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- 2021-05-14 发布
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高考力学实验复习的核心问题
南武中学:曾静恩
(一) 寻找力学实验复习的重心
1、从考试大纲中寻找踪迹
章节
实验
力学
1、直线运动
实验一:研究匀变速直线运动
2、物体间的相互作用
实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系
实验三:验证力的平行四边形定则
3、牛顿运动定律
实验四:验证牛顿运动定律
4、曲线运动和万有引力
5、机械能
实验五:探究动能定理
实验六:验证机械能守恒定律
6、碰撞与动量守恒定律
实验十二:验证动量守恒定律
2、从高考题中寻求答案
力学实验
电学实验
2010年
匀变速直线运动
测定电源电动势和内阻
2011年
匀变速直线运动
描绘小灯泡的伏安特性曲线
2012年
弹簧弹力与伸长量关系
测定金属电阻率
2013年
匀速直线运动
电阻测量
结论:力学实验的核心——打点计时器
(二) 打点计时器的使用
1、 计时器种类
(1) 电磁式打点计时器:4~6V低压交流电
(2) 电火花式打点计时器:220V高压交流电
2、 计数点的时间:0.02s或者0.1s
3、 两点间距的测量:毫米刻度尺——读数到0.0001m
【例题1(2011年第34题第(1)题)】图14是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点,加速度大小用a表示。
① OD间的距离为________cm。
【答案】(1)① 2.20
(一) 打点计时器的数据处理
1、瞬时速度求法:
【例题2(2010年第34题第(1)题)】
2、加速度求法。
(1)利用上图中任意相邻的两段位移求a:如(前提是任意相邻两段距离相等)
(2)用“逐差法”求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求
再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。
D、E、F各点的即时速度,画出如图的v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。
【例题3(2005年第11题第(2)小题)】如图7所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm,则A点处瞬时速度的大小是_______m/s,小车运动的加速度计算表达式为________________,加速度的大小是_______m/s2(计算结果保留两位有效数字)。S1 S2 S3 S4 S5 S6
A
图7
[答案]:⑵0.86,,0.64
(3)用v-t图法:即先根据;求出打第n点时纸带的瞬时速度,再求出A、B、
C、
【例题4(201年34题(1)问②空)】 图15是根据实验数据绘出的s-t2图线(s为各计数点至同一起点的距离),斜率表示________,其大小为________m/s2(保留三位有效数字)。
【答案】(1) ②加速度的二分之一 0.923
3、 可以通过纸带粗略判断运动情况包括方向,包括加减速和匀速
【例题5(2013年34题(1))】研究小车匀速直线运动的实验装置如图16(a)所示其中斜面倾角θ可调,打点计时器的工作频率为50HZ,纸带上计数点的间距如图16(b)所示,七中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
① 部分实验步骤如下:
A. 测量完毕,关闭电源,取出纸带
B. 接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车
C. 将小车依靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连
D. 把打点计时器固定在平板上,让纸穿过限位孔
上述实验步骤的正确顺序是: (用字母填写)
(四)打点计时器的应用
1、验证牛顿运动定律
(1)平衡摩擦力
(2)小车质量M>>沙桶质量m
【例题6(2007年第14题)】如图11(a)所示,小车放在斜面上,车前端栓有不可伸长的细线,跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连,小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置,重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器,释放重物,小车在重物的牵引下,由静止开始沿斜面向上运动,重物落地后,小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图11(b)中a、b、c是小车运动纸带上的三段,纸带运动方向如箭头所示。
(1)根据所提供纸带上的数据,计算打c段纸带时小车的加速度大小为_________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)打a段纸带时,小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况,判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_________。
(3)如果取重力加速度10m/s2,由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_________。
【答案】本题考查考生对有效数字的认识,对实验数据的处理、数字运算、实验误差的处理,考查推理能力和实验探究能力.)
(1)5.0m/s2(结果是4.8 m/s2的得1分)
(2)D4D3区间内
(3)1:1
2、验证动能定理
【例题7(2008年第16题)】
某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点针时器工作频率为50 Hz.
(1)实验的部分步骤如下:
①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
②将小车停在打点计时器附近, , ,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点, ;
③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作。
(2)图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到0的距离5及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.
(3)在上车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统, 做正功,
做负功.
(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2=v2-v20),根据图线可获得的结论是 .要验证“动能定理”,还需要测量的物理量是 .
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
r/(m·s-1)
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
【答案】(1)②接通电源、释放小车 断开开关
(2)5.06 0.49 (3)钩砝的重力 小车受摩擦阻力
(4)小车初末速度的平方差与位移成正比 小车的质量
1、 验证机械能守恒定律:
实验里通常选第一、二点间距为2mm的纸带最佳,且定义第一点为O点,之后选适当间隔清洗的点开始作为计数点。
【例题8】在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,查得当地重力加速度g=9.80m/s2,测得所用重物的质量为1.00kg。实验得到一条清晰的纸带如图15-23所示,把第1个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能减少量等于 J,动能的增加量等于 J。(取3位有效数字)
动能增加量与重力势能减少量不相等的原因主要是
。
图15-23
O
A
B
C
D