高考物理大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 專題七 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新課件.ppt

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專題七實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 高考對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的考查 主要有以下十一個(gè)實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 探究動(dòng)能定理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 測(cè)定金屬的電阻率 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器 描繪小電珠的伏安特性曲線 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 練習(xí)使用多用電表 傳感器的簡(jiǎn)單使用 專題定位 高考除了對(duì)課本中原有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查外 還增加了對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的考查 利用學(xué)生所學(xué)過(guò)的知識(shí) 對(duì)實(shí)驗(yàn)器材或?qū)嶒?yàn)方法加以重組 來(lái)完成新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的考查將逐步取代對(duì)課本中原有的單純學(xué)生實(shí)驗(yàn)的考查 1 熟知各種器材的特性 2 熟悉課本實(shí)驗(yàn) 抓住實(shí)驗(yàn)的靈魂 實(shí)驗(yàn)原理 掌握數(shù)據(jù)處理的方法 熟知兩類誤差分析 應(yīng)考策略 高考題型1探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則 高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 高考題型4探究動(dòng)能定理 欄目索引 第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 高考題型6力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 高考題型1探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 解題方略 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 1 列表法將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格之中 可以分析兩物理量間的定性關(guān)系 2 圖象法根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行作圖 若是曲線應(yīng)平滑 若是直線要讓盡量多的點(diǎn)過(guò)直線 或在直線兩側(cè)均勻分布 3 函數(shù)法往往是根據(jù)圖象得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式 例1 2015 福建理綜 19 某同學(xué)做 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 1 圖1甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)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?biāo)傅臉?biāo)尺刻度 此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量 l為 cm 圖1 解析由題圖乙知 讀數(shù)為14 66cm 所以彈簧伸長(zhǎng) 14 66 7 73 cm 6 93cm 答案6 93 2 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力 關(guān)于此操作 下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是 填選項(xiàng)前的字母 A 逐一增掛鉤碼 記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重B 隨意增減鉤碼 記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重 解析若隨意增減鉤碼 會(huì)作圖不方便 有可能會(huì)超出彈簧形變范圍 所以應(yīng)逐一增掛鉤碼 選項(xiàng)A正確 答案A 3 圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)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 解析由圖知AB段伸長(zhǎng)量與彈力不成線性關(guān)系 是因?yàn)殂^碼重力超過(guò)彈簧的彈性限度 鉤碼重力超過(guò)彈簧的彈性限度 預(yù)測(cè)1一名同學(xué)利用圖2裝置做 測(cè)定彈簧的勁度系數(shù) 的實(shí)驗(yàn) 圖2 1 以下是這位同學(xué)根據(jù)自己的設(shè)想擬定的實(shí)驗(yàn)步驟 請(qǐng)按合理的操作順序?qū)⒉襟E的序號(hào)寫(xiě)在橫線上 A 以彈簧長(zhǎng)度l為橫坐標(biāo) 以鉤碼質(zhì)量m為縱坐標(biāo) 標(biāo)出各組數(shù)據(jù) l m 對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 并用平滑的曲線連接起來(lái) B 記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí) 其下端A處指針在刻度尺上的刻度l0 C 將鐵架臺(tái)固定于桌子上 將彈簧的一端系于橫梁上 在彈簧附近豎直固定一把刻度尺 D 依次在彈簧下端掛上1個(gè) 2個(gè) 3個(gè) 鉤碼 待鉤碼靜止后 讀出彈簧下端指針指示的刻度記錄在表格內(nèi) 然后取下鉤碼 E 由圖象找出m l間的函數(shù)關(guān)系 進(jìn)一步寫(xiě)出彈力與彈簧長(zhǎng)度之間的關(guān)系式 重力加速度取g 10m s2 求出彈簧的勁度系數(shù) 解析本實(shí)驗(yàn)中首先要正確安裝儀器 并記下彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)的位置 然后再掛上鉤碼分別得出對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度 建立坐標(biāo)系 作出對(duì)應(yīng)的m l圖象即可 故答案為CBDAE 答案CBDAE 2 圖3為根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)標(biāo)出的對(duì)應(yīng)點(diǎn) 請(qǐng)作出鉤碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l之間的關(guān)系圖線 圖3 解析利用描點(diǎn)法作出圖象如圖所示 答案見(jiàn)解析圖 3 