高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題九 必考 力學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)
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專題九 必考 力學(xué)實(shí)驗(yàn)(一) 考綱解讀 實(shí)驗(yàn)名稱 考試屬性 說明 必考 加試 1.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 √ 1.不要求了解電磁打點(diǎn)(電火花)計(jì)時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和技術(shù)細(xì)節(jié)2.不要求理解用氣墊導(dǎo)軌、光電門和數(shù)字計(jì)時(shí)器研究運(yùn)動(dòng)的原理 3.不要求運(yùn)用a-F圖象和a-圖象分析與解決問題 2.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 √ 3.探究求合力的方法 √ 4.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 √ 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1)作用:計(jì)時(shí)儀器,當(dāng)所用交流電源的頻率f=50 Hz時(shí),每隔0.02 s打一次點(diǎn). (2)工作條件:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用6 V以下交流電源;電火花計(jì)時(shí)器用220 V交流電源. (3)處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn):計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn).計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn),要注意“每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的,時(shí)間間隔均為0.1 s. 2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷 (1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且Δx=aT2. (2)利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,作出物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象.若v-t圖線是一條傾斜的直線,則說明物體的速度隨時(shí)間均勻變化,即做勻變速直線運(yùn)動(dòng). 3.由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)速度的方法 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度,知vn=. 4.利用紙帶求物體加速度的兩種方法 (1)逐差法:根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔),求出a1=,a2=,a3=,再算出a1、a2、a3的平均值a==(++) =,即為物體的加速度. (2)圖象法:如圖1所示,以打某計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),利用vn=求出打各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度,描點(diǎn)得v-t圖象,圖象的斜率即為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度. 圖1 5.注意事項(xiàng) (1)平行:紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行. (2)靠近:釋放小車前,應(yīng)使小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置. (3)先后順序:實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,后釋放小車;實(shí)驗(yàn)后先斷開電源,后取下紙帶. (4)防止碰撞:在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng),防止鉤碼落地,小車與滑輪碰撞. (5)減小誤差:小車另一端掛的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng),避免速度過大而使紙帶上打的點(diǎn)太少,或者速度太小,使紙帶上打的點(diǎn)過于密集. (6)紙帶選?。哼x擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,舍棄點(diǎn)密集部分,適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn). (7)準(zhǔn)確作圖:在坐標(biāo)紙上,縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點(diǎn)過密或過疏而導(dǎo)致誤差過大),仔細(xì)描點(diǎn)連線,不能連成折線,應(yīng)作一條直線,讓各點(diǎn)盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè). 例1 (2016浙江10月選考17)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中 (1)下列說法中不正確或不必要的是________(填字母). A.長(zhǎng)木板的一端必須墊高,使小車在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng) B.連接鉤碼和小車的細(xì)線應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行 C.小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,后釋放小車 D.選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開始 (2)圖2是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶,算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小為________m/s,并在圖3中標(biāo)出,其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、4、5對(duì)應(yīng)的小車瞬時(shí)速度大小在圖3中已標(biāo)出. (3)作圖并求得小車的加速度大小為________m/s2. 圖2 圖3 答案 (1)AD (2)0.60 (3)1.45 解析 (1)探究小車的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律,要求長(zhǎng)木板平放即選項(xiàng)A不是必要的.在處理紙帶時(shí),由于第一點(diǎn)并不確定,因此常常將前面的點(diǎn)去掉,從清晰可辨的點(diǎn)取點(diǎn)后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),所以D選項(xiàng)也不是必要的.連接小車的細(xì)線需要與木板平行,否則就要涉及到線的拉力分解問題,即拉力是一個(gè)變力,選項(xiàng)B是必要的.操作時(shí)應(yīng)先接通電源再釋放小車,所以C選項(xiàng)是必要的.因此答案為A、D. (2)根據(jù)圖中x1=3.80 cm ,x3=15.70 cm ,所以v2=≈0.60 m/s. (3)由圖象可求出加速度a==1.45 m/s2 變式題組 1.(多選)關(guān)于“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)操作,下列說法中正確的是( ) A.