热点专题高考三轮冲刺讲解专题七力学实验学习教案.pptx

会计学1热点专题高考三轮冲刺热点专题高考三轮冲刺(chngc)讲解专题讲解专题七力学实验七力学实验第一页，共178页。1.实验一：研究匀变速直线运动2.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系3.实验三：验证力的平行四边形定则4.实验四：验证牛顿(ni dn)运动定律5.实验五：探究动能定理6.实验六：验证机械能守恒定律第1页/共178页第二页，共178页。1.学会正确使用的仪器主要有：刻度尺、天平、秒表、电火花计时器、电磁打点计时器、弹簧测力计等.2.理解各实验原理，并能根据实验原理进行正确的实验操作.还要会一些(yxi)简单的创新实验.3.掌握常用的实验方法，例如控制变量法、图象法处理数据.第2页/共178页第三页，共178页。4.了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在力学实验中分析误差的主要来源(liyun)；不要求计算误差，但要知道如何采取措施尽可能地减小误差.5.知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果,间接测量的有效数字运算不作要求.第3页/共178页第四页，共178页。研究匀变速直线运动【典例1】(2012山东高考)某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引(qinyn)下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.第4页/共178页第五页，共178页。(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_ 和_ 之间某时刻开始减速(jin s).(2)计数点5对应的速度大小为_m/s，计数点6对应的速度大小为_m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速(jin s)运动过程中加速度的大小为a=_m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值_(选填“偏大”或“偏小”).第5页/共178页第六页，共178页。【审题视角】解答本题应明确以下三点:【关键点】(1)从点迹的间距正确判断物块的运动情况.(2)中间时刻的瞬时速度(shn sh s d)等于这段时间内的平均速度.(3)正确应用逐差法公式s=aT2解题.第6页/共178页第七页，共178页。【精讲精析】(1)由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2 cm，而计数点6、7之间的距离比计数点5、6之间的距离多1.27 cm，故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速.(2)计数点5对应的速度物块做加速运动(ji s yn dn)时加速度大小第7页/共178页第八页，共178页。(3)物块做减速运动时的加速度大小为由牛顿第二定律得：mg=ma，所以 由于除去物块与桌面间的摩擦力，纸带还受到摩擦力的作用，故计算结果比动摩擦因数(ynsh)的真实值偏大.答案：(1)6 7(或7 6)(2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大第8页/共178页第九页，共178页。【命题人揭秘】处理纸带数据(shj)应明确三个问题(1)每相邻两个计数点之间所对应的打点的时间间隔；(2)瞬时速度的求解方法；(3)根据“逐差法”求加速度.第9页/共178页第十页，共178页。探究弹簧弹力大小与伸长量的关系【典例2】(2011安徽高考)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(f m).实验测出了砝码(f m)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.(g=9.8 m/s2)第10页/共178页第十一页，共178页。(1)作出m-l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为_ N/m.【审题视角】分析该题的关键是：【关键点】(1)明确坐标轴所表示的物理量及单位.(2)明确描点画(din hu)线的原则.(3)分析图线斜率的物理意义.第11页/共178页第十二页，共178页。【精讲精析】(1)如图所示，让直线通过(tnggu)尽可能多的点，使不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧;第12页/共178页第十三页，共178页。(2)由胡克定律得mg=kl,故从图线中取两相距(xingj)较远的点，代入上式得:答案：(1)见精讲精析 (2)0.2500.255 第13页/共178页第十四页，共178页。【命题人揭秘】本题考查“探究弹力和弹簧伸长的关系”.重在考查学生利用图象处理数据的能力.该实验探究应注意以下几点：(1)所挂砝码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度.要注意观察，适可而止.(2)每次所挂砝码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上描的点尽可能稀，这样作出的图线精确.(3)描点画(din hu)线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使不能落在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧.(4)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.第14页/共178页第十五页，共178页。验证力的平行四边形定则【典例3】(2011江苏高考(o ko)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.第15页/共178页第十六页，共178页。(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_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(fxin)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.