寫(xiě)出彈簧彈力F和彈簧長(zhǎng)度l之間關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式 解析由圖象利用數(shù)學(xué)規(guī)律可知對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系為 F 12 5 l 0 15 F 12 5 l 0 15 4 此實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是 此彈簧的勁度系數(shù)k N m 計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字 解析對(duì)比胡克定律F kx可知 勁度系數(shù)應(yīng)為 k 12 5N m 12 5 5 如果將指針?lè)謩e固定在圖中A點(diǎn)上方的B處和A點(diǎn)下方的C處 作出鉤碼質(zhì)量m和指針刻度l的關(guān)系圖象 由圖象進(jìn)一步得出的彈簧的勁度系數(shù)kB kC kB kC與k相比 可能是 請(qǐng)將正確答案的字母填在橫線處 A kB大于kB kB等于kC kC小于kD kC等于k 解析如果將指針固定在A點(diǎn)的上方B處 由于選用的彈簧變短 則彈簧的勁度系數(shù)變大 得出彈簧的勁度系數(shù)與k相比 要大于k 故A正確 如果將指針固定在A點(diǎn)的下方C處 彈簧的長(zhǎng)度不變 故勁度系數(shù)不變 得出彈簧的勁度系數(shù)仍等于k 故D正確 故選A D 答案AD 高考題型2驗(yàn)證力的平行四邊形定則 解題方略 1 本實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)是 力作用效果的等效性 2 對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟中兩個(gè)分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點(diǎn) 例2一同學(xué)用電子秤 水壺 細(xì)線 墻釘和貼在墻上的白紙等物品 在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1 如圖4 a 在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺 記下水壺 時(shí)電子秤的示數(shù)F 解析要測(cè)量裝滿水的水壺的重力 則記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F 靜止 2 如圖 b 將三細(xì)線L1 L2 L3的一端打結(jié) 另一端分別拴在電子秤的掛鉤 墻釘A和水壺杯帶上 水平拉開(kāi)細(xì)線L1 在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置 和電子秤的示數(shù)F1 解析要畫(huà)出平行四邊形 則需要記錄分力的大小和方向 所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1 三根細(xì)線的方向 3 如圖 c 將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上 并將L1拴在其上 手握電子秤沿著 2 中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線L2 使 和三根細(xì)線的方向與 2 中重合 記錄電子秤的示數(shù)F2 解析已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小 還要記錄另一個(gè)分力的大小 則結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能變化 力的方向也都不能變化 所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與 2 中重合 記錄電子秤的示數(shù)F2 結(jié)點(diǎn)O的位置 4 在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F F1 F2的圖示 根據(jù)平行四邊形定則作出F1 F2的合力F 的圖示 若 則平行四邊形定則得到驗(yàn)證 解析根據(jù)平行四邊形定則作出F1 F2的合力F 的圖示 若F和F 在誤差允許的范圍內(nèi)重合 則平行四邊形定則得到驗(yàn)證 F和F 在誤差允許的范圍內(nèi)重合 預(yù)測(cè)2某同學(xué)找到一條遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下實(shí)驗(yàn)器材驗(yàn)證平行四邊形定則 刻度尺 三角板 鉛筆 細(xì)繩 白紙 釘子 質(zhì)量不同的小重物若干 豎直木板 實(shí)驗(yàn)方案如下 將橡皮筋的兩端分別與兩條細(xì)繩相連 測(cè)出橡皮筋的原長(zhǎng) 將橡皮筋一端細(xì)繩用釘子固定在豎直木板上的A點(diǎn) 在橡皮筋的中點(diǎn)O再用細(xì)繩系重物 自然下垂 如圖5甲所示 圖5 將橡皮筋的另一端細(xì)繩固定在豎直木板上的B點(diǎn) 如圖乙所示 1 為完成本實(shí)驗(yàn) 下列還必須測(cè)量的物理量為 填選項(xiàng)前字母 A 小重物的質(zhì)量B 細(xì)繩的長(zhǎng)度C 圖甲中OA段橡皮筋的長(zhǎng)度D 圖乙中OA和OB段橡皮筋的長(zhǎng)度 解析測(cè)得橡皮筋的原長(zhǎng)為2x0 圖甲中OA的長(zhǎng)度為x1 對(duì)于圖甲則有F k x1 x0 mg 測(cè)得圖乙中OA OB段橡皮筋的長(zhǎng)度分別為x2 x3 則F1 k x2 x0 F2 k x3 x0 故測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)和圖甲中OA段橡皮筋的長(zhǎng)度以及圖乙中OA OB段橡皮筋的長(zhǎng)度即可驗(yàn)證平行四邊形定則 選項(xiàng)C D正確 答案CD 2 在完成本實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中 必須注意的事項(xiàng)是 填選項(xiàng)前字母 A 橡皮筋兩端連接的細(xì)繩長(zhǎng)度必須相同B 圖乙中A B兩點(diǎn)必須等高C 圖乙中連接小重物的細(xì)繩必須在OA OB夾角的角平分線上D 記錄圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向E 記錄圖乙中O點(diǎn)的位置和OA OB的方向 解析由 1 分析可知橡皮筋兩端連接的細(xì)繩長(zhǎng)度不需相同 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 圖乙中A B兩點(diǎn)可以等高 也可以不等高 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 圖乙中連接小重物的細(xì)繩可以在OA OB夾角的角平分線上 也可以不在 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 圖甲中O點(diǎn)的位置和OA的方向不需要記錄 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 圖乙中O點(diǎn)的位置和OA OB的方向需要記錄 選項(xiàng)E正確 答案E 3 釘子位置固定 若利用現(xiàn)有器材 改變條件 可采用的方法是 解析更換質(zhì)量大小不同的重物 可以多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平行四邊形定則 更換不同質(zhì)量的重物 