高考物理复习 力学实验部分.doc
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1、高考物理复习 力学实验部分一、高考探究:(1)06年考纲与07年考纲的对比:06年考纲07年考纲研究匀变速直线运动1.研究匀变速直线运动探究弹力和弹簧伸长的关系2.探究弹力和弹簧伸长的关系验证力的平行四边形定则3.验证力的平行四边形定则4.验证牛顿运动定律研究平抛物体的运动验证动量守恒定律5.验证动量守恒定律6.探究动能定理验证机械能守恒定律7.验证机械能守恒定律用单摆测定重力加速度8.探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度(2)07年考纲对实验与探究能力的要求:实验与探究能力 能独立地完成表2、表3中所列的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验
2、现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;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。二、教学目标、重点、难点分析:(1)教学目标:1通过对实验的复习,做到对力学中的学生实验明确实验目的,掌握实验原理,学会实验操作,正确处理实验数据2进一步学习用实验处理问题的方法,体会实验在物理学中的重要地位3掌握实验操作方法,培养动手操作的能力4通过对力学中学生实验的比较,知道所涉及到实验的类型5在掌握课本上所给学生实验的基础上,灵活应用所学知识解决其它问题(2)重点、难点:1理解实验的设计思想,不但要知道怎样做实验,
3、更应该知道为什么这样做实验2掌握正确的实验操作,是完成实验的最基本要求,对学生来说也是难度较大的内容,一定要让学生亲自动手完成实验3处理数据时,要有误差分析的思想,要能够定性地分析在实验中影响实验误差的条件三、实验、例题解析:实验一 研究匀变速直线运动这个实验主要是练习使用打点计时器和纸带的数据分析,需要解决的问题有:1、 打点计时器的作用和使用方法;2、怎样利用纸带判断物体是在做匀变速运动?3、怎样计算做匀变速直线运动的物体在某个位置时的速度?4、怎样计算它的加速度?例:重锤自由下落时打出一条纸带如图1所示,计算打下C点时的速度和自由下落的加速度的数值解:计算C点的速度VC=SBD/2T=2
4、.28(m/s)计算加速度有两种方法:(1)a=s/T2 =9.50m/s2(2)a=(Vc-VB)/T=9.50m/s2实验二探究弹力和弹簧伸长的关系本实验中要注意:(1) 既会用传统方法也会用力传感器来探究弹力与形变量的关系;(2) 实验中如何减小弹簧自重对实验的影响;(3) 如何自制一个弹簧测力计,并用于测定一个已知质量的物体重力大小;实验三验证力的平行四边形定则本实验要知道实验所需器材、实验原理、误差来源、注意事项;例题:(1)如果只给一个弹簧秤能否完成这个实验?(可以)例题:(2)在做“互成角度的两个力的合成”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定
5、的O点,以下操作中错误的是:(A、C、D)A同一次实验中,O点位置允许变动B实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度C实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点D实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧秤之间夹角应取90,以便于算出合力大小实验四验证牛顿运动定律在这个实验中主要验证牛顿第二定律,即加速度与质量、加速度与合外力的关系。注意的问题有:(1) 实验装置安好后,如何进行调整?(2) 实验中钩码的质量和小车质量满足什么关系?为什么要满足这样的关系?(3) 实验数据如何处理?图2例题:在验证牛顿第
6、二定律的实验中,一个同学打出了5条纸带后,测出了纸带中相邻的每五段间的距离和每条纸带对应的小车的受力情况(见表),处理数据后在图2所示的坐标中画出a-F图线解:先根据所给的数据利用公式s=at2算出小车在不同受力情况下的加速度值,分别为0.25m/s2、0.50m/s2、0.75m/s2、1.00m/s2、1.25m/ s2如图2所示,在坐标系中标点后,画出图线为一条直线实验五验证动量守恒定律这个实验中要注意的问题有:(1) 实验原理、实验装置、如何减小实验误差;(2) 根据已学的物理知识如何自行设计实验来验证动量守恒?例题:在研究碰撞中的动量守恒的实验中,下列操作正确的是:(B、C、D)A改
7、变入射小球的释放高度,多次释放,测出每次的水平位移求出平均值,代入公式计算B入射小球应始终保持在同一高度上释放C两球相碰时,两球的球心必须在同一水平高度上D重复从同一高度释放入射小球,用一个尽量小的圆将其各次落点圈在其中,取其圆心作为小球落点的平均值。实验六探究动能定理本实验与验证机械能守恒基本相同。实验七验证机械能守恒定律在本实验中要了解实验目的、原理、所需器材、实验步骤和注意事项;如何进行数据处理并分析误差来源以及怎样减小误差?例题:将下列验证机械能守恒定律的实验步骤按正确顺序排列起来A选取第1、2点的距离接近2mm的一条纸带,在这条纸带上选定计数点B将铁架台放在实验桌上,用附夹把打点计时
8、器固定在铁架台上C换新纸带重复实验D量出从首点到各计数点间的距离,并算出各计数点的即时速度E比较EK和EP在误差允许范围内是否近似相等F在重锤上夹持一纸带,并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔,手持纸带保持竖直方向,接通电源后,松手让重锤牵引纸带下落,得到打点的纸带G计算各计数点的动能增加量EK和势能减小量EP答案:此题正确的排序为B、F、C、A、D、G、E.实验八探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度本实验中的主要问题:(1) 如何用单摆测定重力加速度?(2) 实验中对单摆装置有何要求?如何计算摆长?(3) 应在摆球运动到哪一点开始计时?为什么?例题1:在做单摆测重力加速度的实验中,有以下
