第10讲-力学实验中常考的3个问题(共22页)

1、第一部分专题五物理实验知识互联网达人寄语科学复习、事半功倍 “物理实验”，高考必考，力、电两题，务必抓牢只有平时多动手，考时才能少犯愁仪器使用与选取，实验原理与步骤，数据处理与分析，步步深入，环环相扣，厚积薄发，志在必得！主要题型：复合题型：包括填空、问答、作图、图象形式难度档次：现在的实验题一般是一个较大一个较小，较大的实验题难度偏大，较小的实验题难度偏小高考热点第10讲力学实验中常考的3个问题一、误差和有效数字1误差误差产生原因大小特点减小方法系统误差实验仪器不精确、实验原理不完善、实验方法粗略总是偏大或偏小更新仪器完善实验原理偶然误差测量、读数不准确忽大忽小画图象或取平均值2.有效数字(1)定义：带有一位不可靠数字的近似数字有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源(2)从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字二、长度的测量1毫米刻度尺的读数：精确到毫米，毫米后再估读一位2游标卡尺的读数：测量值主尺上的读数mn(其中m为游标卡尺的精确度，n为游标尺上与主尺上某刻度线对齐的格数)3螺旋测微器的读数测量值固定刻度可动刻度0.01 mm.三、验证性实验1

2、实验名称：验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律2实验方法(1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实；(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证3实验拓展随着高考改革逐步深入，验证性实验试题逐渐减少，往往将验证性实验变化为设计性、探究性、研究性实验，对于这种实验题型的变化，我们复习时要引起足够的重视四、探究性实验1实验名称：探究弹力和弹簧伸长的关系、探究动能定理研究匀变速直线运动2实验方法：按照题目要求设计实验方案，探究某种规律或研究物理量之间的关系，根据实验数据得出实验结论，题目一般以教材基本实验为原型或以学过的知识为基础，新颖灵活，具有开放性3实验过程的比较类型探究性实验验证性实验实验过程提出问题猜想与假设制定计划与设计实验方案进行实验与收集数据分析与论证评估交流与合作实验目的实验器材实验原理实验步骤数据分析实验结论读图究理1验证性实验2探究性实验常考问题1 【例1】 (2012课标全国卷，22)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度该螺旋测微器校零时的示数如图10

3、1(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示图(a)所示读数为_mm，图(b)所示读数为_mm，所测金属板的厚度为_mm.本题考查螺旋测微器的读数，考查考生的实验探究能力，难度较小 某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率时：(1)用游标尺为20分度的卡尺测量其长度如图102甲，由图可知其长度为_cm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为_mm.,读数记法1毫米刻度尺长度测量的基本工具是刻度尺，其最小分度一般为1 mm(此时叫做毫米刻度尺)毫米刻度尺可以精确读到mm位、估读到 mm位(能读取十分之几毫米)估读的“0”不能舍弃2游标卡尺的读数游标尺(mm)精度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.1主尺上读的毫米数0.1 n20190.050.05主尺上读的毫米数0.05 n50490.020.02主尺上读的毫米数0.02 n3.螺旋测微器的读数测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读)0.01 mm.4关于估读问题：游标卡尺不需要估读；毫米刻度尺、螺旋测微器需要估读常

4、考问题2 【例2】 (2012山东卷，21(1)某同学利用图103甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示打点计时器电源的频率为50 Hz.甲乙(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_和_之间某时刻开始减速(2)计数点5对应的速度大小为_m/s，计数点6对应的速度大小为_m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a_m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(填“偏大”或“偏小”)解析(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差x2.00 cm，在6、7计数点间的位移比5、6之间增加了(12.2811.01)cm1.27 cm2.00 cm，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间(2)计数点5对应的速度大小为v5 m/s1.00 m/s.计数点4对应的速度大小为v4 m/s0.80 m/s.根据v5，得计数点6对应的速度大小为v62

5、v5v4(21.000.80)m/s1.20 m/s.(3)物块在计数点7到11之间做减速运动，根据xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2物块做减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打点计时器对纸带的摩擦阻力，因此根据牛顿第二定律，得mgfma，即，因此用计算出的动摩擦因数比的真实值偏大答案(1)67(或76)(2)1.01.2(3)2.00偏大 如图105甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置(1)在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a_m/s2(结果保留两位有效数字)(2)根据实验收集的数据作出的aF图线如图106所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议_ 用如图107所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种重锤从高处由静止开始下落重锤上拖着的纸带打出一系列的点对纸带上的点痕进行测量和计算，即验证机械能守恒定律(1)下面列

6、举了该实验的几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件B将打点计时器接到电源的“直流输出”上C用天平测出重锤的质量,借题发挥1打点计时器的正确使用(1)先接通电源，再释放纸带；(2)电磁打点计时器工作电压为低压交流46 V；电火花计时器工作电压为交流220 V.2如何选取纸带和计数点要选取点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，在便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点，依次为A、B、C如图104所示，测出相邻计数点间的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6利用打下点的纸带和测量的有关数据便可以进行计算3求任一计数点对应的瞬时速度v：如vB(其中T50.02 s0.1 s)；4利用“逐差法”求加速度a：a；5判定物体运动的性质：若x1、x2、x3基本相等，物体在实验误差允许范围内做匀速运动；若xxmxn基本相等(xm、xn为纸带上相邻的两段位移)，物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动特别提醒(1)验证牛顿第二定律时实验用的是控制变量法；将砂桶或钩码重力视为小车所受合外力，必须满足小车和砝码的总重量远远大于砂桶的重量；在平衡摩擦力时，要将一端垫高，不要悬挂小桶，但小车应连着

7、纸带且接通电源(2)验证机械能守恒定律时实验的打点计时器竖直安置，保持提起的纸带竖直放置，先接通打点计时器再放开纸带速度不能用vgt或v 求得：必须由打点计时器打出的纸带或其他工具求得误差分析：本实验采取分析纸带的方法求每一点的瞬时速度，即物体下落的实际速度由于摩擦阻力的存在，利用所测得的速度计算的动能的增加量总略小于重力势能的减少量，这是产生系统误差的主要原因另外，用刻度尺测纸带上点与点之间距离时，也可能造成误差D释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带E测量纸带上某些点间的距离F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_(将其选项对应的字母填在横线处)(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值如图108所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出点A距起始点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a_.(3)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是在重

8、锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小若已知当地重力加速度的值为g，还需要测量的物理量是_试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F_.,常考问题3 【例3】 (2012江苏卷，11)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图109所示的装置进行实验实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点分别测量OP、OQ的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮请提出两个解决方法(2)请根据下表的实验数据作出sh关系的图象h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(3)实验测得A、B的质量分别为m0.40 kg、M0.50 kg.根据sh图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数_.(结果保留一位有效数字)(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”)解析(1)A释放后撞到滑轮是因为B对A做的功过多或A克服摩擦力做功少，若要不撞滑轮则可减少B对A做的功或增大摩擦力做的功，方法有减小B的质量或减小h(B下落的高度)；增大A的质量或增大O到滑轮的距离；亦可增加细线长度，任选两法即可(2)见右图(3)设A到O点时速度为v，则PO段有：v202a1h，OQ段有：0v22a2s，故sh图象的斜率k，由牛顿运动定律知：在PO段：Mgmg(Mm)a1，得a1，OQ段：mgma2，a2g，将a1、a2代入k可得：，由图象得出k，代入上式可得

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