考試大綱 規(guī)定的六個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有四個(gè)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 探究做功和物體速度變化的關(guān)系和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 這類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法 對(duì)于紙帶常有以下三大應(yīng)用 1 由紙帶確定時(shí)間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián) 高考題型3驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 解題方略 系 便于測(cè)量和計(jì)算 一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 這樣時(shí)間間隔為 t 0 02 5s 0 1s 2 求解瞬時(shí)速度利用做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 如圖6所示 打n點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度 圖6 3 用 逐差法 求加速度如圖7所示 圖7 有些實(shí)驗(yàn)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)完成瞬時(shí)速度和加速度的測(cè)量 具體做法如下 求瞬時(shí)速度 把遮光條 寬度為d 通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間 t內(nèi)的平均速度看做物體經(jīng)過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度 即v 求加速度 若兩個(gè)光電門(mén)之間的距離為L(zhǎng) 則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度 即a 例3某同學(xué)采用如圖8甲所示的裝置驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 用沙桶和沙的重力提供小車所受合力F 圖8 1 圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分 其中O A B C D是計(jì)數(shù)點(diǎn) 每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn) 圖中未標(biāo)出 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz 打B點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為 m s 由紙帶求出小車的加速度的大小為 m s2 計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 答案0 541 5 2 用增減沙子的方法改變拉力的大小與增減鉤碼的方法相比 它的優(yōu)點(diǎn)是 填序號(hào) A 可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B 可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C 可以比較精確地平衡摩擦力D 可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度解析緩慢加沙子 重力改變范圍大 可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 而鉤碼的質(zhì)量是固定的 只能取一些固定的質(zhì)量 故選B B 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)描出如圖9所示的圖線 發(fā)現(xiàn)該圖線不過(guò)原點(diǎn)且圖線后半段偏離直線 產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是 填序號(hào) A 在平衡摩擦力時(shí)將木板右端墊得過(guò)高B 沒(méi)有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力時(shí)將木板右端墊得過(guò)低C 圖線的后半段偏離直線 是因?yàn)樯澈蜕惩暗馁|(zhì)量一定大于小車的質(zhì)量D 圖線的后半段偏離直線 是因?yàn)樯澈蜕惩暗馁|(zhì)量不再遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 圖9 解析圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn) 當(dāng)拉力為零時(shí) 加速度不為零 知平衡摩擦力過(guò)度 即長(zhǎng)木板的末端抬得過(guò)高了 故A正確 B錯(cuò)誤 隨著F的增大 即沙和沙桶質(zhì)量的增大 不再滿足沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 因此圖線后半段出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象 故C錯(cuò)誤 D正確 答案AD 預(yù)測(cè)3某同學(xué)利用如圖10所示裝置研究外力與加速度的關(guān)系 將力傳感器安裝在置于水平軌道的小車上 通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪懸掛鉤碼 小車與軌道及滑輪間的摩擦可忽略不計(jì) 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后 依次按照如下步驟操作 圖10 同時(shí)打開(kāi)力傳感器和速度傳感器 釋放小車 關(guān)閉傳感器 根據(jù)F t v t圖象記錄下繩子拉力F和小車加速度a 重復(fù)上述步驟 1 某次釋放小車后得到的F t v t圖象如圖11所示 根據(jù)圖象 此次操作應(yīng)記錄下的外力F大小為 N 對(duì)應(yīng)的加速度a為 m s2 保留2位有效數(shù)字 圖11 答案0 791 8 2 利用上述器材和過(guò)程得到的多組數(shù)據(jù)作出小車的加速度a隨F變化的圖象 a F圖象 如圖12所示 若圖線斜率為k 則安裝了力傳感器的小車的質(zhì)量為 圖12 高考題型4探究動(dòng)能定理 在探究動(dòng)能定理時(shí) 通常有定性分析和定量計(jì)算兩種考查方式 定性分析一般要求作出W v2圖象 也可以拓展為與W或v2相關(guān)的物理量間的關(guān)系圖象 如l v2等 定量計(jì)算時(shí)需要用W Fl計(jì)算合外力做的功 再利用計(jì)算出動(dòng)能的變化量 比較即可 解題方略 例4某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做功與物體獲得速度的關(guān)系 選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖13所示 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下 圖13 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)為使橡皮筋對(duì)小車所做的功即為合外力對(duì)小車所做的功 