第16页/共178页第十七页，共178页。【审题视角】解答该题应注意：【关键点】(1)弹簧测力计的读数要求.(2)当测知重物M的重量后，作用(zuyng)于O点的三力大小、方向确定，由此判定是否使O静止于同一位置.第17页/共178页第十八页，共178页。【精讲精析】(1)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6 N.(2)要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力(ll)的合力与M的重力等大反向，所以应测量M的重力.为减小测量误差应该做到弹簧测力计使用前校零，拉线的方向与木板平面平行，A、B、C对.改变拉力(ll)进行多次实验，O点位置可以不同，D错.第18页/共178页第十九页，共178页。(3)A的拉力超过其量程，为减小A的数值，有多个(du)方法，例如：使B拉力减小，减小M的重力大小，A换成量程更大的弹簧测力计，改变B的拉力方向等.答案：(1)3.6 (2)D(3)使B拉力减小；减小M的重力大小；A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等(任选两种)第19页/共178页第二十页，共178页。【命题人揭秘】本题考查验证力的平行四边形定则，意在考查学生的实验与探究能力.该题是在课本实验基础上迁移(qiny)创新而来,要求学生不能生搬硬套,要灵活地根据实验要求进行判断分析.体现了高考对实验能力的要求,即能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.第20页/共178页第二十一页，共178页。加速度的分析测定【典例4】(2011新课标全国卷)利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动(ydng)，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变第21页/共178页第二十二页，共178页。光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下(j xi)相应的t值，所得数据如表所示.s(m)s(m)0.5000.5000.6000.6000.7000.7000.8000.8000.9000.9000.9500.950t(ms)t(ms)292.9292.9371.5371.5452.3452.3552.8552.8673.8673.8776.4776.4s/t(m/ss/t(m/s)1.711.711.621.621.551.551.451.451.341.341.221.22第22页/共178页第二十三页，共178页。完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度(shn sh s d)v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出 图线；第23页/共178页第二十四页，共178页。【审题视角】解答该题的思路是：【关键点】(1)根据运动学公式，写出a与v1、s和t之间的关系式.(2)由以上公式变形得出 关系式，然后分析斜率(xil)的意义.(3)由所画出的 图线，得出滑块加速度的大小(dxio)为a=_m/s2(保留2位有效数字).第24页/共178页第二十五页，共178页。【精讲精析】(1)由运动学公式 从此式可知，图线是一条斜率为负数的直线.(2)根据题目(tm)提供的数据按进行处理，把处理的数值对应描点，然后用一条直线连接这些点，所得图象如图所示.第25页/共178页第二十六页，共178页。(3)由图线知斜率绝对值为又从斜率的绝对值为故有 即a=2.0 m/s2.答案：(1)(2)见精讲精析图 (3)2.0(1.82.2范围(fnwi)内均正确)第26页/共178页第二十七页，共178页。【命题人揭秘】本题主要考查学生处理实验数据的能力.通过物理公式得出所研究的图象纵横坐标物理量关系,然后分析图线的斜率(xil)的意义.该题中，是由 得出结论 由此可知a的大小为图象斜率(xil)的2倍.第27页/共178页第二十八页，共178页。验证机械能守恒定律【典例5】(2010新课标全国卷)如图为验证机械能守恒定律的实验(shyn)装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题：第28页/共178页第二十九页，共178页。(1)为完成(wn chng)此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_.(填入正确选项前的字母)A.米尺 B.秒表C.012 V的直流电源 D.012 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有_.(写出两个原因)第29页/共178页第三十页，共178页。【审题视角】解答本题时应注意以下两点：【关键点】(1)明确(mngqu)验证机械能守恒定律的实验原理，在此基础上选择实验器材.(2)能够分析本实验的误差来源.【精讲精析】(1)用米尺测量纸带两点间的距离，故选A.打点计时器需要低压交流电源供电，故选用D项交流电源，不选低压直流电源C.打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，故不选B.第30页/共178页第三十一页，共178页。(2)纸带与打点计时器之间有摩擦和下落过程有空气阻力，这将导致增加的动能(dngnng)小于减少的重力势能；用米尺测量纸带上点距读数时存在误差,这属于偶然误差；交流电频率不稳定，计时点之间时间间隔不均匀等.答案：(1)A、D (2)纸带与打点计时器之间有摩擦；下落过程有空气阻力；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差；交流电频率不稳定(任选其二)第31页/共178页第三十二页，共178页。【命题人揭秘】本题用验证机械能守恒(shu hn)定律的实验命题，考查考生对实验器材的选择和实验误差的分析.选择实验器材的依据是实验原理，所以理解实验原理是做好一个实验的重中之重.本实验原理是以自由落体运动情景为载体，因为从理论上分析，在自由落体运动中只有重力做功，机械能守恒(shu hn)，重力势能转化为动能，检验下落过程减少的重力势能是否等于增加的动能，即检验 其中质量可以约去，不必测量重锤质量.第32页/共178页第三十三页，共178页。