【物理】2019届一轮复习人教版力学实验中的图象（一）学案 5页

力学实验中的图象讲解 实验有关的图象包含力学实验图象，除课程标准涉及到的探究性实验、验证性实验外，涉及到实验综合和实验的拓展，实验的综合是指同一个实验中涉及到两个或两个以上实验的内容，如同一个实验既考查牛顿第二定律的探究，也考查功与速度变化的关系，通过分析给出的图象斜率和截距的物理意义，画一次函数图象，利用图象的特殊点分析计算某些数据等方式考查考生对物理实验的理解。‎ 力学实验中的图象两种考查方式 考查方向1.图象的分析 ‎【例1】某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．‎ ‎（1）他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长 cm，劲度系数k= N／m．‎ ‎（2）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x= cm.‎ ‎【答案】（1）4，50；（2）10‎ ‎【点拨】在弹性限度内，弹力与形变成正比，若所做的图象是弹力与形变量的关系，则应该为正比例函数，图象为过原点的直线；若所做的图象是弹力与弹簧长度间的关系，则弹力与弹簧长度的关系式为一次函数关系，但不是正比例函数关系，图象为不过原点的直线，图线与横轴交点的坐标是弹簧的原长。值得一提的是，尽管这两种图象的含义不同，但是其斜率是相同的，都表示弹簧的劲度系数。‎ ‎【针对训练1】某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．‎ ‎①下列做法正确的是 (填字母代号)．‎ A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 ‎②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)‎ ‎③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码、在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到上图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木块间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲 m乙，μ甲 μ乙．(填“大于”、“小于”或“等于”) ‎ 即a＝F－μg.‎ 上式与图象结合可知：＞，μ甲g＞μ乙g.‎ 即：m甲＜m乙，μ甲＞μ乙 ‎【答案】①AD　②远小于　③小于　大于 ‎【针对训练2】某兴趣小组要测量木块与较粗糙木板之间的动摩擦因数，他们先将粗糙木板水平固定，再用另一较光滑的板做成斜面，倾斜板与水平板间由一小段光滑曲面连接，保证木块在两板间通过时速度大小不变。‎ ‎（1）使木块从相对水平木板高h处由静止滑下，并在水平板上滑行一段距离x后停止运动，改变h大小，进行多次实验，若忽略木块与倾斜板间的摩擦，以x为横坐标、h为纵坐标，从理论上得到的图象应为 ；‎ ‎（2）如果考虑木块与倾斜板之间的摩擦，在改变h时，他们采取的办法是：每次改变倾斜板的倾角，让木块每次由静止开始下滑的位置在同一条竖直线上，且测出该竖直线与两板连接处的水平距离为l，如图甲所示。将每次实验得到的h、x相关数据绘制出的 h—x图象如图乙所示，图线的延长线与两坐标轴的交点坐标分别为（－a，0）和（0，b），则木块与倾斜板间的动摩擦因数μ1＝ ，木块与水平板间的动摩擦因数μ2＝ 。（以上两空用a、b和l中的某些物理量表示）‎ 解得：，‎ ‎【答案】（1）一条过坐标原点的倾斜向上直线（或正比例函数）；（2）、‎ ‎【针对训练3】某同学设计了一个如图所示的装置来测定滑块与水平木板间的动摩擦因数，其中A为滑块，B和C是钩码，个数可调．A的左端与打点计时器的纸带(未画出)相连，通过打点计时器打出的纸带测出系统的加速度．实验中该同学在钩码总质量(m+m’=m0)保持不变的条件下，多次改变m和m’的钩码个数，重复测量．不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦．‎ ‎①实验中除电磁打点计时器、纸带、若干个质量均为‎50克的钩码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线外，为了完成本实验，还应有 ‎ A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．低压交流电源 ‎②实验中该同学得到一条较为理想的纸带，如图所示．现从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出)，分别记为A、B、C、D、E、F．测得各计数点到OD点的距离分别为OA=‎1.61 cm，OB=‎4.02 cm，OC=‎7.26 cm，OD=‎11.30cm，OE=‎16.14 cm，OF=‎21.80 cm，打点计时器打点频率为50 H ．由此纸带可得到打E点时滑块的速度v= m/s，此次实验滑块的加速度a= m/s2．(结果均保留两位有效数字)‎ ‎③在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图所示的实验图线，由此可知滑块与木板间的动摩擦因数µ= ．(g取‎10 m/s2，保留两位有效数字)‎ ‎【答案】（1）BD（2）0.52；0.81（3）0.3 ‎ ‎【小结】可以看出，力学实验中给出的图象大多为直线，需要分析的便是直线斜率、截距、特殊点的含义，若出现曲线，则需要分析其成因。把关系式与函数图象结合起来是方向图象的直接有效方式。‎