力学实验(原卷版)-【高频考点】2021年高考物理二轮复习讲义+分层训练.pdf
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1、解 密1 4力学实龄承 等航龙考凄核心考点考纲要求实验一:研究匀变速直线运动1.要求会正确使用的仪实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系器主要有:刻度尺、游实验三:验证力的平行四边形定则标卡尺、螺旋测微器、实验四:验证牛顿运动定律天平、秒表、打点计时实验五:探究动能定理器、弹簧秤等实验六:验证机械能守恒定律2.要求认识误差问题在实验七:验证动量守恒定律实验中的重要探究性实验力学实验验证性实验.研究匀变速直线运动探究弹力和弹簧伸长的关系探究动能定理 验证力的平行四边行定则验证牛顿运动定律验证机械能守恒验证动量守恒定律 步骤,实验原理实验器材实验步骤数据处理误差分析注意事项“斛密考 点 凄考克1研究勺变
2、速直度运劭名/外备和械一、实验目的I .练习正确使用打点计时器,学会利用打上点的纸带研究物体的运动。2 .掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(/5 =。7 2)。3 .测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理1 .打点计时器(1)作用。计时仪器,每隔0.0 2 s 打一次点。(2)两种打点计时器的比较电磁打点计时器电火花计时器所用电源4 6 V低压交流2 2 0 V交流打点方式振针打点电火花打点时间间隔每隔0.0 2 s 打一次点每隔0.0 2 s 打一次点实验误差振针和纸带之间有摩擦,误差较大火花放电不会影响纸带运动,误差较小(3)纸带上点的意义表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置;通过
3、研究纸带上各点之间的距离,可以判断物体的运动情况;可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。2 .匀变速直线运动的判断连续相等时间内的位移之差是恒量,即A X =X 2 -玉=%3-工 2=%-马=-一=恒 量(不为零),则物体做匀变速直线运动,且&3 .由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,即 v=土 点 也。4.由纸带求加速度(1)用“逐差法”求加速度根据Z -玉=七一/=/一七=3 a T?,求出加速度q =、4 =二.;、”3=当 彳 尹,再计算出、“2、a3的平均值,即为物体运动的加速度,即 日=工+-一七。9T2(2)
4、利 用 图 象 的 斜 率 求 加 速 度先根据丹=%芥 比 求 出多个时刻随对应点的瞬时速度,然 后 画 出 图 象,图线的斜率即为物体运动的加速度。三、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。四、实验步骤1.仪器安装(1)把固定有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端,连接好电路。(2)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上合适的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面。如图所示,放手后,看小车能否在长木板上平稳地加速滑行。2.测量和记录(
5、1)把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带重复实验,至少重复三次。(2)从几条纸带中选一条比较理想的,舍掉开头比较密集的点,从便于测量的点开始确定计数点,为了计算方便和减少误差,通常用连续打点五次的时间作为时间单位,即 7=0/s.正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离,并填入设计好的表格中。(3)利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度。(4)增减所挂钩码数量,重复实验两次。3.处理数据并得出试验结论(1)由 试 验 数 据 画 出 图 象.(2)由广,图象得出小车运动
6、的速度随时间变化的规律。五、数据处理1.目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定物体的运动性质等。2.处理的方法(1)分析物体的运动性质测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点间距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。(2)利用逐差法求解平均加速度。(3)利用平均速度求瞬时速度。(4)利用W图象求加速度。六、误差分析1.电流频率不稳引起的实验系统误差。2.测量数据不准及描点、连线作图不准等引起的偶然误差。七、注意事项1.平行:纸带、细绳要和木板平行。2.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源,后取纸带。3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止
7、钩码落地和小车与滑轮相撞。4.减小误差:小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出67个计数点为宜。(1)作出速度-时间图象,通过图象的斜率求解物体的加速度;(2)剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。名/据 荣东例(2020.安徽宿州市.高-一期中)在利用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,(1)关于该实验,下列说法或操作中正确的是A.打点计时器可以使用干电池作为电源B.电火花打点计时器使用220V交流电源C.实验时先接通电源后释放纸带D.处理数据时必须将纸带上的每个实际打印点迹取作为计数点-oI2345678 9I I川I
8、川 加ih iiili川I川加曲川li川 府h川1叫1川小川li川1川|川1 1 1 M lii|i!川!I(2)实验中得到一条清晰的纸带,如图所示是截取了其中的某一段纸带,取A、B、C、。、E五个计数点,在相邻两计数点之间还有1个点迹未画出 已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。其中计数点C所在位置的刻度尺读数为 cm。小车运动到纸带上打下。点时的速度大小是 m/s,小车的加速度大小是 m*。(最后两空计算结果保留两位有效数字)/原稼秣句1.(2020简阳市阳安中学高一月考)在做“用打点计时器研究匀变速直线运动”的实验中:(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、
