高考物理二轮复习第一部分专题十一力学实验学案.doc
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1、1 / 26【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题十一力学精选高考物理二轮复习第一部分专题十一力学实验学案实验学案江苏卷考情导向考点考题考情螺旋测微器和游标卡尺的读数力学基本实验2017 年 T10考查探究恒力做功与物体动能变化的关系以及平衡摩擦力的方法2016 年 T11考查基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器的使用验证以及机械能守恒定律2014 年 T11考查力的平行四边形定则及平衡条件的应用力学创新实验2015 年 T11考查对纸带运动情况探究小车速度随时间变化的规律2013 年 T11利用自由落体运动考查匀变速直线运动的加速度高考热点是(1)以打点纸带的分析为载
2、体,考查有关速度、加速度分析的实验,以填空题为主;(2)以教材实验为基础,结合光电门、频闪照相和现代科技生活,考查实验分析、设计能力;(3)以实验数据的处理和误差分析为载体,考查学生分析评估能力备考时(1)强化基本仪器使用、读数方面的训练;(2)领会控制变量法、逐差法等在实验操作和数据处理中的作用;(3)加强实验选取、实验情景与实验原理之间的因果逻辑推理一、误差与有效数字1误差:误差产生原因大小特点减小方法系统误差实验仪器不精确实验原理不完善实验方法粗略总是偏大或偏小更新仪器,完善原理,改进方法偶然误差测量、读数不准确可大可小画图象或取平均值2有效数字:(1)有效数字的最后一位是测量者估读出来
3、的,是偶然误差的来源(2)从数的左边第一个不为零的数字算起,如 0012 5 为三位有效数字2 / 26二、基本仪器的使用1长度测量类仪器:(1)毫米刻度尺的读数:精确到毫米,估读一位(2)游标卡尺的读数:游标尺/mm刻度格数刻度总长度每小格与1 毫米差精度/mm测量结果(游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线正对时)/mm1090101主尺上读的毫米数01n2019005005主尺上读的毫米数005n5049002002主尺上读的毫米数002n(3)螺旋测微器的读数:测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读)001 mm2时间测量类仪器:(1)打点计时器:每打两个点的时间间隔为 00
4、2 s,一般每五个点取一个计数点,则时间间隔为 t0025 s01 s(2)频闪照相机:用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来(3)光电计时器:记录遮光时间三、两类力学实验 1验证性实验:验证力的平行四边形定则,验证牛顿运动定律,验证机械能守恒定律2探究性实验:探究弹力与弹簧伸长的关系,探究动能定理3两种实验过程的比较:类型探究性实验验证性实验实验过程提出问题猜想与假设制定计划与设计实验方案进行实验与收集数据实验目的实验器材实验原理实验步骤3 / 26分析与论证评估交流与合作数据分析实验结论四、实验数据的处理方法1列表法:在记录和处理数据时,为了简单而明显地表示出有关物理
5、量之间的关系,可将数据填写在适当的表格中,即为列表法2平均值法:把在同一状态下测定的同一个物理量的若干组数据相加求和,然后除以测量次数3作图法:用作图法处理数据的优点是直观、简便,有取平均值的效果由图线的斜率、截距、包围的面积等可以研究物理量之间的关系考点 1| 螺旋测微器和游标卡尺的读数 难度:低档题 题型:实验题(对应学生用书第 57 页)1螺旋测微器读数时要估读,以毫米为单位,小数点后必须为 3 位,同时注意固定刻度上的半刻度是否露出,如第 1 题中图丁半刻度线露出,图甲、乙、丙没露出2游标卡尺不估读,以毫米为单位,10 分度卡尺,小数点后只有 1位;20 分度和 50 分度卡尺,小数点
6、后有 2 位3注意题目要求的单位是否为 mm,若不是则要先以 mm 为单位读数,然后再转变为题目要求的单位第 1、2 题中毫米和厘米各半考向 1 螺旋测微器的读数1(2017成都检测)用螺旋测微器测不同规格的金属丝的直径,示数如图 111 所示由图可读出金属丝的直径为图甲_mm 图乙_cm图丙_mm 图丁_cm 4 / 26【导学号:17214176】甲 乙丙 丁图 111【解析】 根据螺旋测微器的读数方法:螺旋测微器的读数值固定刻度值可动刻度001 mm,读出甲、乙、丙、丁四图的读数值分别是 10002(13) mm、0536 5(46) cm、9205(46) mm、0570 0 cm【答
7、案】 10002 0536 5 9205 0570 0考向 2 游标卡尺的读数2某同学用游标卡尺游标卡尺测定四个不同规格金属杆的直径,示数如图 112 甲、乙 、丙、丁所示,则该金属杆直径分别为甲图:_mm 乙图:_cm丙图:_cm 丁图:_mm甲乙丙丁图 112【解析】 根据游标卡尺的读数方法:游标卡尺的读数值主尺整毫米数值对齐格数精度(mm),读出甲、乙、丙、丁四图的读数值分别是甲图:d4 mm10002 mm420 mm乙图:d12 mm4005 mm1220 mm1220 cm丙图:d11 mm501 mm115 mm115 cm5 / 26丁图:d5 mm5005 mm525 mm【
8、答案】 420 mm 1220 cm 115 cm 525 mm考点 2| 力学基本实验 难度:中低档 题型:实验题 五年 3 考(对应学生用书第 57 页)1(2016江苏高考 T11)某同学用如图 113 所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于 A点光电门固定在 A 的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间 t 可由计时器测出,取 v作为钢球经过 A 点时的速度记录钢球每次下落的高度 h 和计时器示数 t,计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 Ep 与动能变化大小 Ek,就能