9、器材可以选用,其中正确的为:(C、D)A.小木球、细棉线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等B.小木球、尼龙线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等C.小钢球、尼龙线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等D.小钢球、尼龙线、米尺、秒表、铁架台等例题2:高楼顶上吊下一根长绳,给你一块秒表,一把只有几米长的米尺,一个带钩的重球,你能否估测出楼高?(可以)四综合训练 综合训练(A卷)012345678910A B C D E F1. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个计时点,本图中没有画出)打点计时器接的是220V
10、、50Hz的交变电流他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐 按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5,它们依次为_cm、_cm、_cm、_cm、_cm 由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是_m/s、_m/s、_m/s、_m/s 根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a 根据中得到的数据,试在右边所给的坐标系中,用作v-t图象的方法,从图象中求物体的加速度a 从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=_m/s,vF=_m/s.并由此计算:当打点
11、计时器打下A点的时刻,物体已经从静止开始做匀加速运动_s了 如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_.理由是:_2.某同学在做探索弹力和弹簧伸长的关系的实验中,组成了如图1-7-9的装置所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中.(弹力始终未超过弹性限度,取g=9.8m/s2)砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N) F/Nx/1
12、0-2m5 6 8 10 121.61.20.80.40试根据这些实验数据在右边给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函数关系的图线说明图线跟坐标轴交点的物理意义 上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲系数k是多大?3.在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。(1)图乙中的F与F两力中,方向一定沿AO方向的是_(2)本实验采用的科学方法是-( )A. 理想实验法 B. 等效替代法C. 控制变量法 D. 建立物理模型法4. 在验证机械能守恒定律的实验中,已知打点计时器
13、所用电源的频率为50Hz,查得当地的重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg实验中得到一条点迹清晰的纸带如图1-8-18所示,把第一个点记作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,重力势能的减少量等于_J,动能的增加量等于_J(取3位有效数字。5. 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设
14、计的具体装置如图所示在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距标在图上,A为运动起始的第一点,则应选_段起计算A的碰前速度;应选_段来计算A和B碰后的共同速度(填AB、BC、CD、DE)(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前总动量=_kgm/s 碰后总动量=_kgm/s6.如图光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处;另有一小钢球。现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势
15、能。(1)还需要的器材是 、 。(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对 能的测量,进而转化为对 和 的直接测量。 (3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系,除以上器材外,还准备了两个轻簧,所有弹簧的劲度系数均不相同。试设计记录数据的表格。O7. 某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他只好找到一块大小为3cm左右,外形不规则的大理石块代替小球.实验步骤是 A石块用细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点 B用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长 C将石块拉开一个大约=30的角度,然后由静止释放 D从摆球摆到最高点时开始计时,测出30次全振
16、动的总时间t,由T=t/30得出周期 E改变OM间尼龙线的长度,再做几次实验,记下相应的L和TF求出多次实验中测得的L和T的平均值作计算时使用的数据,带入公式求出重力加速度g 你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_.为什么? 该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?_.你认为用何方法可以解决摆长无法准确测量的困难?光电计时器 光电门显示屏00.0ab图9 N12LdPQM 108. 像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图9所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时
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