9、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源(220V、50Hz)、弹簧测力计。其 中 在 本 实 验 中 不 需 要 的 器 材 是:(2)如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,在纸带上确定出A、C、。和E共5个计数点,两个相邻计数点间还有四个点没有画出。60.30打点计时器打下。点时小车的瞬时速度VD =,m/s(结果保留三位有效数字);根据所给数据,计算小车的加速度”=.m/s2(结果保留三位有效数字)。考克2糠究弹力和弹普伸长的关系/小备a锲一、实验目的I .探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2 .学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据。二、实验原理1 .如图所示,
10、在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。2 .弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度进行计算。三、实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。四、实验步骤(1)安装实验仪器(见实验原理图)。(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据。(3)根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标。(4)按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同。(5)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表
11、的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数。五、数据处理I .列表法:将测得的尸、x填入设计好的表格之中,可以发现弹力尸与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的。2 .图象法:以弹簧伸长量x为横坐标,弹力尸为纵坐标,描出F、x各组数据相应的点,作出的拟合曲线,是一条过坐标原点的直线。3 .函数法:弹力尸与弹簧伸长量x满足尸=丘的关系。六、误差分析1 .弹簧的拉力大小不稳定。2 .钩码标值不准确,弹簧长度测量不准确带来误差。3 .画图时描点及连线不准确也会带来误差。七、注意事项I.不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过弹簧的弹性限度。2 .尽量多测几组数
12、据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。3 .观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。4 .统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。(2 0 2 0.福建省长泰县第一中学高一期中)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)测弹簧原长时,一定要将弹簧(填“竖直悬挂”或“水平放置在桌面上”),刻度尺要保持与弹簧平行并靠近弹簧,以免增大误差。(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小尸与弹簧长度L的关系图线,由此图线可得劲度系数k=N/
13、m(3)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L=c m o/纵踪秣习1.(2 0 2 0.海南中学高一期中)在探究弹力与弹簧伸长关系实验中,所需实验器材除了铁架台、弹簧、钩码外,还需要(选填刻度尺、天平);在弹簧弹性限度内,弹簧下挂钩码个数越多,弹簧长度(选填不变、越长、越短);实验数据记录在下表:弹力F/N0.300.600.901.201.50弹簧长度x/m0.0720.0830.0950.1060.118请按照规范作图要求,补充完整图中内容,并 使 用 作 图 工 具 作 出 弹 力 与 弹 簧 长 度 关 系 图 线。由此可知弹力F
14、与弹簧长度x 成 关 系(选填正比或反比或线性)。弹簧的劲度系数等于 N/m,图线在横轴的截距xo等于 m(保留两位有效数字)。考点3般证力的牛籽四边形定则名/点 备加锲一、实验目的i .验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。2.学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。二、实验原理互成角度的两个力n、22与另外一个力尸产生相同的效果,看 人、B 用平行四边形定则求出的合力产与 尸在实验误差允许范围内是否相等。三、实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。四、实验步骤1 .用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。2 .用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套
15、,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置0。如实验原理图所示。3 .用铅笔描下结点0的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力儿4 .只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置。,记下弹簧测力计的读数尸和细绳的方向。5 .比较广与用平行四边形定则求得的合力匕 看它们在实验误差允许的范围内是否相等。五、数据处理1 .用铅笔和刻度尺从。点沿两细绳套方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F i 和B 的图示,并以为和后为临边用刻度尺作平行四边形,过。点画平行四边形的对角线,此对角线即为合理尸的图示。2
16、.用刻度尺从。点按同样的标度沿记录的方向作出只有一个弹簧测力计时的拉力尸 的图示。3 .比较F和尸是否完全重合或几乎完全重合,从而验证平行四边形定则。六、误差分析1 .误差来源:除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。2 .减小误差的办法:(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度,要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。(2)作图时用刻度尺借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行.七、注意事项1.位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。2.角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60。100。之
