2012年高考物理二轮复习课件：6.1 力学实验.ppt

1、 实验原理 1打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它接在频率为50Hz的交流电源上使用时，每隔0.02秒打一次点，因此，纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置通过研究纸带上点迹间的距离，就可以确定物体的运动情况 3判断物体做匀变速直线运动的方法是：若相邻两计数点之间的距离满足ss2s1s3s2snsn1恒量(aT2)，说明物体做匀变速直线运动 主干整合 1要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔t0.025秒0.1秒 确定各计数点的坐标值(v1，T)、(v2,2T)、(vn，nT)画出vt图象，图线

2、的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度a.例1 某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：SA16.6 mm、SB126.5 mm、SD624.5 mm.若无法再做实验，可由以上信息推知：相邻两计数点的时间间隔为_s；打C点时物体的速度大小为_m/s(取2位有效数字)；物体的加速度大小为_(用SA、SB、SD和f表示)(2011湖南五校模拟)用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的规律如图给出了小车拖动的纸

3、带上的某一段；已知相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器所用交流电的频率为50Hz.则小车的加速度大小为_m/s2，打点计时器打3号计数点时小车的速度为_m/s(计算结果保留两位有效数字)答案8.04.05 实验原理 利用弹簧悬挂重物静止时，弹簧的弹力跟重物所受的重力大小相等，只要测出每次悬挂重物的重力大小F和弹簧伸长的长度x，建立Fx坐标，描点作图，即可探究 主干整合 1实验中一定要在弹性限度内，不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度，损坏弹簧 2读取弹簧下端所对应的刻度时，要用三角板，并且视线垂直于刻度，力求读数准确，如图所示，并且要等钩码静止时再读数 3作图象时，不要连成“折线”而应

4、尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧 例2(2011安徽)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出(g9.8m/s2)(1)作出ml的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为_N/m.解析(1)画一条直线尽量通过较多的点，如答案中图(2)在画出的图象上选取较远的两点，用于计算劲度系数 答案(1)如图所示(2)0.2480.262(2011宣城模拟)某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一

5、端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端每增加一个50g的砝码时，指针示数分别记作L1、L2、L7.(1)下表记录的是该同学测出的8个值：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.106.858.6010.3012.1014.05 根据表中数据，用“逐差法”计算出每增加50g砝码时弹簧平均伸长量L的数值为L_cm.(2)根据以上数据，求出弹簧的劲度系数k_N/m.(g取9.8m/s2)答案(1)1.75(2)28.0 实验原理 利用合力与分力在其作用效果上的等效性来验证平行四边形定则如图所示，橡皮条的A端固定，O端在两个共点

6、力F1、F2的作用下伸长到O点，以F1、F2为邻边作平行四边形，求出F1和F2的合力F.再改用一个力F拉橡皮条使结点仍到O点，则F与F1、F2共同作用的效果相同，F是F1、F2的合力，F1、F2是F的分力比较测出来的合力F和计算出来的合力F是否相等(包括大小和方向)，可以验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则 主干整合 1在本实验中，合力与分力产生的效果指的是：使橡皮条在某一方向上伸长相同的长度 2结点O的定位要准确，同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变 3画力的图示时应选择适当的标度，并且要一致，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形 4在描点确定

7、力的方向时，要注意使两点间的距离适当大些，以减小误差 例3(2011福州模拟)如图所示，在“验证平行四边形定则”的实验中，保持弹簧测力计A的拉伸方向不变，保持O点位置不动，(1)使弹簧测力计B按图示位置开始沿顺时针方向缓慢转过近90度，在这个过程中，A读数的变化是_，B读数的变化是_(2)使弹簧测力计B按图示位置开始沿逆时针方向缓慢转过近10度，在这个过程中，A读数的变化是_，B读数的变化是_ 解析由平行四边形定则可知，弹簧测力计B按图示位置开始沿顺时针方向缓慢转过近90度的过程中，弹簧测力计A的读数由FA1逐渐变为FA3，即一直减小；弹簧测力计B的读数由FB1逐渐变为FB3，即先减小后增大，

8、当两弹簧垂直时，弹簧测力计B读数最小 同理，使弹簧测力计B按图示位置开始沿逆时针方向缓慢转过近10度，弹簧测力计A的读数由FA1逐渐变为FA3，即一直增大；弹簧测力计B的读数由FB1逐渐变为FB3，也是一直增大 答案(1)一直减小 先减小后增大(2)一直增大 一直增大(2011江苏)某同学用如图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(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_

