2018年物理二轮复习专题14力学实验讲学案.doc

专题 14 力学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、 构造原理、 重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查， 如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．预测 2017 年高考力学实验题： 以打点计时器为主要实验仪器， 涉及位移、 速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题 ( 或选择性填空 ) ．一、测量读数类仪器使用1．游标卡尺(1) 各种游标卡尺的有关参数如下表所示：游标尺 (mm)精确度 (mm)刻度格数刻度总长度 (mm)每小格与1 毫米差 (mm)1090.10.120190.050.0550490.020.02(2) 游标卡尺的读数方法 : ①以游标零刻度线位置为准 , 在主尺上读取整毫米数 ; ②看游标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线 ( 此某一刻度线不需读出 ) 对齐 , 由游标上对齐的刻度数 ( 即格数 ) 乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数 ; ③总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数 .特别提醒： (1) 游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算， 单位为 mm.如 50 分度的游标卡1尺精确度为 50 mm＝ 0.02 mm.(2) 游标卡尺的读数不需要估读．12．螺旋测微器 ( 千分尺 )量程一般为 0～ 25 mm,精确度是 0.5 mm÷50＝ 0.01 mm.螺旋测微器的读数方法 :①从固定标尺上读出整 毫米数 , 要注意半毫米刻度线是否露出 , 如果露出再加上 0.5 mm.图 14－1②0.5 mm 以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数 ( 要估读一位 ) 乘以精度 0.01mm.③测量长度为上述二者之和 . 如图 14－ 1 中所示读数为 6 mm＋ 0.5 mm＋ 20.2 × 0.01 mm＝ 6.702 mm.特别提醒 : 螺旋测微器的使用要注意两点:(1) 半毫米刻度线 ;(2) 估读 , 末位估读的“ 0”不要漏掉 .二、力学实验1．“纸带类”实验(1) 打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器, 它接在频率为 50 Hz 的交流电源上使用时 , 每隔 0.02 s打一次点 , 因此 , 纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置. 通过研究纸带上点迹间的距离 , 就可以确定物体的运动情况 .(2) 纸带的应用①利用纸带计算瞬时速度测出与 n 点相邻的前、后两段相等时间n＋sn＋ 1T 内的距离 sn 和 sn＋ 1, 由公式 vn＝ s算出 .( 如图 14－ 3),2T在验证机械能守恒定律实验中 , 就是根据此法求得物体瞬时速度的 .图 14－3②当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度．在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小．因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量．③利用纸带计算加速度a．利用 a＝s求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用s＝ sn＋1n2T2－ s ＝ aT 求加22速度 a，为了减小实验误差可用“逐差法”， sn－ sm＝ ( n－m) aT .b．图象法s ＋ sn＋ 1nv－ t 图象，根据图线的斜率计算加速度．利用 vn＝算出相应时刻点的速度，画出2T2．“胡克定律类”实验(1) 原理 : 利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比 , 计算 ( 测量 ) 其长度的变化分析力的变化情况或建立 F－ x 坐标系 , 描点画图研究力的变化规律 .(2) 应用①根据平行四边形定则验证力的合成与分解 .②探究弹力和弹簧伸长量的关系 .三、实验误差1．偶然误差和系统误差从性质和来源看 , 误差分为偶然误差和系统误差两种 .(1) 偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差 . 减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值 .(2) 系统误差是由于仪器本身不精确 , 或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的 . 要减小系统误差 ,必须校准仪器 , 或改进实验方法 , 或完善实验原理 .2．有效数字(1) 测量既然总有误差 , 测量的数值就只能是近似数 , 如“ 174.2 mm”最末的一位数字“ 2”是不可靠数字 , 但它仍有意义不能舍 , 因为它代表了一个大概数量关系 , 比如这里 174.2 与 174.8 相比是接近 174 还是 175 就显而易见了 . 像 174.2 mm 这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字 , 有效数字的最后一位为误差所在位 . 在实验中 , 测量时要按有效数字的规则来读数 .(2) 确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关. 有效数字的位数与单位无关 .②关于“ 0”在有效数字中的特殊性 :0 在前时 , 从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字 .0 在后时 , 计入有效数字 .③乘方不算有效数字 ; 比如 3.020 × 10－ 3 m/s 中的－ 3 不是有效数字 ,10 也不是 .3．减小实验误差的方法(1) 多次测量求平均值．(2) 累积法．(3) 图象法．考点一 基本仪器的使用31．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别 测量一圆柱体工件的 直径和高度，测量结果如图 (a) 和 (b)所示．该工件的直径 为________cm，高度为 ________mm.1解析 游标卡尺读数为 d＝ 12 mm＋4× 20 mm＝ 12.20 mm＝ 1.220 cm螺旋测微器的读数为 h＝6.5 mm＋36.1 ×0.01 mm＝ 6.861 mm答案 (1)1.220 6.861【变式探究】某同学测定一金属杆的长度和直径， 示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为 ________cm 和 ________mm.答案60.10 4.20考点二 力学实验例 2．【 2017·天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正4C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O点为纸带上打出的第一个点重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 ____________ A． OA、 AD和 EG的长度 B ． OC、BC和 CD的长度C． BD、 CF和 EG的长度 D ． AC、BD和 EG的长度【答案】① AB ②BC由 EG的长度长度可求出打F点的速度vF，打点的速度v1=0，但求不出之间的距离h，故 A 错误；由和OOFBC CD的长度长度可求出打C点的速度vC，打O点的速度v1=0，有之间的距离，可以用来验证机械能守恒OCh定律， 故 B 正确；由 BD和 EG的长度可分别求出打C点的速度 v和打 F 点的速度 v ，有 CF之间的距离 h，12可以来验证机械能守恒定律，故C正确； AC、 BD和 EG的长度可分别求出打BCF三点的速度，但BC、CF、BF之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故 D错误。

变式探究】某物理小组的同学设计了一个粗 测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：玩具小车、压 力式托盘秤、凹形桥模拟器 ( 圆弧部分的半径为 R＝ 0.20 m) ．5完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(a) 所示，托盘秤的示数为1.00 kg ；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为 ________ kg ；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为 m；多次从同一位置释放小车，记录各。