验证牛顿第二定律【典例6】(2010山东高考)请完成以下三小题.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端(lin dun)分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.第33页/共178页第三十四页，共178页。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动(yndng)到PQ处的时间t.第34页/共178页第三十五页，共178页。(1)木板(m bn)的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_.(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是_.第35页/共178页第三十六页，共178页。(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_.a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便(fngbin)地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度第36页/共178页第三十七页，共178页。【审题视角】解答本题应注意以下(yxi)三点：【关键点】(1)根据实验原理分析该实验中提供的测量合外力的方法.(2)能够分析误差来源并采取措施尽可能减小.(3)该实验未平衡摩擦力，而是测出滑动摩擦力，体会加水法与挂钩码相比的好处.第37页/共178页第三十八页，共178页。【精讲精析】(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量d、t，取平均值.(2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水瓶的质量m，此时可认为绳上的拉力T近似等于弹簧测力计示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知(k zh)受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1-F0).图象反映的是a与F1的关系，而不是a与(F1-F0)的关系，所以图象不第38页/共178页第三十九页，共178页。过原点.当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，该实验不再满足M m，此时a越大，绳上的拉力T就越小于弹簧测力计开始加速运动时的示数F1，加速度增加得就越慢，图线弯曲,斜率变小，c正确.(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以(ky)更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出滑动摩擦力的大小，b、c说法是正确的.两种实验方法都不可以(ky)改变滑动摩擦力的大小，a说法错误；通过(2)中分析可以(ky)知道当第39页/共178页第四十页，共178页。加速度增大时，实验(shyn)条件便不再满足，此时实验(shyn)误差变大，d说法错误.答案：(1)2d/t2 保持F1不变，重复实验(shyn)多次测量d、t，取平均值 (2)c (3)b、c 第40页/共178页第四十一页，共178页。【阅卷(yu jun)人点拨】失失分分提提示示(1)(1)不知道偶然误差的概念，或者不知道偶然误差成因不知道偶然误差的概念，或者不知道偶然误差成因.(2)(2)对实验原理的掌握浅显，不能意识到瓶中水的质量较对实验原理的掌握浅显，不能意识到瓶中水的质量较大时，绳子的拉力与水和瓶的重力不能近似相等，从而误大时，绳子的拉力与水和瓶的重力不能近似相等，从而误认为绳子的拉力始终等于水和瓶子的重力认为绳子的拉力始终等于水和瓶子的重力.(3)(3)不能深入到该实验的实际情景中，不能体会到加水法不能深入到该实验的实际情景中，不能体会到加水法与挂钩码的细微区别，或者缺少如何尽可能减小误差的意与挂钩码的细微区别，或者缺少如何尽可能减小误差的意识识.第41页/共178页第四十二页，共178页。备备考考指指南南(1)(1)应注重对实验原理的理解，这是实验设计的指挥棒，应注重对实验原理的理解，这是实验设计的指挥棒，实验器材的选择、实验步骤的安排、误差的分析都是建立实验器材的选择、实验步骤的安排、误差的分析都是建立在实验原理的基础上在实验原理的基础上.(2)(2)养成善于分析误差来源的好习惯，能够采取措施有效养成善于分析误差来源的好习惯，能够采取措施有效地减小误差，在平时的复习中积累这方面的经验，如减小地减小误差，在平时的复习中积累这方面的经验，如减小偶然误差，往往多次测量求平均值偶然误差，往往多次测量求平均值.(3)(3)牢牢地掌握各个力学实验关键点，比如探究加速度与牢牢地掌握各个力学实验关键点，比如探究加速度与质量、力关系的实验中，如何提供一个可测量的合外力是质量、力关系的实验中，如何提供一个可测量的合外力是本实验的核心，要从平衡摩擦力和钩码质量远远小于小车本实验的核心，要从平衡摩擦力和钩码质量远远小于小车质量两方面入手质量两方面入手.不管实验如何改进，实验的核心问题是不管实验如何改进，实验的核心问题是难以回避的，只是解决措施优化而已，这也是高考考查的难以回避的，只是解决措施优化而已，这也是高考考查的热点，应在复习中特别注意热点，应在复习中特别注意.第42页/共178页第四十三页，共178页。纸带数据处理问题 高考指数:1.(2011广东高考)如图甲是“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(j sh)点，加速度大小用a表示.第43页/共178页第四十四页，共178页。(1)OD间的距离为_ cm.(2)如图乙是根据实验(shyn)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).第44页/共178页第四十五页，共178页。【解题指南】解答该题应抓住以下两点：(1)毫米刻度尺读数时要注意估读.(2)通过两个变量之间的函数关系式确定斜率的意义.【解析】由图甲D点对应的数值可以读出OD之间的距离为1.20 cm.物体做匀变速直线运动，位移和时间(shjin)之间的关系为 可见在s-t2图象中的斜率表示加速度的一半，可得加速度为0.933 m/s2.答案:(1)1.20 (2)加速度的一半 0.933 第45页/共178页第四十六页，共178页。