9、N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力 B弹簧测力计应在使用前校零 C拉线方向应与木板平面平行 D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法 答案(1)3.6(2)D(3)改变弹簧测力计B拉力的大小；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B的拉力的方向等)解析(1)由测力计可读出数据为3.6N；(2)因为只要O点受力平衡，三个力的合力为零即可，没有必要每次都要使O点静止在同一位置，选项D符合题意；(3)减小重物M的质量，可使测力计的

10、读数减小，更换量程更大的测力计也可.实验原理 本实验共有F、m、a三个参量，探究加速度a与作用力F及物体的质量m的关系时，应用的方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量m不变，讨论a与F的关系，再控制小桶和砂的质量不变，即F不变，改变小车质量m，讨论a与m的关系 主干整合 1本实验的一个重要步骤是平衡摩擦力：平衡摩擦力是指小车所受动力(重力沿斜面向下的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力)大小相等实验中，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔基本上均匀，就表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木块的位置，并且注

11、意在平衡摩擦力时不要把悬挂小桶的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力 例4(2011杭州模拟)如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置(1)在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s，从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a_m/s2(结果保留两位有效数字)(2)根据实验收集的数据作出的aF图线如图丙所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议_(2011浙江)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平

12、、导线为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是_(漏选或全选得零分)；并分别写出所选器材的作用_.答案学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码 学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间；砝码用以改变小车的质量，还可用于测量小车质量；钩码用以改变小车受到拉力的大小.实验原理 1作用在物体上的力越大，在力的方向上发生的位移越大，力对物体做的功就越多而力越大产生的加速度也就越大，物体通过较大的位移后获得的速度也就越大所以力对物体做的功与速度是正相关性关系可能与速度的一次方、二次方、三次方等正相关 2如图所示，小车在一条

13、橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行当我们用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，那么，第2次、第3次实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的2倍、3倍如果把第一次实验时橡皮筋的功记为W，以后各次的功就是2W、3W 橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出Wv曲线即功速度曲线分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系 主干整合 1按图组装好实验器材，小车在运动中会受到阻力平衡阻力的方法是将

14、木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑 2在处理数据时，应先对测量数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v2(或v，v3，)为横坐标作图 例5(2011苏北四市模拟)在追寻科学家研究足迹的过程中，某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，采用了如图甲所示的“探究物体加速度与物体质量、受力之间关系”的实验装置(1)实验时，该同学想用钩码的重力表示滑块受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项措施是_和_；(2)如图乙所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计

15、数点间距离已在图中标出，测出滑块的质量为M，钩码的总质量为m.从打B点到打E点的过程中，为达到实验目的，该同学应该寻找_和_之间的数值关系(用题中和图中的物理量符号表示)(2011北京海淀模拟)“探究动能定理”的实验装置如图甲所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0，当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出(1)关于该实验，下列说法正确的是()A打点计时器可以用直流电源供电，电压为46V B实验中使用的若干根橡皮筋的原长可

16、以不相等 C每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出 D利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wvm2、Wvm3、W2vm、W3vm的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系(2)如图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65cm，OB7.12cm，OC8.78cm，OD10.40cm，OE11.91cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度vm_m/s.答案(1)CD(2)0.83 主干整合 1安装打点计时器时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，且重物应

17、选用质量和密度较大的物体以减小摩擦阻力 2实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作正常后，再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点 3选纸带时应尽量挑选第一、二两个点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带，这种纸带记录了打第一个点时，重锤恰好由静止开始下落的运动情况 例6(2011海南)现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨

18、底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度.用g表示重力加速度完成下列填空和作图；(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：12345s(m)0.600 0.800 1.000 1.200 1.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.481.952.412.923.39(2)第1和第5个数据点所作直线见下图 直线的斜率约为k2.36104m1s2.(2011潍坊模拟)用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，质量mkg的重物拖着纸带由静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列点，在纸带上选取三个相邻计数点A、B、C，相邻计数点时间间隔为0.10s，O是重物刚开始下落时打下的第一个点，计数点间的距离如图乙所示(g取9.8m/s2，结果保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点B时的速度v_m/s；(2)在打点O到B的过程中，重物动能的增加量Ek_mJ，重物重力势能的减少量Ep_mJ；(3)实验中误差产生的原因有_(写出两个原因即可)答案(1)3.2(2)5.15.3(3)空气阻力，纸带受到打点计时器的阻力作用；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差(任选其二)