（A版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第14章 力學(xué)實(shí)驗(yàn)課件 新人教版.ppt

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第14章力學(xué)實(shí)驗(yàn) 力學(xué)基本儀器的使用 實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力學(xué)基本儀器的使用 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法1刻度尺的讀數(shù)考法2彈簧測(cè)力計(jì)及其使用考法3停表考法4打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 必備知識(shí)全面把握 1 毫米刻度尺定義 長(zhǎng)度測(cè)量的基本工具是刻度尺 其分度值一般為1mm 此時(shí)叫作毫米刻度尺 毫米刻度尺可精確讀到毫米位 估讀到mm位 能讀取十分之幾毫米 讀數(shù)若以mm為單位 則小數(shù)點(diǎn)后有1位有效數(shù)字 讀數(shù)時(shí)估讀的 0 不能舍棄 2 彈簧測(cè)力計(jì) 1 原理 根據(jù)胡克定律F kx 在彈性限度內(nèi) 由于彈力的大小與彈簧的形變量成正比 所以彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線是均勻的 2 注意事項(xiàng) 所測(cè)力不要超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程 實(shí)際測(cè)量時(shí) 要使彈簧測(cè)力計(jì)內(nèi)彈簧的伸長(zhǎng)方向跟拉力的方向在一條直線上 讀數(shù)時(shí)眼睛要正視刻度 必備知識(shí)全面把握 3 停表 1 外殼按鈕 使指針啟動(dòng) 停止和回零 2 表盤刻度 如圖所示 長(zhǎng)針是秒針 指示大圓周的刻度 其分度值一般是0 1s 秒針轉(zhuǎn)一圈是30s 短針是分針 其常見(jiàn)分度值為0 5min 4 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是利用交流電驅(qū)動(dòng)振針振動(dòng) 或產(chǎn)生電火花 在紙帶上留下點(diǎn)跡的儀器 根據(jù)打點(diǎn)頻率和交流電頻率相等 可以從點(diǎn)的數(shù)目上算出對(duì)應(yīng)的時(shí)間 力學(xué)基本儀器的使用 核心方法重點(diǎn)突破 考法1刻度尺的讀數(shù) 河南南陽(yáng)一中2016模擬 探究加速度與物體質(zhì)量 物體受力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 打出了一條紙帶 從比較清晰的點(diǎn)起 每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示 從圖中所給的刻度尺上讀出A B兩點(diǎn)間的距離s1 cm 例1 解析 刻度尺的分度值是1mm 讀數(shù)應(yīng)包括準(zhǔn)確值和估計(jì)值 A點(diǎn)對(duì)應(yīng)1 00cm B點(diǎn)對(duì)應(yīng)1 70cm 則A B兩點(diǎn)間的距離s1 1 70cm 1 00cm 0 70cm 答案 0 70用刻度尺測(cè)量時(shí)需要注意 1 要使刻度尺的刻度線緊貼被測(cè)物體 眼睛應(yīng)正對(duì)刻度線讀數(shù) 以避免視差 2 用零刻度線在端頭的刻度尺測(cè)量時(shí) 為了防止因端頭磨損而產(chǎn)生誤差 常選擇刻度尺上的某一整刻度線為測(cè)量起點(diǎn) 測(cè)量的長(zhǎng)度等于被測(cè)物體的兩個(gè)端點(diǎn)在刻度尺上的讀數(shù)之差 答案 見(jiàn)解析 例1 考法2彈簧測(cè)力計(jì)及其使用 安徽江淮名校2016聯(lián)考 某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證力的平行四邊形定則 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 例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 例2 解析 1 彈簧測(cè)力計(jì)上每1N被分成5格 則1格就表示0 2N 指針落在3N到4N的第3格處 所以讀數(shù)為3 6N 2 實(shí)驗(yàn)通過(guò)作出三個(gè)力的圖示來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 因此重物的重力必須要知道 選項(xiàng)A正確 彈簧測(cè)力計(jì)在使用前必須校零 選項(xiàng)B正確 拉線方向必須與木板平面平行 這樣才能確保力的大小和方向的準(zhǔn)確性 選項(xiàng)C正確 多次實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有必要保持O點(diǎn)每次都在同一位置 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 符合題意 答案 1 3 6 2 D 答案 見(jiàn)解析 例2 考法3停表 浙江富陽(yáng)2016期末 在做 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球的直徑如圖甲 可讀得擺球直徑d mm 用停表測(cè)得單擺完成n次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙所示 則停表的示數(shù)t s 例3 解析 由圖甲所示游標(biāo)卡尺可知 主尺的示數(shù)是19mm 游標(biāo)尺的示數(shù)是7 0 1mm 0 7mm 則擺球直徑d 19mm 0 7mm 19 7mm 停表大盤讀數(shù)為30s 小盤讀數(shù)為22 0s 總讀數(shù)為52 0s 答案 19 752 0 說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)室里常用的計(jì)時(shí)工具是停表 機(jī)械停表和電子停表 電子停表的準(zhǔn)確值可以達(dá)到0 01s 機(jī)械停表 又稱秒表 由暫停按鈕 發(fā)條柄頭 指針等組成 機(jī)械停表在讀數(shù)時(shí) 要分別讀出分 小盤 轉(zhuǎn)一圈是15分鐘 和秒 大盤 轉(zhuǎn)一圈為30s或60s 并將它們相加 它的準(zhǔn)確值為0 1s 答案 見(jiàn)解析 例3 考法4打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 廣東臺(tái)山2016聯(lián)考 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用 電源的計(jì)時(shí)儀器 它的工作電壓是 V 當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí) 它每隔 s打一次點(diǎn) 打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先 再 例4 解析 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器 工作電壓是4 6V 當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí) 它每隔0 02s打一次點(diǎn) 打點(diǎn)時(shí)先接通電源 再釋放紙帶 答案 交流4 60 02接通電源釋放紙帶 例4 第14章 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法5實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟考法6利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)測(cè)定動(dòng)摩擦因素考法7光電門的應(yīng)用考法8利用其他方法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)1研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 