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1、
考前第4天 力學實驗
考 點 提 煉
1.實驗要點
分類
實驗名稱
裝置圖
??家c
研究性實驗
研究勻變速
直線運動
(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:無需平衡(木板平放或斜放均可)
探究彈力
和彈簧伸
長量的關系
①考裝置:器材裝配、讀數(shù)
②考作圖:根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作相關圖線
③考計算:根據(jù)F-x或F-l或m-x圖象求k
探究動能定理
①考裝置:平衡摩擦力的方法、判斷標準
②求速度:小車獲得的速度就是紙帶上點距均勻的部分對應速度
③考圖象:作W-v或W-v2圖象,得出結(jié)論
驗
2、證性實驗
驗證機械能守恒定律
①考運算:下落速度的計算;減少的重力勢能與增加的動能的計算
②考圖象:根據(jù)-h(huán)或-Δh圖象的斜率判斷機械能是否守恒
驗證力的平行四邊形定則
①考讀數(shù):彈簧測力計示數(shù)
②考操作:兩次拉橡皮筋時需將結(jié)點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
驗證牛頓運動定律
①考裝置:器材裝配正誤;平衡摩擦力的方法、標準;質(zhì)量控制要求
②控制變量法的應用
③圖象的處理以及實驗的注意事項
④判成因:給定異常a-F圖象,判斷其可能成因
驗證動量守恒定律
①考裝置:斜槽末端切線應調(diào)整水平;a球質(zhì)量大于b球
②考原
3、理:小球落地點的判定及精準定位;必要的物理量的測量;碰撞前后守恒式的計算
③考拓展:驗證動量守恒定律其他實驗裝置、方法及關系式
2.物理量的測量方法
待測量
測量工具
方法說明
長度
刻度尺
毫米刻度尺精度為1 mm,讀數(shù)時應估讀到0.1 mm
游標卡尺
①讀數(shù)方法:測量值=主尺上指示的毫米數(shù)+精度×游標尺對齊的格數(shù)
②精度:mm,10分度的游標卡尺精度為0.1 mm,20分度的游標卡尺精度為0.05 mm,50分度的游標卡尺精度為0.02 mm,游標卡尺不估讀
螺旋測微器
①讀數(shù)方法:測量值=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)動圓筒上與主尺中心刻
4、線所對應刻度值(注意刻度值要估讀)
②精度:螺旋測微器精度為0.01 mm
時間
打點計時器
①t=nT(n表示打點的時間間隔的個數(shù),T表示打點周期)
②打點周期與所接交流電周期相同
光電計時器
光電計時器能自動記錄擋光時間,顯示在讀數(shù)窗口
臨 考 必 做
1.小紅同學在做“測定金屬電阻率”的實驗中,通過游標卡尺和螺旋測微器分別測量一薄的金屬圓片的直徑和厚度,讀出圖1中的示數(shù),游標卡尺所示的金屬圓片直徑的測量值為________mm,螺旋測微器所示的金屬圓片厚度的測量值為________mm。
圖1
解析 根據(jù)游標卡尺讀數(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.某同學使用打點計時器測量當?shù)氐闹亓铀俣取?
(1)請完成以下主要實驗步驟:按圖2(a)安裝實驗器材并連接電源;豎直提起系有重物的紙帶,使重物________(填“靠近”或“遠離”)計時器下端;______________________________________________________________,
使重物自由下落;關閉電源,取出紙帶;換新紙帶重復實驗。
(2)圖(b)和(c)
6、是實驗獲得的兩條紙帶,應選取________(填“b”或“c”)來計算重力加速度。在實驗操作和數(shù)據(jù)處理都正確的情況下,得到的結(jié)果仍小于當?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多一些,豎直提起懸吊重物的紙帶時應使重物靠近打點計時器下端,且應先接通電流,再釋放紙帶,使重物自由下落。
(2)重物下落是勻加速運動,故應選“b”來計算重力加速度;重物下落過程中系統(tǒng)受重力,空氣阻力,紙帶與打點計時器間的摩擦力等。
答案 (1)靠近 先接通打點計時器電源,再釋放紙帶
(2)b 紙帶與打點計時器限位孔之間有摩擦
3.為了探
7、究在質(zhì)量不變時,物體的加速度與合力的關系,某實驗小組設計了如圖3(a)所示的實驗裝置,力傳感器可以測得細線中的拉力,通過分析與小車相連的紙帶上打出的點跡可以得出小車的加速度。通過改變重物的質(zhì)量,得出力傳感器的數(shù)值和對應的加速度數(shù)據(jù),可畫出小車運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,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)所示的實驗裝置探究在質(zhì)量不變時,物體的加速度與合力的關系實驗中,是否需要滿足重物的質(zhì)量遠小
8、于小車的質(zhì)量?答:___________________。
(3)小車的質(zhì)量m=________kg(保留兩位小數(shù));小車在水平軌道上運動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,即無拉力情況下,小車就已經(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)力傳感器可以測得細線中的拉力,因此不需要滿足重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。
(3)圖線乙是在軌道水平的情況下得到的a-F圖線,小車在水平軌道上運動所受阻力f=μmg。對小車,由牛頓第二定律得,F(xiàn)-μmg=ma,解得a=F-μg,對照圖線乙可知,圖線乙的斜率等于小車質(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的重物通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。
圖4
(1)打點計時器使用的電源是________(選填選項前的字母)。
A.直流電源 B.交流電源
(2)實驗中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是________(選填選項前的字母)。
A.把長木板右端墊高 B.改變
10、小車的質(zhì)量
在不掛重物且________(選填選項前的字母)的情況下,輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運動,表明已經(jīng)消除了摩擦力和其它阻力的影響。
A.計時器不打點 B.計時器打點
(3)接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……,如圖5所示。
圖5
實驗中,重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可認為小車所受的拉力大小為mg,從打O點到打B點的過程中,拉力對小車做的功W=________,打B點時小車的速度v=________
11、。
(4)以v2為縱坐標,W為橫坐標,利用實驗數(shù)據(jù)做出如圖6所示的v2-W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為________。根據(jù)功與能的關系,動能的表達式中可能包含v2這個因子,分析實驗結(jié)果的單位關系,與圖線斜率有關的物理量應是________。
圖6
(5)假設已經(jīng)完全消除了摩擦力和其它阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖中正確反映v2-W關系的是________。
解析 (1)打點計時器使用交流電源。
(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(包括打點過程中的阻力)平衡,使小車做勻速直線運動;判斷小
12、車做勻速直線運動是根據(jù)紙帶上相鄰點間的距離相等判定,故需計時器打點。
(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。由于小車做勻加速直線運動,B點為AC時間中點,AC段平均速度等于B點瞬時速度,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相距較遠的點,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==,所以與斜率有關的物理量是質(zhì)量。
(5)該實驗與教材實驗不同,不是使用不同數(shù)量的橡皮筋,每次測量一個速度,而是重物質(zhì)量確定,一次實驗中取不同位置的點,測量多個速度。設小車質(zhì)量為M,以重物與小車整體為研究對象,則a=,設小車滑行x時速度為v,則v2-0=2ax??傻胿2=·mgx。實驗中認為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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