2.(2010 广东高考)如图是某同学(tng xu)在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.第46页/共178页第四十七页，共178页。(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_.(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个(lin)相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距s=_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字).第47页/共178页第四十八页，共178页。【解析】(1)打点计时器的电源频率为50 Hz,即打点的频率也为50 Hz,则打相邻两点的时间间隔(jin g)(2)方法一：读A、B两点数值：1.00 cm、1.70 cm(毫米刻度尺精确到1 mm,估读到0.1 mm).A、B两点间距：s=1.70 cm-1.00 cm=0.70 cm.方法二：由sBC-sAB=sCD-sBC得：sAB=2sBC-sCD=0.70 cm第48页/共178页第四十九页，共178页。物体做匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度等于(dngy)中间时刻的瞬时速度，可知：答案:(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s 第49页/共178页第五十页，共178页。3.(2010 重庆高考)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(pnl)f=50 Hz，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O点的距离：xA=16.6 mm、xB=126.5 mm、xD=624.5 mm.第50页/共178页第五十一页，共178页。若无法再做实验，可由以上(yshng)信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为_s；(2)打C点时物体的速度大小为_m/s(取2位有效数字).(3)物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和f表示).第51页/共178页第五十二页，共178页。【解析】(1)打点计时器打出的纸带每隔4个点取一个计数(j sh)点，则相邻两计数(j sh)点的时间间隔为T=0.025 s=0.1 s.(2)由匀变速直线运动的规律：某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，可得第52页/共178页第五十三页，共178页。(3)匀加速直线运动的位移特征是相邻的相等(xingdng)时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有:BC=AB+aT2，CD=BC+aT2=AB+2aT2BD=2AB+3aT2，所以答案：(1)0.1 (2)2.5 (3)第53页/共178页第五十四页，共178页。探究弹力与弹簧伸长的关系(gun x)高考指数:4.(2012 广东高考)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系(gun x).(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在_(选填“水平”或“竖直”)方向.(2)弹簧自然悬挂,待弹簧_ 时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如表:第54页/共178页第五十五页，共178页。表中有一个数值记录不规范,代表符号为_.由表可知(k zh)所用刻度尺的最小分度为_.代表代表符号符号L L0 0L Lx xL L1 1L L2 2L L3 3L L4 4L L5 5L L6 6数值数值/cm/cm25.3525.3527.3527.3529.3529.3531.3031.3033.433.435.3535.3537.4037.4039.3039.30第55页/共178页第五十六页，共178页。(3)如图是该同学根据表中数据(shj)作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与_(选填“L0”或“Lx”)的差值.(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2).第56页/共178页第五十七页，共178页。【解题指南】本题要注意测量仪器的精度及正确读数，同时要注意利用图象法求解问题的几个重要的物理量，如斜率、截距等.【解析】(2)测量仪器是10分度的,需要估读到最小精度的下一位，则此刻度尺的最小精度应为1 mm，故L3读数错误.(3)横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与L0的差值.(4)由mg=kx得图象的斜率 故k=4.9 N/m，挂了砝码盘后弹簧伸长了2 cm，由mg=kx知其质量(zhling)为10 g.答案：(1)竖直 (2)稳定 L3 1 mm (3)L0 (4)4.9 10 第57页/共178页第五十八页，共178页。5.(2010 福建高考)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验时，将原长约200 mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一(zhy)增挂钩码(质量均为20 g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量.根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长第58页/共178页第五十九页，共178页。量l与拉力(ll)F关系的图象如图所示.从图象中可以得出_.(填选项前的字母)A.增挂钩码时l与F成正比，而减挂钩码时l与F不成正比B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度第59页/共178页第六十页，共178页。【解析】选D.