必備知識(shí)全面把握 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 學(xué)會(huì)用打過(guò)點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng) 2 掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法 3 測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 4 能正確分析紙帶 用圖像法和逐差法處理數(shù)據(jù) 必備知識(shí)全面把握 2 實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)最基本的是測(cè)出位移和時(shí)間的關(guān)系 運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 對(duì)紙帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 如圖所示 從計(jì)數(shù)點(diǎn) 0 開(kāi)始每隔4個(gè)點(diǎn)記一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) x1 x2 xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 x是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移之差 即 x1 x2 x1 x2 x3 x2 T是兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x1 v0T aT2 x2 v1T aT2 x3 v2T aT2 得 x x2 x1 aT2 T是恒量 當(dāng)a為恒量時(shí) x也為恒量 即做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的 x必為恒量 它是判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的必要條件 若物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 其判斷條件是 1 x x2 x1 x3 x2 xn xn 1 恒量 2 x 2x1 x1為從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離 必備知識(shí)全面把握 3 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 復(fù)寫紙片 低壓交流電源 小車細(xì)繩 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 刻度尺 鉤碼 兩根導(dǎo)線 必備知識(shí)全面把握 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 把附有定滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上 并使滑輪伸出桌面 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端 連接好電路 再把一條細(xì)繩拴在小車上 細(xì)繩跨過(guò)滑輪 下邊掛上合適的鉤碼 把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并把它的一端固定在小車的后面 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 2 把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 接通電源后 放開(kāi)小車 讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 換上新紙帶 重復(fù)多次 3 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶 舍掉開(kāi)頭比較密集的點(diǎn) 在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起始點(diǎn) 并把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間的單位 即T 0 02 5s 0 1s 把選好的開(kāi)始點(diǎn)記為0 第六個(gè)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)1 依次標(biāo)出記數(shù)點(diǎn)2 3 4 5 6 兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離用刻度尺測(cè)出 分別記為x1 x2 x6 必備知識(shí)全面把握 5 由紙帶求物體加速度的方法 1 逐差法 根據(jù)x4 x1 x4 x3 x3 x2 x2 x1 3a1T2 同理有x5 x2 x6 x3 3a2T2 求出a1 a2 再算出a1 a2 的平均值 這就是我們所求的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 2 v t圖像法 由公式可得vn 即v1 由公式求得物體在打點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)n時(shí)的瞬時(shí)速度 注 點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)n為計(jì)數(shù)點(diǎn) 再作出v t圖像 如圖 圖線的斜率即為該物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 必備知識(shí)全面把握 6 注意事項(xiàng) 1 調(diào)整滑輪架的角度 使紙帶 細(xì)繩與木板面平行 2 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)讓小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 3 應(yīng)先接通電源 待計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后 再放開(kāi)小車 當(dāng)小車停止運(yùn)動(dòng)時(shí) 應(yīng)及時(shí)斷開(kāi)電源然后取下紙帶 4 要在鉤碼落地處放置軟墊或砂箱 防止撞壞鉤碼 5 要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋塊 防止小車掉在地上或撞壞滑輪 6 牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng) 使小車的加速度適當(dāng)大些 可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差 選紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí) 以能在約50cm的紙帶上清楚地取出7 8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 7 紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí) 不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔之間存在摩擦 8 從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶 舍掉開(kāi)頭比較密集的點(diǎn) 適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)1 核心方法重點(diǎn)突破考法5實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟 例1 A 