9、验证机械能是否守恒图 113(1)用 Epmgh 计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度 h 应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离A钢球在 A 点时的顶端B钢球在 A 点时的球心C钢球在 A 点时的底端(2)用 Ekmv2 计算钢球动能变化的大小用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图 114 所示,其读数为_cm某次测量中,计时器的示数为 0010 0 s则钢球的速度为v_ m/s图 114(3)下表为该同学的实验结果:Ep(102J)489297861469195929386 / 26Ek(102J)504101151200298他发现表中的 Ep 与 Ek 之间存在差异,认为这是由于空
10、气阻力造成的你是否同意他的观点?请说明理由(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议【解题关键】 解答本题应注意以下三点:(1)小球下落的高度 h 可以由释放时的钢球球心测到钢球在 A 点时的球心,也可以是释放时的钢球顶端测到钢球在 A 点时的顶端(2)空气阻力造成机械能减少,应有 EpEk 的结果(3)改进建议应从造成误差的原因角度思考【解析】 (1)高度变化要比较钢球球心的高度变化(2)毫米刻度尺读数时要估读到毫米下一位,由 v代入数据可计算出相应速度(3)从表中数据可知 EkEp,若有空气阻力,则应为 EkEp,所以不同意他的观点(4)实验中遮光条经过光电门时的速度大于钢球经过 A 点时的
11、速度,因此由 Ekmv2 计算得到的 Ek 偏大,要减小 Ep 与Ek 的差异可考虑将遮光条的速度折算为钢球的速度【答案】 (1)B (2)150(149151 都算对) 150(149151 都算对) (3)不同意,因为空气阻力会造成 Ek 小于 Ep,但表中 Ek 大于 Ep (4)分别测出光电门和球心到悬点的长度 L 和 l,计算 Ek 时,将 v 折算成钢球的速度 vv2(2014江苏高考 T11)小明通过实验验证力的平行四边形定则图 115(1)实验记录纸如图 115 所示,O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力 F1 和 F2 的方向分别7 / 26过 P
12、1 和 P2 点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力 F3 的方向过P3 点三个力的大小分别为:F1330 N、F2385 N 和F3425 N请根据图中给出的标度作图求出 F1 和 F2 的合力(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响实验装置如图 116 甲所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于 O 点,下端 N 挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动 N,在白纸上记录下 N 的轨迹重复上述过程,再次记录下 N 的轨迹甲乙图 116
13、两次实验记录的轨迹如图 116 乙所示过 O 点作一条直线与轨迹交于 a、b 两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到 a 和 b 时所受拉力 Fa、Fb 的大小关系为_(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有_(填写选项前的字母)A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B两次受到的拉力相同时,橡皮筋第 2 次的长度较长C两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第 2 次受到的拉力较大D两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大8 / 26(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项【解题关键】 解答此题应注意以下三点:(1)拉力 F1 和 F2 的方向分别过 P1、
14、P2 两点,但、并不代表 F1和 F2(2)由平行四边形定则求出的合力并不一定与 F3 相等(3)重物重力一定和橡皮筋拉力与水平拉力方向一定时,橡皮筋拉力大小也是一定的【解析】 根据力的合成法则及平衡条件解题(1)作出的图示如图所示(2)重物受力情况如图所示,由于重力不变,两次实验时,橡皮筋拉力 T 的方向相同,故水平拉力 F 大小相等,即 FaFb(3)根据题图乙可知,选项 B、D 正确,选项 A、C 错误(4)橡皮筋拉伸不宜过长,选用新橡皮筋等可减小误差【答案】 (1)如解析图所示(F 合4649 N 都算对)(2)FaFb (3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋(或:拉力不宜过
15、大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的弹簧)3(2017江苏高考 T10)利用如图 117 所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为 M2000 g,钩码的质量为 m100 g,打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电 【导学号:17214177】图 117(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到_9 / 26(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图 118 所示,选择某一点为 O,依次每隔 4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离 x,记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度 v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1