增挂钩码时图线为曲线，l与F不成正比，故A不正确.当所挂钩码数相同时，即F相同时，由图象可知增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的小,是因为增挂钩码时所挂钩码数过多，超出了橡皮筋的弹性(tnxng)限度，故B、C不正确,D正确.第60页/共178页第六十一页，共178页。6.(2010 浙江高考)在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下面依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m=0.1 kg，取g=10 m/s2)，并记录绳下端的坐标x加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数).然后(rnhu)逐个拿下钩码，同样记录绳下端的坐标x减i，绳下端坐标的平均值xi(x加i+x减i)/2 的数据如表：第61页/共178页第六十二页，共178页。挂在橡皮绳下端挂在橡皮绳下端的钩码个数的钩码个数橡皮绳下端的坐标橡皮绳下端的坐标(x(xi i/mm)/mm)甲甲乙乙1 1216.5216.5216.5216.52 2246.7246.72322323 3284.0284.0246.5246.54 4335.0335.0264.2264.25 5394.5394.5281.3281.36 6462.0462.0301.0301.0第62页/共178页第六十三页，共178页。(1)同一橡皮绳的x加i_x 减i(大于或小于)；(2)_ 同学的数据更符合实验要求(甲或乙)；(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)；(4)为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？【解析】(1)因橡皮绳被拉伸后不是完全弹性形变，不可能恢复到原长,故x加i小于x减i.(2)乙同学的数据更符合实验要求：橡皮绳长度的改变量如下表所示，由下表数据知乙同学的数据中的改变量与增减的钩码数的正比例关系(gun x)更明显.第63页/共178页第六十四页，共178页。挂在橡皮绳下端挂在橡皮绳下端的钩码个数的钩码个数改变量改变量(x(xi i-x-x1 1)/mm)/mm甲甲乙乙1 12 230.230.215.515.53 367.567.530.030.04 4118.5118.547.747.75 5178.0178.064.864.86 6245.5245.584.584.5第64页/共178页第六十五页，共178页。(3)由上表根据乙同学的数据作图得由图可得k乙=57 N/m70 N/m(4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够(zgu)大的伸长量，以减小长度测量的误差.答案:(1)小于 (2)乙 (3)见解析(4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够(zgu)大的伸长量，以减小长度测量的误差.第65页/共178页第六十六页，共178页。验证力的平行四边形定则 高考指数(zhsh):7.(2012 浙江高考)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤.(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：用作图法求得该弹簧的劲度系数k=_N/m.弹力弹力F/NF/N0.500.501.001.001.501.502.002.002.502.503.003.003.503.50伸长量伸长量x/10 x/10-2-2m m0.740.741.801.802.802.803.723.724.604.605.585.586.426.42第66页/共178页第六十七页，共178页。(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为_N；同时利用(1)中结果获得(hud)弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合.(3)由图得到F合=_N.第67页/共178页第六十八页，共178页。【解题指南】在F-x图象中，图线的斜率等于弹簧的劲度系数；弹簧秤的读数要估读一位；用平行四边形定则画合力.【解析(ji x)】(1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数,(2)读出弹簧秤的读数为2.10 N(保留三位有效数字)；以O为顶点，画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行四边形，画出平行四边形的对角线，即合力F合.第68页/共178页第六十九页，共178页。(3)用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的大小.答案：(1)如图 55(2内均可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确(zhngqu)，0.02内均可)画法见解析 (3)3.3(说明：0.2内均可)第69页/共178页第七十页，共178页。8.(2010 天津高考)在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条.(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的_(填字母(zm)代号).A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度第70页/共178页第七十一页，共178页。C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号).A.两细绳必须等长B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C.用两弹簧测力计同时(tngsh)拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 第71页/共178页第七十二页，共178页。【解析】(1)本实验利用等效法：使一个(y)力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点.