在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊墊起 使木板傾斜合適的角度 打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 輕推小車 得到的紙帶應(yīng)該是 填甲或乙 解析平衡摩擦力后 小車應(yīng)做勻速運(yùn)動(dòng) 所以紙帶應(yīng)該是圖乙 乙 2 使小車在一條橡皮筋的作用下彈出 沿木板滑行 這時(shí)橡皮筋對(duì)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(shí)橡皮筋的 橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W 3W 伸長(zhǎng)量 或形變量 長(zhǎng)度等 都相同 解析橡皮筋拉力是變力 采用倍增法增加功 使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出 這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W 再用完全相同的2條 3條 橡皮筋作用于小車 每次由靜止釋放小車時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量 或形變量 長(zhǎng)度等 都相同 則橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W 3W 4 分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)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 按科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作 作出W v圖象 則下列符合實(shí)際的圖象是 D 解析功與速度的平方相對(duì)應(yīng) 所以圖象應(yīng)為D 預(yù)測(cè)4某興趣小組準(zhǔn)備探究 動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)前組員們提出了以下幾種猜想 W v W v2 W 為了驗(yàn)證猜想 他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖14甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置 PQ為一塊傾斜放置的木板 在Q處固定一個(gè)速度傳感器 用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度 在剛開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí) 小剛同學(xué)提出 不需要測(cè)出物體的質(zhì)量 只要測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L和讀出速度傳感器的讀數(shù)v就行了 大家經(jīng)過(guò)討論采納了小剛的建議 圖14 1 請(qǐng)你說(shuō)明小剛建議的理由 做功和物體動(dòng)能的表達(dá)式中都有質(zhì)量m 可以簡(jiǎn)化約去 2 讓物體分別從不同高度無(wú)初速度釋放 測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L1 L2 L3 L4 讀出物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度v1 v2 v3 v4 并繪制了如圖乙所示的L v圖象 若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系 他們下一步應(yīng)該作出 解析采用表格方法記錄數(shù)據(jù) 合理繪制的L v圖象是曲線 不能得出結(jié)論W v 為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系 應(yīng)該繪制L v2圖象 A 3 實(shí)驗(yàn)中 木板與物體間摩擦力 選填 會(huì) 或 不會(huì) 影響探究的結(jié)果 解析重力和摩擦力的總功W也與距離L成正比 因此不會(huì)影響探究的結(jié)果 不會(huì) 高考題型5驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理 解題方略 2 誤差分析教材中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的 在重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力做功 故動(dòng)能的增加量一定略小于重力勢(shì)能的減少量 這是不可避免的 屬于系統(tǒng)誤差 而利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 動(dòng)能的減少量略大于重力勢(shì)能的增加量 所以在對(duì)誤差進(jìn)行分析時(shí) 要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和條件合理分析 不能盲目套用公式或結(jié)論 例5利用如圖15所示實(shí)驗(yàn)裝置探究重物下落過(guò)程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)操作步驟如下 圖15 A 按實(shí)驗(yàn)要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 B 使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 接著先接通電源 后放開(kāi)紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn) C 如圖16為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶 O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn) 分別測(cè)出若干連續(xù)點(diǎn)A B C 與O點(diǎn)之間的距離h1 h2 h3 圖16 1 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén) 重物質(zhì)量為m 重力加速度為g 結(jié)合實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的h1 h2 h3 可得紙帶從O點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中 重物增加的動(dòng)能為 減少的重力勢(shì)能為 2 取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能為零 計(jì)算出該重物下落不同高度h時(shí)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)能Ek和重力勢(shì)能Ep 建立坐標(biāo)系 橫軸表示h 縱軸表示Ek和Ep 根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在圖17中繪出圖線 和圖線 已求得圖線 斜率的絕對(duì)值為k1 圖線 的斜率的絕對(duì)值為k2 則可求出重物和紙帶下落過(guò)程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為 用k1和k2表示 圖17 預(yù)測(cè)5利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)裝置如圖18甲所示 