高考物理实验复习力学实验含三年真题及部分答案文档格式.doc
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实验三:
验证力的平行四边形定则
实验四:
验证牛顿运动定律
实验五:
探究动能定理
实验六:
验证机械能守恒定律
(选)实验七:
探究单摆运动、用单摆测定重力加速度
(选)实验八:
验证动量守恒定律
二、实验分类
8个力学实验
实验内容
实验要求
测量性实验
刻度尺的使用
测量原理、实验方法
探究性实验
纸带处理数据的方法:
表格、图象
验证性实验
理解实验原理(是选择实验仪器、安排实验步骤、控制实验条件、数据处理,误差分析等的依据)
实验方法:
装换,验证和等效思想;
误差分析(产生原因及减小措施)
实验一《研究匀变速直线运动》
本实验是力学实验的重点实验,是力学实验的基础,通过熟练掌握打点计时器的使用,为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。
一、考查重点:
(一)打点计时器的使用
(二)毫米刻度尺的使用
(三)速度和加速度的求解方法
二、注意事项
1.交流电源的电压及频率要符合要求.
2.实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要调节振针的高度和更换复写纸.
3.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.
4.先接通电源,打点计时器工作后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源.
5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每隔四个点取一个计数点,即时间间隔为T=0.02×
5s=0.1s.
6.小车另一端挂的钩码个数要适当,避免速度过大而使纸带上打的点太少,或者速度太小,使纸带上的点过于密集.
7.选择一条理想的纸带,是指纸带上的点迹清晰.适当舍弃开头密集部分,适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T.
8.测x时不要分段测量,读数时要注意有效数字的要求,计算a时要注意用逐差法,以减小误差.
三、经典讲练
【例题】
(2010·
广东理综)如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.
(1)已知打点计时器电源频率为50Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________.
(2)ABCD是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,从图中读出A、B两点间距x=________;
C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字).
【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。
【规范解答】①②读A、B两点数值:
1.00cm、1.70cm
故:
s=1.70cm-1.00cm=0.70cm
【答案】①0.02s②0.70cm;
0.100m/s
四、创新实验
【例题】物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;
木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.开始实验时,在托盘中放入适当的砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点.
(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:
0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a=________(保留三位有效数字).
(2)回答下列两个问题:
①为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有______.(填入所选物理量前的字母)
A.木板的长度L
B.木板的质量m1
C.滑块的质量m2
D.托盘和砝码的总质量m3
E.滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是________.
(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=________(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g).与真实值相比,测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”).
解析:
(1)“逐差法”求解:
s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(3)对整体列牛顿第二定律,m3g-μm2g=(m2+m3)a
答案
(1)0.495m/s2~0.497m/s2
(2)①CD ②天平(3) 偏大
五、真题训练
1.(2013浙江)如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上;
装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上。
一同学用装置甲和乙分别进行实验,经正确操作获得两条纸带①和②,纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。
(1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为;
(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为,纸带①和②上c、e两点间的平均速度①②(填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)图中(填选项)
A.两条纸带均为用装置甲实验所得
B.两条纸带均为用装置乙实验所得
C.纸带①为用装置甲实验所得,纸带②为用装置乙实验所得
D.纸带①为用装置乙实验所得,纸带②为用装置甲实验所得
2.(2013广东)
3.(2012山东)某同学利用图甲所示的实验装置,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议所示。
打点计时器电源的频率为50Hz。
通过分析纸带数据,可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。
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)。
物块减速运动过程中加速度的大小为=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”)。
4.(2011重庆卷)某同学设计了如图3所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。
滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质量为m。
实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2。
①为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的____与,计算a的运动学公式是_______;
②根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:
,他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ。
若要求a是m的一次函数,必须使上式中的_____保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于;
③实验得到a与m的关系如图4所示,由此可知μ=(取两位有效数字)
a/ms-2
m/×
10-3kg
62
61
63
64
65
66
67
68
69
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.10
60
图4
答案:
3.6;
7【或7;
6】1.00;
1.202.00;
偏大
4.①位移;
时间;
②m+m′;
滑块上;
③0.23
实验二《探究弹力和弹簧伸长的关系》
一、考查重点
(一)毫米刻度尺的使用(见实验一)
(二)掌握利用图象法处理实验数据,研究两个物理量之间关系的方法。
在物理学中经常用图象处理物理问题,要特别注意:
①图线斜率的意义(或曲线切线斜率的意义);
②图线与纵轴、横轴交点的物理意义。
二、注意事项:
1.每次增减砝码测有关长度时,均需保证弹簧及砝码不上下振动而处于静止状态,否则,弹簧弹力将可能与砝码重力不相等。
2.测量有关长度时,应区别弹簧原长l0,实际总长l及伸长量x三者之间的不同,明确三者之间的关系。
3.建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的量值要适当,不可过大,也不可过小。
4.描线的原则是,尽量使各点落在描画出的线上,少数点分布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线。
5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.
【例题】某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了如图所示的实验装置。
所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中。
(弹力始终未超过弹性限度,取g=9.8m/s2)
(1)试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线,说明图线跟坐标轴交点的物理意义。
砝码质量(g)
30
90
120
150
弹簧总长(cm)
6.00
7.15
8.34
9.48
10.64
11.79
弹力大小(N)
(2)上一问所得图线的物理意义是什么?
该弹簧的劲度k是多大?
(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上。
可以判定F和L间是一次函数关系。
画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。
该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。
(2)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。
由可得k=25N/m。
(1)图略该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长
(2)见解析
【例题】17世纪英国物理学家胡克发现:
在弹性限度内,弹簧的形变量与弹力成正比,这就是著名的胡克定律,受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下:
A.有同学认为:
横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,与截面半径成反比.
B.他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象,用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律,以验证假设.
C.通过实验取得如下数据:
长度
250N
500N
750N
1000N
1m
2.52mm
0.4mm
0.8mm
1.2mm
1.6mm
2m
2.4mm
3.2mm
3.57mm
0.2mm
0.6mm
0.8