高考物理二轮复习考前三个月专题15力学实验教案

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1、专题15力学实验便川和读数方法考题一“纸带类”实验知识精讲新课标《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律.这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：1.由纸带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，便于测量和计算2.求解瞬时速度利用做匀变速直线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1所Xn+Xn示，打n点时的瞬时速度Vn=石■2T

2、,.,•••图11.用“逐差法”求加速度，甘十一X4+X5+*3-xi+x2+x3如图2所不，a=2TX]Xj心斷Xf,图2有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间At内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v=At(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L,则利用速度与位移的关系可求加速度，即a=22“2—V1・2LB典例剖析例1图3甲是“研究匀变速直线运动”的实验装置，图乙是该实验中获得的一条纸带・已知所用交流电源的频

3、率为50Hz,ABGD、E、F是纸带上的计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出・(1)实验时由遛丿〜比电I、JI掛光板rfa小牟亡HHIF—iijf力传感器1比电I、JIri光板ne光电门2细线轴线定町轮定瀏轮力传感器0砂桶砂桶CD间的读数，根据图乙中已有的数据鏘CD间的距离约cm.(2)某同学在处理数据时将A点询t=0,B点t=0.1s,C点询t=0.2s……，将AB间距离询t-0.1s时的位移1.50cm,BC间距离询t-0.2s时的位移x2-1.81cm……，并根据图乙中的数据作出如图丙所示的x-t图象，

4、该图线与纵坐标的交点表示的是；若该同学根据图象得出x-t图象的斜痢k(m/s),则该纸带运动时的加速度大小是m/s«请用斜率来表示，数值概不给).若将实验中的打点计时器捧改用在水平轨道上安装两个光电小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砂桶，如图所示，可困来验证“牛顿第二定律”，实验时，先测出小车、传感器和挡光板的恿量m再让小车从靠近光觀处由静止开始运动，读出小车在两光电阊的运动时间t.改变小车质量m测得釦t的值，建立坐标系描点作出图线，下列能直观得出"合外力一定时，加速度与质

5、量成反比”的图线是D22解析(1)由Ax=aT,即ED—CD=CD—BC=aT得CDED+BS2.13cm.=2x(2)x-t图象与纵坐标的交点为OA的距离；由v=可知，且各段位移的时间均为—0.1stxV0.1故当纵坐标的位移除0.1s时，即为各段的平均速度值，则加速度大小a=t=t=10x=10k.—12・改变小车质量m测得多(1)小车从靠近光电1处由静止开始做匀加速运动，位移x=at2gm亠话心2x2成反比，m与壮成正比，能直观得出“合组t的值，则加速度a=厂位移不变，故a与tt答案(1)2.13(2)0A

6、之间的距离10k(3)C【变式训练】在用图4所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系.(1)除了电火花计时器、小车、磁码、磁码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有(选填选项前的字母).A.220V、50Hz的交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(附舷码)(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是-A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将

7、袪码和袪码盘通过细线挂在小车上C・在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上(3)某同学得到了图m/s⑷在本实验中认为细线的拉力F等于祛码和祛码盘的总重力mg,已知三位同学利用实验数(选填选项前的字母).据作岀的a-F图象如图6中的仁2、3所示•下列分析正确的是图6A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力B.出现图线2的原因可能是耘码和舷码盘的质量不合适C.岀现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大(5)在本实验中认为细线的拉力F等于確码和舷码盘的总重力mg,由此造成的误差

8、是(选填“系统误差”或“偶然误差”).设拉力的真实值为Fk,小车的质量为M为了使mg_¥F真<5%,应当满足的条件是-v.M答案(1)ACE(2)AC(3)15(4)B(5)系统误差5%解析(1)打点计时器接交流电源，处理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离，还要用到天平测舷码和舷码盘的质量，故选A、C、E；(2)在平衡摩擦力时，不能挂盘；要保证细线和纸带与木板平行，先接通