長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜,也不能一端高一端低 B.在釋放小車前,小車應(yīng)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 C.應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)后再釋放小車 D.要在小車到達(dá)定滑輪前使小車停止運(yùn)動(dòng) 答案 BCD 解析 長(zhǎng)木板不能側(cè)向傾斜,但可以一端高一端低,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.實(shí)驗(yàn)時(shí),為了能在紙帶上得到較多的點(diǎn)跡,釋放小車前,小車應(yīng)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,選項(xiàng)B正確;如果先釋放小車,可能紙帶上打不上幾個(gè)點(diǎn),故選項(xiàng)C正確;為了保護(hù)小車避免落地摔壞,在小車到達(dá)定滑輪前要用手使小車停止運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確. 2.(2015浙江選考)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)獲得的一條紙帶如圖4所示. 圖4 (1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz,則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為________. (2)A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出,從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x=________m; (3)C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是________m/s;小車運(yùn)動(dòng)的加速度為________m/s2.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (4)若實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),實(shí)際所用交流電的頻率高于50 Hz,則上述計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值相比是________.(填“偏大”“偏小”或“不變”) 答案 (1)0.02 s (2)3.010-3 (3)0.060 0.20 (4)偏小 解析 (1)T==0.02 s. (2)因毫米刻度尺的最小刻度為1 mm,故應(yīng)估讀到0.1 mm,即x=3.0 mm=3.010-3 m. (3)由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,所以vC==10-2 m/s=0.060 m/s.小車運(yùn)動(dòng)的加速度a==10-2 m/s2=0.20 m/s2. (4)若實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),實(shí)際所用交流電的頻率高于50 Hz,此時(shí)兩計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離小于真實(shí)值,故測(cè)得的速度與加速度均小于真實(shí)值. 探究求合力的方法 1.實(shí)驗(yàn)原理 互成角度的兩個(gè)力F1、F2與另外一個(gè)力F′產(chǎn)生相同的效果,看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)是否相等. 2.實(shí)驗(yàn)器材 木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)、三角板、刻度尺. 3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上. (2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O. (3)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F. (4)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向. (5)比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F,看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等. 4.注意事項(xiàng) (1)位置不變:在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同. (2)角度合適:用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),其夾角不宜太小,也不宜太大,以60~100為宜. (3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向. (4)統(tǒng)一標(biāo)度:在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些. 5.誤差分析 (1)誤差來源:除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外,還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等. (2)減小誤差的辦法: ①實(shí)驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度盤,要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄. ②作圖時(shí)使用刻度尺,并借助于三角板,使表示兩力的對(duì)邊一定要平行. 例2 (1)如圖5為“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置.小張同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中用a、b兩彈簧秤拉橡皮條,如圖所示.他在實(shí)驗(yàn)操作中除了所用細(xì)繩太短外,至少還有一處錯(cuò)誤,請(qǐng)你幫他找出錯(cuò)誤之處__________________________.(寫出一條即可) 圖5 (2)小張同學(xué)修正錯(cuò)誤后,重新進(jìn)行了測(cè)量,在測(cè)量時(shí),左、右兩只彈簧秤的示數(shù)如圖6甲所示,則左彈簧秤的示數(shù)是________N,右彈簧秤的示數(shù)是________N.若兩根細(xì)繩的夾角為90,請(qǐng)你幫他在所給的方格紙(圖乙)上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力. 圖6 (3)小張同學(xué)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)用一個(gè)彈簧秤也能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),請(qǐng)問他這個(gè)想法是否可行?________(填“是”或“否”). 答案 (1)a彈簧秤所用拉力太大,或b彈簧秤拉力方向與細(xì)繩方向不一致 (2)2.75(0.02) 3.30(0.02) 作圖如圖所示 (3)是 解析 (1)在該實(shí)驗(yàn)中,要正確測(cè)量彈力的大小和方向,同時(shí)作出的平行四邊形要大小適中,不能太小也不能太大,以免增大誤差.題中操作錯(cuò)誤或不妥之處有:b彈簧秤拉力方向與細(xì)繩方向不一致;a彈簧秤的拉力太大,用一只彈簧秤再次做實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)超出量程. (2)左彈簧秤的示數(shù)為2.75 N,右彈簧秤的示數(shù)為3.30 N,合力如圖所示. (3)用一個(gè)彈簧秤也能完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)是可行的,兩個(gè)分力先后兩次測(cè)量,一個(gè)用手拉、一個(gè)用彈簧秤測(cè),保持位置不變,手和彈簧秤換一下. 