16、_m/s图 118(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,取 g980 m/s2,利用 Wmgx 算出拉力对小车做的功 W利用 EkMv2 算出小车动能,并求出动能的变化量 Ek计算结果见下表W/103J245292335381426Ek/103J231273312361400请根据表中的数据,在图 119 中作出 EkW 图象图 119(4)实验结果表明,Ek 总是略小于 W某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F_N【解析】 (1)完全平衡摩擦力的标志是轻推小车,小车做匀速运动(2)两计数点间的时间间隔 T5002 s01 sv1
17、m/s0228 m/s(3)确定标度,根据给出数据描点作图如图所示(4)从图线上取两个点(45,424),(215,20)图线的斜率是 k0953又有 k根据运动学公式有 v22ax根据牛顿第二定律有10 / 26FMa由式解得 F0093 N【答案】 (1)小车做匀速运动 (2)0228 (3)见解析图 (4)0093纸带的三大应用(1)确定时间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(或每隔四个点)取一个计数点,这样时间间隔为 t0025 s01 s(2)求瞬时速度做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度如图 1110
18、a 所示,求纸带上某一点的瞬时速度,只需在这一点的前后各取相同时间间隔 T 的两段位移 xn 和xn1,则打 n 点时的速度 vnab图 1110(3)求加速度利用 a求解:在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下,可利用 xxn1xnaT2 求加速度 a逐差法:ax4x5x6x1x2x3 9T2两段法:把图 1110b 中 x1、x2、x3、x4、x5、x6 分成时间相等(均为 3T)的两大段,则由 xxaT2 得:(x4x5x6)(x1x2x3)a(3T)2,解出的 a 与上面逐差11 / 26法结果相等,但却要简单得多图象法:a由 vn,求出相应点的速度b确定各计数点的坐标值(v1,T)
19、、(v2,2T)、(vn,nT)c画出 vt 图象,图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度考向 1 “纸带”类实验3(2017南京一模)(1)用游标卡尺测量小球的直径如图 1111 甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)甲 乙丙图 1111(2)用螺旋测微器测量合金丝的直径,此示数为_mm(3)在“用打点计时器测速度”的实验中,交流电源频率为 50 Hz,打出一段纸带如图 1112 所示纸带经过 2 号计数点时,测得的瞬时速度 v_m/s若实验时交流电源频率大于50 Hz,则纸带经过 2 号点的实际速度_(选填“大于”“小于” “等于”)测量速度图 1112【解析】 (1)游标卡
20、尺测量小球的直径时,应将小球卡在外爪的刀口上,故选甲;(2)螺旋测微器的固定刻度为 65 mm,可动刻度为:200001 mm0200 mm,所以最终读数为:65 mm0200 mm6700 mm(3)从 0 点开始每 5 个点取一个计数点,所以相邻计数点间的时12 / 26间间隔为 0025 s01 s 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上 2 点时小车的瞬时速度大小小车到计数点 2 时的瞬时速度 v2102 m/s036 m/s,如果在某次实验中,交流电的频率大于 50 Hz,那么实际打点周期变小,据 v可知,测出的速度数值将比真实值偏小【答案】 (1
21、)甲 (2)6700 (3)036;大于考向 2 “弹簧” “橡皮条”类实验4(2017镇江一模)在“探究求合力的方法”的实验中,某同学用两把弹簧秤将橡皮筋的端点拉到点 O,作出这两个拉力 F1、F2 的图示(图 1113 甲),然后用一把弹簧秤将橡皮筋的端点仍然拉到 O,弹簧秤示数 F 如图乙所示 【导学号:17214178】甲 乙图 1113(1)弹簧秤的示数 F_N;(2)请帮他在图甲中画出力 F 的图示(图中 a 为记录 F 方向时所记录的一点);(3)该同学用虚线把 F 的箭头末端分别与 F1、F2 的箭头末端连起来他观察图形后受到了启发你认为他紧接着应进行的两个实验步骤是_(A)
22、整理实验器材(B) 提出求合力方法的猜想(C) 改变 F1、F2 的大小和方向,重复上述实验13 / 26(D) 与同学交流讨论实验结果,得出结论【解析】 (1)弹簧秤的最小刻度为 02 N,可知弹簧秤的示数 F28 N(2)根据图示法作出 F 的图示,如图所示(3)用虚线把 F 的箭头末端分别与 F1、F2 的箭头末端连起来观察图形后受到了启发提出求合力方法的猜想,然后改变 F1、F2 的大小和方向,重复上述实验,故 BC 正确【答案】 (1)28 (2)见解析 (3)BC5(2017徐州期末)如图 1114 甲所示,在“探究功与速度变化的关系”的实验中,主要过程如下:A设法让橡皮筋对小车做
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- 高考 物理 二轮 复习 第一 部分 专题 十一 力学 实验
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