高考物理二轮复习专题13力学实验名师教案Word文档格式.docx

1、有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：（1）求瞬时速度：把遮光条（宽度为d）通过光电门的时间t内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v.（2）求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a.例1图3甲是“研究匀变速直线运动”的实验装置，图乙是该实验中获得的一条纸带.已知所用交流电源的频率为50Hz，A、B、C、D、E、F是纸带上的计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出.图3（1）实验时由于没有记录CD间的读数，根据图乙中已有的数据估算出CD间的距离约为_cm.（2）某同学在处理数据时将A点记为t0，B点记为t0.1s，C点

2、记为t0.2s，将AB间距离记为t0.1s时的位移x11.50cm，BC间距离记为t0.2s时的位移x21.81cm，并根据图乙中的数据作出如图丙所示的xt图象，该图线与纵坐标的交点表示的是_；若该同学根据图象得出xt图象的斜率为k（m/s），则该纸带运动时的加速度大小是_ m/s2（请用斜率k来表示，数值概不给分）.（3）若将实验中的打点计时器拿掉，改用在水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砂桶，如图丁所示，可以用来验证“牛顿第二定律”，实验时，先测出小车、传感器和挡光板的总质量m，再让小车从靠近光电门1处由静止开始运动，读出小

3、车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线，下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是_.解析（1）由xaT2，即EDCDCDBCaT2，得CD2.13cm.（2）xt图象与纵坐标的交点为OA的距离；由可知，且各段位移的时间均为0.1s，故当纵坐标的位移除以0.1s时，即为各段的平均速度值，则加速度大小a1010k.（3）小车从靠近光电门1处由静止开始做匀加速运动，位移xat2.改变小车质量m，测得多组m、t的值，则加速度a，位移不变，故a与t2成反比，m与t2成正比，能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是C.故选C

4、.答案（1）2.13（2）OA之间的距离10k（3）C变式训练1.在用图4所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系.图4（1）除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有_（选填选项前的字母）.A.220V、50Hz的交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平（附砝码）（2）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_.A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C.在调整长木

5、板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上（3）某同学得到了图5所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a_m/s2.图5图6（4）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据作出的aF图象如图6中的1、2、3所示.下列分析正确的是_（选填选项前的字母）.A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力B.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适C.出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大（5）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是_ （选填“系统误差”或“偶然误差”）.设拉力的真实值为F真，小

6、车的质量为M，为了使5%，应当满足的条件是_.答案（1）ACE（2）AC（3）15（4）B（5）系统误差5%解析（1）打点计时器接交流电源，处理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离，还要用到天平测砝码和砝码盘的质量，故选A、C、E；（2）在平衡摩擦力时，不能挂砝码和砝码盘；要保证细线和纸带与木板平行，先接通电源，再释放小车，若纸带做匀速直线运动，则纸带上的点间距是均匀的，即说明平衡了摩擦力，故选A、C；（3）由图知AC6.40cm，CE8.80cm，CEACa（2T）2，得a15m/s2；（4）出现图线1的原因是平衡摩擦力过大，A错误；出现图线2的原因是砝码和砝码盘的质量没有远小于小车的质量，B

7、正确；出现图线3的原因是平衡摩擦力时长木板的倾斜度过小，使得摩擦力过大，C错误.故选B.（5）小车在做匀加速直线运动时，砝码和砝码盘也在做匀加速直线运动，细线的拉力F一定小于砝码和砝码盘的总重力mg，此误差不可避免，为系统误差；小车与砝码和砝码盘都在做加速度为a的匀加速直线运动，对砝码和砝码盘有mgF真ma，对小车有F真Ma，代入5%，得5%.2.如图7甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验.有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（Hd），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地