變式題組 3.(多選)(2015浙江10月選考真題)在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中,下列器材中必須要用的是( ) 答案 BD 解析 在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中,要用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力,用刻度尺畫線并測(cè)量表示力的大小的線段長(zhǎng)度.故選B、D. 4.如圖7所示,在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中,有下列實(shí)驗(yàn)步驟: a.在桌上放一塊方木板,在方木板上墊一張白紙,把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn). b.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′和細(xì)繩的方向,按同樣比例作出力F′的圖示. c.改變兩個(gè)分力的大小和夾角,再做兩次實(shí)驗(yàn). d.記下兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2及結(jié)點(diǎn)的位置,描下兩條細(xì)繩的方向,在紙上按比例作出力F1和F2的圖示,用平行四邊形定則求出合力F. e.比較力F′與F,可以看出,它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是相等的. f.把兩條細(xì)繩系在橡皮條的另一端,通過細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條,橡皮條伸長(zhǎng),使結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O. 圖7 完成下列填空: (1)上述步驟中,正確的順序是________(填寫步驟前面的字母). (2)(多選)下列哪些措施能減小實(shí)驗(yàn)誤差________. A.兩條細(xì)繩必須等長(zhǎng) B.彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平面平行 C.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些,標(biāo)記同一條細(xì)繩的方向時(shí)兩標(biāo)記點(diǎn)要適當(dāng)遠(yuǎn)一些 D.實(shí)驗(yàn)前先把實(shí)驗(yàn)所用的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相互鉤住平放在桌面上,向相反方向拉動(dòng),檢查讀數(shù)是否相同,若不同,則進(jìn)行調(diào)節(jié)使之相同 答案 (1)afdbec (2)BCD 解析 (1)先固定好白紙和橡皮條,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條到結(jié)點(diǎn)O,記下兩個(gè)力的大小和方向,然后用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條到O點(diǎn),記下拉力的大小和方向,由平行四邊形定則畫出兩個(gè)力的合力,與第二次的一個(gè)力比較大小和方向;改變兩個(gè)分力的大小和夾角,重復(fù)實(shí)驗(yàn).故實(shí)驗(yàn)步驟為afdbec. (2)兩條細(xì)繩是否等長(zhǎng),不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)誤差,A錯(cuò)誤;避免拉力和紙面不平行,如果不平行畫出的力就不是實(shí)際作用力了,B可以減小誤差;細(xì)繩稍長(zhǎng)些,這樣在描點(diǎn)畫力的方向時(shí),偏差少,誤差小,C正確;實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)彈簧測(cè)力計(jì),使得兩個(gè)讀數(shù)相同,這樣畫出的平行四邊形才準(zhǔn)確,可以減小誤差,D正確. 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1.實(shí)驗(yàn)原理(實(shí)驗(yàn)原理圖如圖8所示) 圖8 (1)保持質(zhì)量不變,探究加速度跟合外力的關(guān)系. (2)保持合外力不變,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系. (3)作出a-F圖象和a-圖象,確定其關(guān)系. 2.實(shí)驗(yàn)器材 小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺. 3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)測(cè)量:用天平測(cè)量砝碼和小盤的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m. (2)安裝:按照如實(shí)驗(yàn)原理圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力). (3)平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木,使小車能勻速下滑. (4)操作:①小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上,先接通電源后放開小車,取下紙帶編號(hào)碼. ②保持小車的質(zhì)量m不變,改變砝碼和小盤的質(zhì)量m′,重復(fù)步驟①. ③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,測(cè)加速度a. ④描點(diǎn)作圖,作a-F的圖象. ⑤保持砝碼和小盤的質(zhì)量m′不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟①和③,作a-圖象. 4.注意事項(xiàng) (1)平衡摩擦力:適當(dāng)墊高木板的右端,使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力.在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上,讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng). (2)不重復(fù)平衡摩擦力. (3)實(shí)驗(yàn)條件:m?m′. (4)一先一后一按:改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,后釋放小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車. 5.誤差分析 (1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差:本實(shí)驗(yàn)用砝碼和小盤的總重力m′g代替小車的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉力要小于砝碼和小盤的總重力. (2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差. 6.數(shù)據(jù)處理 (1)利用逐差法求a. (2)以a為縱坐標(biāo),F(xiàn)為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn),如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明a與F成正比. (3)以a為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),描點(diǎn)、連線,如果該線為過原點(diǎn)的直線,就能判定a與m成反比. 