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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(lèi)
實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)
裝置圖
??家c(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(chē)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_(kāi)_______mm,螺旋測(cè)微器所示的金屬圓片厚度的測(cè)量值為_(kāi)_______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(chē)相連的紙帶上打出的點(diǎn)跡可以得出小車(chē)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(huà)出小車(chē)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(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小
8、于小車(chē)的質(zhì)量?答:___________________。
(3)小車(chē)的質(zhì)量m=________kg(保留兩位小數(shù));小車(chē)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(chē)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(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)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(chē)在水平軌道上運(yùn)動(dòng)所受阻力f=μmg。對(duì)小車(chē),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(chē)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(chē),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(chē)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(chē)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(chē)。若小車(chē)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(chē),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(mén),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(chē)質(zhì)量,可認(rèn)為小車(chē)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(chē)做的功W=________,打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)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_(kāi)_______。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(mǎn)足遠(yuǎn)小于小車(chē)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(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng);判斷小
12、車(chē)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(chē)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(chē)質(zhì)量為M,以重物與小車(chē)整體為研究對(duì)象,則a=,設(shè)小車(chē)滑行x時(shí)速度為v,則v2-0=2ax。可得v2=·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
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