17、间为宜。3.在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变量应尽量大一些。细绳套应适当长一些,便于确定力的方向。4.统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。/雅尔尔钠(2020广东东莞市高一期末)”研究共点力的合成”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,。为橡皮筋与细绳的结点位置,。8和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。(1)图乙中的尸与产两力中,方向一定沿4 0方向的是 o(2)关于此实验,下列情况正确的是()A.两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,两个弹簧秤的拉力是分力C.如果将两个绳套换成两根
18、橡皮筋,那么实验结果将不同D.两次拉橡皮筋结点拉到同一位置。的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同(3)如图乙所示,在 探 究“共点力合成”的实验中,橡皮条一端固定于P点,另一端连接两个弹簧秤,分别用F i与后拉两个弹簧秤,将结点拉至O点。现让B大小增大,方向不变,要使结点仍位于O点,则Q 的大小及图中 (介90)角的变化可能是()A.增大凡 的同时增大夕角 B.减小人的同时减小口角C.增大B 的同时减小角 D.减小F l的同时增大“角%/眼踪秣习1.(2020四川成都市树德中学高一月 考)“验证力的平行四边形定则”的实验如图所示,其中A 为固定橡皮筋的图钉,。为橡皮筋与细绳的结点,。8 和 O
19、C为细绳,图为白纸上根据实验要求画出的图示。(1)本实验中“等效代替”的含义是;A.橡皮筋可以用细绳替代B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图中的F 与尸两力中,方向一定沿AO方向的是,图中 是 Q、B 合力的理论值;(3)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 oA.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,橡皮条只需拉到和第一次试验相同的长度即可C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读
20、数时视线应正对测力计刻度D.试验时,弹簧测力计的外壳不能和纸面接触,否则弹簧测力计外壳和纸面的摩擦会产生误差考点4险证牛顿运劭定律名/外备和械一、实验目的1.学会用控制变量法研究物理规律。2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。3.探究加速度与力、质量的关系,并验证牛顿第二定律。二、实验原理(见实验原理图)I .保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系。2.保持合外力不变,确定加速度与质量的关系。3.作 出 a尸图象和“一一 图象,确定其关系。m小车 纸带打点计时器梗LI L三、实验器材小车、祛码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。四、
21、实验步骤1.用天平测出小车和盛有祛码的小盘的质量,和 加,把数据记录在表格中。2.把实验器材安装好,平衡摩擦力。3.在小盘里放入适量的祛码,把祛码和小盘的质量W记录在表格中。4.保持小车的质量不变,改变祛码的质量,按上面步骤再做5 次实验。5.算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中。6.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示合外力,即祛码和小盘的总重力永,根据实验数据在坐标平面上描出相应的点,作图线。7.用纵坐标表示加速度小 横坐标表示小车质量的倒数,在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。五、数据处理1.利用x=aT2及逐差法求ao2.以。为纵坐标,尸为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点
22、在一条过原点的直线上,说明a 与尸成正比。3.以。为纵坐标,,为 横 坐 标,描点、连线,如果该线过原点,就能判定与机成反比。m六、误差分析1.因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和祛码的总重力”g 代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和祛码的总重力。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。七、注意事项1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着打点的纸带匀速运动。2.不重复平衡摩擦力。3.实验条件4.一先一后一按:改
23、变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。/雅市东网(2020黑龙江哈尔滨市第六中学校高一月考)为“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图甲所示的实验装置:(1)以下实验操作正确的是()A.将木板远离滑轮的一端适当垫高,使小车在槽码的牵引下恰好做匀速运动B.调节滑轮的高度,使细线与木板平行C.先接通电源,再释放小车D.改变所挂槽码的数量时,要使所挂槽码的总质量远小于小车的质量(2)图乙是实验中获取的一条纸带,己知相邻计数点间的时间间隔为0.1s,2、3 和 5、6 计数点间的距离如图所示,则小车的加速度”=m/s2;(结
24、果保留两位有效数字)(3)研究小车的加速度。与其质量机的关系,处理数据时应作出_ _ _ _ _图像(选 填am”或),m从图像可以看出:当作用力一定时,物体的加速度与质量成反比;(4)当小车质量一定时,将(依次取=1、2、3.)个槽码挂在细线左端,每个槽码质量均为0.010kg,通过纸带获得相应的加速度利用图丙所示“一图像可求得小车的质量为 kg。(保留两位有效数字,重力加速度g 取 10m/s2)砥 豚秣制1.(2020.广东东莞市.高一期末)”探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。小车打点计时器俄码坛打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50H z,常用的电磁式打点计时器和电
25、火花计时器,使用的都是(填“直流电”或“交流电”);(2)下 列 说 法 正 确 的 是;A.每次小车必须从靠近打点计时器的同一位置释放B.平衡摩擦力时,将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在祛码及祛码盘的牵引下恰好做匀速运动C.通过增减小车上的祛码改变质量时,不需要重新平衡摩擦力D.实验时祛码及祛码盘的总质量应远大于小车的质量(3)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,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5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度。=m/s2;(结果保留两位有效数字)H 2 3 47-3.52 4-3.684-3.3
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