例3 某班級(jí)同學(xué)用如圖9所示的裝置驗(yàn)證加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系.甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上,小車甲上固定一個(gè)力傳感器,小車乙上固定一個(gè)加速度傳感器(可以測(cè)量乙在任意時(shí)刻的加速度大小),力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線連接,在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始運(yùn)動(dòng),利用兩個(gè)傳感器可以采集記錄同一時(shí)刻小車乙受到的拉力和加速度的大小. 圖9 (1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置和操作的說法中正確的是________. A.軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力 B.軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力 C.實(shí)驗(yàn)中,在小車乙向下運(yùn)動(dòng)的過程中均可采集數(shù)據(jù) D.實(shí)驗(yàn)中,只能在小車乙加速運(yùn)動(dòng)的過程中采集數(shù)據(jù) (2)四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組選用的小車乙(含加速度傳感器)的質(zhì)量分別為m1=0.5 kg,m2=1.0 kg、m3=1.5 kg和m4=2.0 kg,其中有三個(gè)小組已經(jīng)完成了a-F圖象,如圖10所示.最后一個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示,請(qǐng)?jiān)趫D中完成該組的a-F圖線. 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 拉力F(N) 24.5 20.0 17.5 12.0 8.1 4.8 加速度a(m/s2) 16.3 13.3 11.7 8.0 5.4 3.2 圖10 (3)在驗(yàn)證了a和F的關(guān)系后,為了進(jìn)一步驗(yàn)證a和m的關(guān)系,可直接利用圖中的四條圖線收集數(shù)據(jù),然后作圖.請(qǐng)寫出具體的做法: ①如何收集數(shù)據(jù)? ________________________________________________________________________; ②為了更直觀地驗(yàn)證a和m的關(guān)系,建立的坐標(biāo)系應(yīng)以________為縱軸,以________為橫軸. 答案 (1)BD (2)如圖所示 (3)①在a-F圖象上作一條垂直于橫軸的直線,與四條圖線分別有個(gè)交點(diǎn),記錄下四個(gè)交點(diǎn)的坐標(biāo)a,分別與圖象對(duì)應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)?、赼 解析 (1)本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車乙,所以軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力,A錯(cuò)誤,B正確;實(shí)驗(yàn)研究的是加速過程,C錯(cuò)誤,D正確. (2)根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)再作圖. (3)①在a-F圖象上作一條垂直于橫軸的直線,與四條圖線分別有個(gè)交點(diǎn),記下四個(gè)交點(diǎn)的縱軸標(biāo)a,分別與各圖線對(duì)應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù).②因a與m成反比關(guān)系,為了方便判斷,畫a-圖象. 變式題組 5.(2015臺(tái)州模擬)(1)我們已經(jīng)知道,物體的加速度a同時(shí)跟合外力F和質(zhì)量m兩個(gè)因素有關(guān).要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是________________________________. (2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖11所示,她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,她先做了兩方面的調(diào)整措施: 圖11 a.用小木塊將長(zhǎng)木板無滑輪的一端墊高,目的是______________________. b.使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于________________. (3)該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),處理方案有兩種: A.利用公式a=計(jì)算; B.根據(jù)a=利用逐差法計(jì)算. 兩種方案中,你認(rèn)為選擇方案________比較合理. 答案 (1)控制變量法 (2)a.平衡摩擦力 b.砂桶的重力 (3)B 解析 (1)要研究三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是控制變量法. (2)用小木塊將長(zhǎng)木板無滑輪的一端墊高,目的是平衡摩擦力.想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于砂桶的重力. (3)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),需要根據(jù)a=利用逐差法計(jì)算,方案B比較合理. 1.“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)情況如圖1甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩,圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖. 圖1 (1)圖乙中的F與F′兩力中,方向一定沿AO方向的是________. (2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是( ) A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.建立物理模型法 答案 (1)F′ (2)B 解析 (1)圖中F′為拉橡皮條所施加的力,一定與AO的方向相同.F是兩個(gè)分力通過平行四邊形定則合成得到的合力,由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在,F(xiàn)的方向與AO方向不一定完全相同,故方向一定沿AO方向的是F′. (2)本實(shí)驗(yàn)是通過等效替代的方法來完成實(shí)驗(yàn)的,故采用的科學(xué)方法為等效替代法. 2.(2016嘉興調(diào)研)某同學(xué)用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究求合力的方法.彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置.分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向. 圖2 (1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為________N. (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________.(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母) A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力 B.彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)某次實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程,請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法. 答案 (1)3.60 (2)D (3)見解析 解析 (1)如題圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)為3.60 N. (2)“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn),只要驗(yàn)證FA、FB和Mg滿足平行四邊形即可,D不必要. (3)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程,說明彈簧測(cè)力計(jì)A的拉力過大,由力的平行四邊形定則可知,改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的大小、減小重物M的質(zhì)量、改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的方向,都可以減小彈簧測(cè)力計(jì)A的拉力,也可將A更換為量程較大的測(cè)力計(jì). 3.李明同學(xué)在做“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)時(shí),利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小,如圖3甲所示. 圖3 (1)試在圖甲中作出無實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示,并用F表示此力. (2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是______. A.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大 B.橡皮筋的拉力是合力,兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力 C.兩次拉橡皮筋時(shí),需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同 D.若只增大某一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變,只需要調(diào)整另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小即可 (3)圖乙是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)?(力F′是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示) 答案 (1)如圖所示 (2)AC (3)張華的實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 解析 (1)用平行四邊形定則作圖,即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形,對(duì)角線就表示合力F.(標(biāo)上箭頭表明方向) (2)兩分力可以同時(shí)大于合力,故A正確;結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力——橡皮筋的拉力等大反向,是一對(duì)平衡力,而橡皮筋的拉力不是合力,故B錯(cuò);只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說明作用效果相同,故C對(duì);若兩個(gè)分力的大小變化而方向都不變,則合力必定變化,故D錯(cuò). (3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對(duì)角線,單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′一定與橡皮筋共線,故張華的實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí). 4.某同學(xué)用如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng). 圖4 實(shí)驗(yàn)步驟如下: A.安裝好實(shí)驗(yàn)器材. B.讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn),重復(fù)幾次,選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶,從便于測(cè)量的點(diǎn)開始,每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖乙中a、b、c、d等點(diǎn). C.測(cè)量x1、x2、x3……. 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你繼續(xù)完成下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列儀器和器材中,必須使用的有________.(填選項(xiàng)代號(hào)) A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.秒表 D.刻度尺 E.天平 F.重錘 G.彈簧測(cè)力計(jì) (2)如果小車做勻加速運(yùn)動(dòng),所得紙帶如圖乙所示,則x1、x2、x3的關(guān)系是________,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔是t,則打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是________. 答案 (1)AD (2)2x2=x1+x3 解析 (1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用50 Hz的交流電源;測(cè)量x1、x2、x3要使用刻度尺;實(shí)驗(yàn)中無需使用秒表、天平、重錘和彈簧測(cè)力計(jì),故選A、D. (2)因小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是恒量,故x3-x2=x2-x1,即2x2=x1+x3;c點(diǎn)是bd段的時(shí)間中點(diǎn),則c點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該段的平均速度,即vc==. 5.在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50 Hz的低壓交變電源上.某同學(xué)在打出的紙帶上每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個(gè)點(diǎn)未畫出).從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段),將這五段紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中,如圖5所示,由此可以得到一條表示v-t關(guān)系的圖線,從而求出加速度的大小. 圖5 (1)請(qǐng)你在xOy坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線. (2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí),為求出0.15 s時(shí)刻的瞬時(shí)速度,需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度? 答:__________________________________________________________. (3)若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為2.0 cm,e段紙帶的長(zhǎng)度為10.0 cm,則可求出加速度的大小為________m/s2. 