guò)程中的阻力)平衡，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；判斷小

12、車做勻速直線運(yùn)動(dòng)是根據(jù)紙帶上相鄰點(diǎn)間的距離相等判定，故需計(jì)時(shí)器打點(diǎn)。 (3)拉力大小為mg，O到B位移為x2，根據(jù)功的公式W＝Fx，得W2＝mgx2。由于小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，B點(diǎn)為AC時(shí)間中點(diǎn)，AC段平均速度等于B點(diǎn)瞬時(shí)速度，即v＝。 (4)由v2－W圖象為直線得，v2＝kW＋b，從圖中讀出b＝0.01，在圖中直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，可得k＝4.8，所以v2＝4.8W＋0.01。由等式兩端的物理量單位可知，左側(cè)單位m2·s－2，右側(cè)W單位為J。所以k的單位為＝＝，所以與斜率有關(guān)的物理量是質(zhì)量。 (5)該實(shí)驗(yàn)與教材實(shí)驗(yàn)不同，不是使用不同數(shù)量的橡皮筋，每次測(cè)量一個(gè)速度，而是重物質(zhì)量確定，一次實(shí)驗(yàn)中取不同位置的點(diǎn)，測(cè)量多個(gè)速度。設(shè)小車質(zhì)量為M，以重物與小車整體為研究對(duì)象，則a＝，設(shè)小車滑行x時(shí)速度為v，則v2－0＝2ax?？傻胿2＝·mgx。實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為W＝mgx，所以v2＝·W，m與M為定值，故A正確。 答案　(1)B　(2)A　B　(3)mgx2　 (4)v2＝4.8W＋0.01　質(zhì)量　(5)A - 6 -