細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B 先接通電源再釋放小車C 小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D 平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力 注 實(shí)驗(yàn)中考查最多的是求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度和物體加速度以及判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 天津理綜2016 9 2 12分 某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)中 必要的措施是 他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上 得到一條紙帶 打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示 每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn) 圖中未畫出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 則小車的加速度a m s2 要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB m s 結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 例1 解析 為了減小誤差 細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 選項(xiàng)A正確 凡是使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn) 都是先接通電源后釋放紙帶 選項(xiàng)B正確 本實(shí)驗(yàn)無(wú)須滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 也無(wú)須平衡摩擦力 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 根據(jù)逐差法得加速度a 0 80m s2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB 0 40m s 答案 AB 0 800 40 反思 本實(shí)驗(yàn)的原理是通過(guò)測(cè)量得到相等時(shí)間內(nèi)物體的不同位移 從而求出加速度 進(jìn)行考查時(shí) 題目在時(shí)間的測(cè)量上以及數(shù)據(jù)處理的方面都比課本實(shí)驗(yàn)有所變化和提高 比如使用頻閃照相閃光時(shí)間間隔相等的特點(diǎn)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 或者直接使用光電門測(cè)物體以不同速度經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間來(lái)求得加速度等 答案 見(jiàn)解析 例1 一般給出紙帶 要求根據(jù)紙帶判斷物體做什么運(yùn)動(dòng) 或者判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 解決方法一般是 首先確定相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x1 x2 x3 xn 據(jù)此求出位移差 x x1 x2 x1 x2 x3 x2 x3 x4 x3 xn xn 1 xn 若 x1 x2 x3 xn 則表示物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1 物體運(yùn)動(dòng)情況判斷 一般給出紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù) 要求計(jì)算打某些點(diǎn) 兩端點(diǎn)除外 的瞬時(shí)速度 首先確定相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x1 x2 x3 xn和相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T 根據(jù)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解 v1 v2 vn 如圖 vB 2 速度的計(jì)算方法 1 選擇一條點(diǎn)跡清晰的理想紙帶 適當(dāng)舍棄開(kāi)頭密集部分 適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 弄清楚所選的時(shí)間間隔T 要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn) 一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 即每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 時(shí)間間隔為T 0 02 5s 0 1s 2 測(cè)距離時(shí)不要分段測(cè)量 讀數(shù)時(shí)要注意有效數(shù)字的要求 計(jì)算a時(shí)要注意用逐差法 以減小誤差 3 計(jì)算打某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度和加速度時(shí) 注意兩點(diǎn) 長(zhǎng)度單位要換算成國(guó)際單位制單位 計(jì)算結(jié)果要與題中要求的有效數(shù)字位數(shù)吻合 3 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) 注意以下幾點(diǎn) 考法6利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù) 課標(biāo)全國(guó) 2015 22 6分 某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz 物塊下滑過(guò)程中所得到的紙帶的一部分如圖乙所示 圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離 例2 1 物塊下滑時(shí)的加速度a m s2 打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度vC m s 2 已知重力加速度大小為g 為求出動(dòng)摩擦因數(shù) 還必須測(cè)量的物理量是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 物塊的質(zhì)量B 斜面的高度C 斜面的傾角 注 在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中 往往要求根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)求出加速度 在此基礎(chǔ)上結(jié)合牛頓第二定律 測(cè)出物體間的動(dòng)摩擦因數(shù) 試題難度不大 解析 1 由逐差法可得 a 3 25m s2 在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中 由得 vC 1 79m s 2 斜面上物塊的加速度a gsin gcos 可知選項(xiàng)C正確 答案 1 3 251 79 2 C 反思 1 處理此類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵有兩點(diǎn) 一是巧妙利用紙帶 求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度 二是對(duì)物體進(jìn)行受力分析 根據(jù)實(shí)際情況列出牛頓第二定律的方程 求出動(dòng)摩擦因數(shù) 2 求解動(dòng)摩擦因數(shù)要注意三個(gè)問(wèn)題 一是會(huì)利用逐差法計(jì)算出加速度 二是正確進(jìn)行受力分析 