答案 (1)如圖所示 (2)b (3)2.0 解析 (1)紙帶的長(zhǎng)度表示位移,由于每條紙帶寬度相同,也就是時(shí)間相同,因此長(zhǎng)度表示速度的大小,因此各個(gè)頂點(diǎn)連線就可以表示v-t關(guān)系的圖線. (2)0.15 s恰好是BC的中間時(shí)刻,因此需要測(cè)出BC的長(zhǎng)度,也就是紙帶b的長(zhǎng)度. (3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律Δx=aT2,由于相鄰兩段的時(shí)間間隔都是0.1 s,可得:a==2.0 m/s2. 6.(2016金華十校聯(lián)考)研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖6(a)所示,其中斜面傾角θ可調(diào),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz,紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖(b)所示,其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出. 圖6 (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下: A.測(cè)量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶 B.接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開小車 C.將小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車尾部與紙帶相連 D.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔 上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是:__________(用字母填寫). (2)圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=______ s. (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5=________. (4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a=________. 答案 (1)DCBA (2)0.1 (3) (4) 解析 (2)時(shí)間t=nT0=50.02 s=0.1 s(n為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的間隔數(shù)). (3)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中:中間時(shí)刻的速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度. (4)取x1′=x1+x2+x3,x2′=x4+x5+x6,則:T′=3T,就可用Δx′=x2′-x1′=aT′2求a. 7.(2014浙江1月學(xué)考22)小何用如圖7所示裝置探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系,在保持受力F相同的情況下,測(cè)得不同質(zhì)量物體對(duì)應(yīng)的加速度.小何想運(yùn)用這些數(shù)據(jù)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,作出的圖象應(yīng)該是以下四幅中的( ) 圖7 答案 D 解析 根據(jù)記錄的加速度a的值和對(duì)應(yīng)小車的質(zhì)量m,作a-m圖象應(yīng)該是C,但根據(jù)圖象C不能得出a與m成反比的關(guān)系,應(yīng)該作a-圖象,若是一條過原點(diǎn)的直線,就可以得出a與m成反比的結(jié)論.故D項(xiàng)正確. 8.(2013浙江6月學(xué)考21)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖8所示,用該裝置研究小車加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí),下列說法正確的是( ) 圖8 A.先釋放小車,再接通電源 B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接電源直流輸出端 C.牽引小車的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行 D.在增加小車質(zhì)量的同時(shí),增大木板的傾角 答案 C 解析 在實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通電源,再釋放小車,A錯(cuò)誤.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接電源交流輸出端,B錯(cuò)誤.平衡摩擦力后,增加小車的質(zhì)量,小車重力的下滑分力與其摩擦力同時(shí)增加,且時(shí)刻相等,所以不用增大木板的傾角,D錯(cuò)誤.牽引小車的細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行,C正確. 9.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖9所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車的左端.將數(shù)字測(cè)力計(jì)固定在小車上,小車放在長(zhǎng)木板上.在數(shù)字測(cè)力計(jì)的右側(cè)拴有一細(xì)線,細(xì)線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連,在重物的牽引下,小車在木板上加速運(yùn)動(dòng),數(shù)字測(cè)力計(jì)可以直接顯示細(xì)線拉力的大小. 圖9 (1)采用數(shù)字測(cè)力計(jì)測(cè)量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比,下列說法正確的是________(填選項(xiàng)前的字母). A.可以不用平衡摩擦力 B.直接測(cè)量小車(包括測(cè)力計(jì))所受的拉力,可以減少誤差 C.利用此實(shí)驗(yàn)裝置還需要測(cè)量重物的質(zhì)量 D.重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車和數(shù)字測(cè)力計(jì)的總質(zhì)量 (2)圖10是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶,其中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz,則小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=________m/s2. 圖10 (3)保持小車和數(shù)字測(cè)力計(jì)的總質(zhì)量一定,改變鉤碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在圖11中作出a-F圖象. 圖11 答案 (1)B (2)0.39 (3)如圖所示 解析 (1)在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)使用了數(shù)字測(cè)力計(jì),可以直接測(cè)量小車所受的拉力,不需要再滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量條件,也不需要測(cè)量重物的質(zhì)量,B正確,C、D錯(cuò)誤;但仍需要平衡摩擦力,否則拉力不是小車的合力,A錯(cuò)誤. (2)因?yàn)樵谶B續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是0.39 cm,根據(jù)Δx=aT2得,小車的加速度a== m/s2=0.39 m/s2.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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