水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌 導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊 其總質(zhì)量為M 左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連 遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直 導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén) 可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t 用d表示A點(diǎn)到光電門(mén)B處的距離 b表示遮光片的寬度 將遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度看做滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度 實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 甲 乙丙 圖18 1 用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度b 結(jié)果如圖乙所示 由此讀出b mm 解析寬度b的讀數(shù)為 3mm 17 0 05mm 3 85mm 3 85 2 滑塊通過(guò)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可表示為 3 某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得傾角 30 重力加速度用g表示 滑塊從A處到達(dá)B處時(shí)m和M組成的系統(tǒng)動(dòng)能增加量可表示為 Ek 系統(tǒng)的重力勢(shì)能減少量可表示為 Ep 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi) 若 Ek Ep 則可認(rèn)為系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 4 在上述實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)改變A B間的距離 作出的v2 d圖象如圖丙所示 并測(cè)得M m 則重力加速度g m s2 9 6 高考題型6力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 例6 2015 新課標(biāo)全國(guó) 22 某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn) 所用器材有 玩具小車 壓力式托盤(pán)秤 凹形橋模擬器 圓弧部分的半徑為R 0 20m 完成下列填空 1 將凹形橋模擬器靜置于托盤(pán)秤上 如圖19 a 所示 托盤(pán)秤的示數(shù)為1 00kg 2 將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí) 托盤(pán)秤的示數(shù)如圖 b 所示 該示數(shù)為 kg 圖19 解析由題圖 b 可知托盤(pán)稱量程為10kg 指針?biāo)傅氖緮?shù)為1 40kg 1 40 3 將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放 小車經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)后滑向另一側(cè) 此過(guò)程中托盤(pán)秤的最大示數(shù)為m 多次從同一位置釋放小車 記錄各次的m值如下表所示 4 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可求出小車經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為 N 小車通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m s 重力加速度大小取9 8m s2 計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字 解析由多次測(cè)出的m值 利用平均值可求m 1 81kg 而模擬器的重力為G m0g 9 8N 所以小車經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為FN mg m0g 7 9N 根據(jù)徑向合力提供向心力 即FN m車g 解得v 1 4m s 7 9 1 4 預(yù)測(cè)6如圖20甲所示 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量正方體鐵塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 在水平桌面上放一塊長(zhǎng)木板 適當(dāng)墊高木板的一端 讓鐵塊從木板的頂端a由靜止滑到底端b 鐵塊與b處的垂直長(zhǎng)木板的光滑彈性擋板相碰后被反彈到c時(shí)速度變?yōu)榱?現(xiàn)用刻度尺量出長(zhǎng)木板的長(zhǎng)度L a c間的距離x 圖20 1 要完成實(shí)驗(yàn)還需要用刻度尺測(cè)量出 根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù) 若不考慮鐵塊的寬度和空氣阻力的影響 則鐵塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為 用測(cè)得的量的符號(hào)表示 解析根據(jù)動(dòng)能定理 選取從靜止到停止過(guò)程 鐵塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)離桌面 的高度h 2 為了提高實(shí)驗(yàn)的精度 需考慮鐵塊的寬度 圖乙是進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量鐵塊寬度的示意圖 由圖可知鐵塊的寬度為 cm 解析游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為31mm 3 1cm 游標(biāo)讀數(shù)為0 05 8mm 0 40mm 0 040cm 所以最終讀數(shù)為3 1cm 0 040cm 3 140cm 3 140 3 以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是 填選項(xiàng)序號(hào) A 鐵塊的質(zhì)量B 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菴 鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失D 測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)的讀數(shù)誤差 解析實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有 鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失 及測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)的讀數(shù)誤差 而鐵塊的質(zhì)量與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?在等式兩邊約去 故C D正確 A B錯(cuò)誤 CD