高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第3天 力學(xué)實(shí)驗(yàn)教師用書

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倒計(jì)時(shí)第3天　力學(xué)實(shí)驗(yàn) A．主干回顧 B．精要檢索 1．實(shí)驗(yàn)要點(diǎn) 分類 實(shí)驗(yàn)名稱 常考要點(diǎn) 探究性實(shí)驗(yàn) 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 數(shù)據(jù)處理方法：(1)公式法：v＝、Δx＝aT2；(2)圖象法：vt圖象 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 應(yīng)在彈簧彈性限度內(nèi)增加鉤碼個(gè)數(shù)；記錄彈簧伸長(zhǎng)以及所受拉力的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作出圖象；寫出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，解釋函數(shù)中各量的物理意義 探究動(dòng)能定理 注意平衡摩擦力、功的大小的確定方法以及物體速度的求解方法 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 用自由落體實(shí)驗(yàn)，知道如何從紙帶的數(shù)據(jù)中確定ΔEp和ΔEk 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 彈簧測(cè)力計(jì)的使用注意事項(xiàng)及讀數(shù)、力的圖示、根據(jù)平行四邊形定則求出合力 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 控制變量法的應(yīng)用、圖象的處理以及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 2.物理量的測(cè)量方法 待測(cè)量 測(cè)量工具 方法說明 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 力 彈簧測(cè)力計(jì) 力的大?。骄戎羔樦甘镜母駭?shù)(注意估讀) 速度 打點(diǎn)紙帶 若紙帶做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則打某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度等于對(duì)應(yīng)的平均速度 頻閃照相 (利用等時(shí)間間隔照片信息記錄物體在不同時(shí)刻的位置)同上 光電門 ①v0＝(d表示滑塊上擋光片的寬度，Δt表示擋光片擋光時(shí)間) ②由于擋光片的寬度很小，在這里可用平均速度表示其瞬時(shí)速度 加速度 打點(diǎn)紙帶 (頻閃照相) 若紙帶做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則a＝或a＝ 光電門 若紙帶做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則a＝(v1、v2分別表示通過光電門測(cè)得的滑塊在t1、t2兩個(gè)時(shí)刻的速度，Δt表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔) C.考前熱身 1．利用如圖1裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)：(1)以下說法正確的是________． 圖1 A．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須設(shè)法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響 B．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與滑軌平行 C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力 D．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)本裝置中要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖2所示為實(shí)驗(yàn)室常用的兩種計(jì)時(shí)器，其中b裝置用的電源要求是________． a　　　　　　　　　　　　b 圖2 A．交流220 V B．直流220 V C．交流4～6 V D．直流4～6 V (3)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖3，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源上，則此次實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖3 【解析】　(1)小車與滑軌間存在的摩擦力不會(huì)影響小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故不需要平衡摩擦力，A項(xiàng)錯(cuò)誤；為保持小車所受拉力方向不變，需要調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與滑軌平行，B項(xiàng)正確；平衡摩擦力后，mgsin θ＝μmgcos θ，即tan θ＝μ，即只需要調(diào)整好軌道傾角即可，與砝碼與砝碼盤總質(zhì)量無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；F＝M＝mg，所以為確保小車所受拉力近似等于砝碼盤和盤內(nèi)砝碼總重力，盤及盤內(nèi)砝碼總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量，D項(xiàng)正確． (2)b為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使用4～6 V低壓交流電源，C項(xiàng)正確；a為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使用交流220 V電源． (3)紙帶中A點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于以它為中間時(shí)刻某段位移的平均速度，即vA＝ m/s＝0.53 m/s. 【答案】　(1)BD　(2)C　(3)0.53(0.51～0.53均對(duì)) 2．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖4甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz. 甲 乙 圖4 (1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做________． A．是為了使小車釋放后能勻加速下滑 B．是為了增大小車下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng) (2)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都把小車?yán)酵晃恢迷籴尫牛畬⒌?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W1……小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出．根據(jù)第4次的紙帶(如圖乙所示)求得小車獲得的速度為________m/s(保留三位有效數(shù)字)． (3)若根據(jù)多次測(cè)量的數(shù)據(jù)作出Wv圖象，則下列符合實(shí)際的是________． 【解析】　(1)使木板傾斜，讓小車受到的摩擦力與小車所受重力沿木板向下的分力大小相等，在不施加拉力時(shí)，小車在木板上受到的合力為零，小車可以在木板上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)．小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功，故選項(xiàng)C、D正確． (2)相鄰各點(diǎn)之間的距離相等時(shí)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由題圖乙可知，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)相鄰兩點(diǎn)之間的距離是4.00 cm，打點(diǎn)時(shí)間間隔t＝＝ s＝0.02 s，小車獲得的速度v＝＝ m/s＝2.00 m/s. (3)由動(dòng)能定理得W＝mv2，可知W與v是二次函數(shù)關(guān)系，C正確． 【答案】　(1)CD　(2)2.00　(3)C 3．用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，重力加速度為9.8 m/s2. (1)運(yùn)用公式mv2＝mgh時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是重錘由靜止出發(fā)，為達(dá)到此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近________． (2)若實(shí)驗(yàn)中所用重錘的質(zhì)量m＝1 kg，打點(diǎn)紙帶如圖5所示，則打下B點(diǎn)時(shí)，重錘的動(dòng)能Ek＝________J；從開始下落至打下B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________J．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 圖5 (3)由上述實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是__________________________． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162101】 【解析】　(1)用公式mv2＝mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是紙帶上打下第1點(diǎn)時(shí)，重錘的初速度為零，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，打點(diǎn)周期為0.02 s，重錘開始下落后，在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)下落的高度為h＝gT2＝9.8(0.02)2 m≈2 mm，所以所選擇的紙帶第1、2兩點(diǎn)間的距離應(yīng)接近2 mm. (2)由題圖，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有vB＝＝ m/s＝0.58 m/s，打下B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能EkB＝mv＝0.168 J；從開始下落至打下B點(diǎn)，重錘的重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝mgh＝19.80.017 6 J＝0.172 J. (3)由以上數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘下落過程中機(jī)械能守恒． 【答案】　(1)2 mm　(2)0.168　0.172　(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，重錘的機(jī)械能守恒 4．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖6甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，紙帶上每?jī)蓚€(gè)打印點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)． 甲 乙 圖6 (1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字) (2)有一位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖6中的A圖線，另一位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了如圖7中的B圖線．試分析： 圖7 ①A圖線上部彎曲的原因是___________________________________ __________________________________________________________； ②B圖線在縱軸上有截距的原因是______________________________ _________________________________________________________. 【解析】　(1)因?yàn)閤CE－xAC＝a(2T)2，所以a＝＝ m/s2≈3.2 m/s2. (2)①隨著鉤碼質(zhì)量的不斷增加，將不再滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量這一要求． ②平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離滑輪的一端墊得過高，導(dǎo)致形成斜面的傾角過大． 【答案】　見解析