这要求将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，即将橡皮条沿相同方向拉到相同长度，故B、D正确；A、C都未限制方向，无法保证效果相同.(2)若验证一个(y)力F是否为力F1和F2的合力时，需作出各力的图示，则应记录力的三要素：作用点、大小、方向.细绳套应适当长一些，标记同一细绳方向的两点要远些，便于确定力的第72页/共178页第七十三页，共178页。方向，减小偏差，但两细绳不必等长，故A不正确，D正确.为了避免弹簧(tnhung)测力计的外壳与弹簧(tnhung)测力计的限位卡之间有摩擦，应确保弹簧(tnhung)测力计、细绳、橡皮条都与木板平行，并使细绳套与弹簧(tnhung)测力计的轴线在同一条直线上，故B正确.在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值应尽量大些，以减小相对误差，但没必要使拉力之差尽可能的大，故C不正确.答案:(1)B、D (2)B、D 第73页/共178页第七十四页，共178页。【方法技巧】解答“验证力的平行四边形定则(dn z)”问题的注意事项(1)注意实验中等效思想的应用.(2)熟知实验中的注意事项.(3)掌握简单的实验误差分析 第74页/共178页第七十五页，共178页。牛顿第二定律的验证及应用 高考指数:9.(2012 安徽高考)图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.砂和砂桶的总质量(zhling)为m,小车和砝码的总质量(zhling)为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.第75页/共178页第七十六页，共178页。(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是()A.将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电(tng din)，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B.将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电(tng din)，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C.将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动第76页/共178页第七十七页，共178页。(2)实验中要进行(jnxng)质量m和M的选取，以下最合理的一组是()A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g第77页/共178页第七十八页，共178页。(3)图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数(j sh)点，相邻的两个计数(j sh)点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数(j sh)点之间的距离分别为:sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a=_m/s2(结果保留2位有效数字).第78页/共178页第七十九页，共178页。【解题指南】解答本题时要注意以下两点：(1)实验中应注意分析误差来源及减小误差的方法.(2)利用纸带求加速度时应用位移逐差法.【解析】(1)选B.要使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，应将长木板远离定滑轮的一端垫起，使小车所受重力沿木板向下的分力(fnl)与小车及纸带所受摩擦力平衡，即选项B正确.第79页/共178页第八十页，共178页。(2)选C.要使砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，必须使mM，只有(zhyu)选项C符合这个要求.(3)小车的加速度为：其中t=0.1 s，代入数据得：a=0.42 m/s2.答案:(1)B (2)C (3)0.42 第80页/共178页第八十一页，共178页。10.(2011 山东高考)某探究小组设计了“用一把尺子(ch z)测定动摩擦因数”的实验方案.如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端.开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音.用刻度尺测出小球下落第81页/共178页第八十二页，共178页。的高度(god)H、滑块释放点与挡板处的高度(god)差h和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_.(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为_.(3)以下能引起实验误差的是_.a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时 第82页/共178页第八十三页，共178页。【解题指南】解答该题要把握以下三点：(1)滑块、小球同时运动，同时听到撞击声，说明运动时间相同.(2)滑块在粗糙的斜面上做匀加速直线运动，小球做自由落体运动.(3)根据牛顿第二定律和几何(j h)关系求出动摩擦因数.第83页/共178页第八十四页，共178页。【解析】(1)由于小球(xio qi)落地和滑块撞击挡板是同时的，可以得出两个物体运动的时间相同.即滑块：小球(xio qi)：(2)对滑块受力分析可知 第84页/共178页第八十五页，共178页。(3)由上面的表达式可知所测动摩擦(mc)因数与H、h、x有关，故正确选项为c、d.答案:(3)c、d 第85页/共178页第八十六页，共178页。11.(2010 江苏高考)为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示).实验时，平衡小车与木板(m bn)之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力.第86页/共178页第八十七页，共178页。(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车_(选填“之前”或“之后”)