8、的重力加速度为g.则：图7（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d_mm.（2）多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：_时，可判断小球下落过程中机械能守恒.（3）实验中发现动能增加量Ek总是稍小于重力势能减少量Ep，增加下落高度后，则EpEk将_ （选填“增加”“减小”或“不变”）.答案（1）7.25（2）2gH0td2（3）增大解析（1）游标卡尺的读数为：d（0.71050.05） mm7.25mm；（2）若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；有：mgHmv2，即2gH0（）2，得：2

9、gH0td2.（3）由于在该过程中有阻力做功，且高度越高，阻力做功越多，故增加下落高度后，则EpEk将增大.考题二“橡皮条”“弹簧”类实验1.注意橡皮条、弹簧本身的特点，力的特点是不能突变，能的特点是弹簧拉伸和压缩相同的量势能相等，在实验中也会用到.2.弹簧弹性势能表达式不需推导和应用，但还是要知道，在验证性实验中常用到其结论.例2某同学用如图8甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.

10、图8（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图乙中的示数为_N.（2）下列的实验要求中不必要是_.（填写选项前对应的字母，下同）A.细线应尽可能长一些B.应测量重物M所受的重力C.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90D.改变拉力的大小与方向，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置（3）图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_.A.图中的F是力F1和F2合力的理论值B.图中的F是力F1和F2合力的理论值C.F是力F1和F2合力的实际测量值D.本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的（4）本实验采用的科学方法是_.A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立

11、物理模型法答案（1）3.80（3.793.81）（2）CD（3）BCD（4）B解析（1）弹簧测力计每1N被分成10格，每一小格为0.1N，则弹簧测力计的读数为3.80N；（2）细线应尽可能长一些，能更加准确的记录力的方向；实验通过作出弹簧的弹力和重物的重力这三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道；细线AO与BO之间的夹角适当大一点，不一定必须大于90；只要验证两弹簧测力计拉力的合力大小等于重物的重力，方向竖直向上即可，每次只需保证O点保持静止即可，没必要每次都使O点静止在同一位置；（3）在本实验中，按照平行四边形定则作出的合力F是力F1和F2合力的理论值，而用一个

12、弹簧测力计拉出的力F是F1和F2合力的实际测量值，本实验将细绳都换成橡皮条，同样能达到实验目的；（4）本实验采用的科学方法是等效替代法.3.在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳套，如图9甲所示，实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，把橡皮条的一端拉到O点，用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，然后只用一个弹簧测力计，通过细绳套再次把橡皮条的一端拉到O点，记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向，作出三个力的图示，如图乙所示.图9（1）下列说法正确的是_.A.实验中两个细绳套应适当长一些，可以减小实验误

13、差B.在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向C.在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F的图示时，可以选取不同的标度D.连接F1、F2和F三个力的末端，验证所得图形是不是平行四边形（2）甲同学在做这个实验的时候，两个弹簧测力计的量程都是10N，他把弹簧测力计校准零点之后，先测量一个质量为1kg的物体的重力，发现弹簧测力计的示数为8.2N，换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的重力，发现示数还是8.2N，测量重力的操作都是正确的，如果用这两个弹簧测力计进行实验，对实验结果有影响吗？_（选填“有”或“没有”），乙同学实验后才发现忘记对这两个弹簧测力计校准零点，他把两个弹簧测力

14、计平放在实验台上，发现两个弹簧测力计的示数都是0.3N，乙同学的弹簧测力计对实验结果有影响吗？答案（1）AB（2）没有有解析（1）拉橡皮条的细绳套适当长一些，以方便画出力的方向，可以减小误差，故A正确；在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向，否则会影响拉力大小，故B正确；在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F的图示时，也必须选取相同的标度，故C错误；根据F1、F2作出平行四边形，比较对角线和F的关系，故D错误.（2）用两个校准零点后的弹簧测力计测量同一个物体发现示数相等，则这两个弹簧测力计的劲度系数相等，用这两个弹簧测力计进行实验，拉力和伸长量成正比，对实验结果没有影响；若两个弹簧测力计测量前都没有校零，且没有拉力时弹簧测力计的示数都是0.3N，则用此弹簧测力计测量