例2 考法7光電門的使用 課標(biāo)全國(guó) 2017 22 6分 某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度 瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系 使用的器材有 斜面 滑塊 長(zhǎng)度不同的矩形擋光片 光電計(jì)時(shí)器 例3 實(shí)驗(yàn)步驟如下 如圖 a 將光電門固定在斜面下端附近 將一擋光片安裝在滑塊上 記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置 令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑 當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí) 用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間 t 用 s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度 如圖 b 所示 v表示滑塊在擋光片遮住光線的 t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小 求出v 注 光電門利用物體經(jīng)過(guò)光電門時(shí)遮光片擋光 記錄下通過(guò)的時(shí)間 由于遮光片很窄 可以用遮光片寬度除以時(shí)間作為物體通過(guò)時(shí)的瞬時(shí)速度 由此可以來(lái)求解一些有關(guān)速度和加速度的問(wèn)題 例3 將另一擋光片換到滑塊上 使滑塊上的擋光片前端與 中位置相同 令滑塊由靜止開(kāi)始下滑 重復(fù)步驟 多次重復(fù)步驟 利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v t圖 如圖 c 所示 完成下列填空 1 用a表示滑塊下滑的加速度大小 用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小 則v與vA a和 t的關(guān)系式為v 2 由圖 c 可求得 vA cm s a cm s2 結(jié)果保留3位有效數(shù)字 解析 1 t時(shí)間內(nèi)的平均速度等于其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 所以v vA a 2 圖 c 的縱截距等于vA 由圖可知vA 52 1cm s 圖 c 中直線的斜率k k 8 125cm s2 所以a 16 3cm s2 答案 1 vA a 2 52 116 3 例3 例4 大綱全國(guó)2014 22 6分 現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng) 在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示 拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz 通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1 x2 x3 x4 已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s 數(shù)據(jù)如下表所示 重力加速度大小g取9 80m s2 單位 cm 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 完成下列填空 1 物塊的加速度a m s2 保留三位有效數(shù)字 2 因?yàn)?可知斜面是粗糙的 解析 1 根據(jù)逐差法可求得物塊的加速度為a 4 30m s2 2 若斜面是光滑的 小物塊下滑的加速度為a 5 88m s2 由于物塊的加速度a小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度a 所以斜面是粗糙的 答案 1 4 30 2 物塊加速度小于5 88m s2 或 物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑時(shí)的加速度 例4 課標(biāo)全國(guó) 2017 22 5分 某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng) 用自制 滴水計(jì)時(shí)器 計(jì)量時(shí)間 實(shí)驗(yàn)前 將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁 如圖 a 所示 實(shí)驗(yàn)時(shí) 保持桌面水平 用手輕推一下小車 在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴 圖 b 記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置 已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴 例5 1 由圖 b 可知 小車在桌面上是 填 從右向左 或 從左向右 運(yùn)動(dòng)的 2 該小組同學(xué)根據(jù)圖 b 的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng) 小車運(yùn)動(dòng)到圖 b 中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為 m s 加速度大小為 m s2 結(jié)果均保留2位有效數(shù)字 解析 1 小車受到摩擦力作用做減速運(yùn)動(dòng) 水滴間距離逐漸減小 故小車從右向左運(yùn)動(dòng) 2 滴水的時(shí)間間隔T s s 小車運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的速度v m s 0 19m s 小車的加速度a m s2 0 037m s2 答案 1 從右向左 2 0 190 037 反思 利用頻閃法或其他代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)方法 數(shù)據(jù)處理與紙帶是類似的 都是具有相同的時(shí)間間隔 計(jì)算瞬時(shí)速度的方法 某一過(guò)程中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程的平均速度 即vn 求加速度的方法 原理為 x aT2 如果有多段數(shù)據(jù) 且x2 x1 x3 x2 x4 x3 不相等 一般采用逐差法 如a 例5 第14章 實(shí)驗(yàn)2探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法9實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理考法10圖像法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)考法11楊氏模量的考查 必備知識(shí)全面把握 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系 2 學(xué)會(huì)利用圖像法研究?jī)蓚€(gè)物理量之間的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)原理彈簧因受到拉力會(huì)伸長(zhǎng) 平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和受到的拉力大小相等 彈簧的伸長(zhǎng)量越大 彈力也就越大 可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力 用刻度尺測(cè)量彈簧的伸長(zhǎng)量 3 實(shí)驗(yàn)器材彈簧 鐵架臺(tái) 鐵夾 刻度尺 鉤碼 必備知識(shí)全面把握 5 數(shù)據(jù)處理本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí) 可以采取寫出曲線所代表的函數(shù)表達(dá)式的方式 也可以采取畫F 彈力 x 伸長(zhǎng)量 圖像的方式 兩種方式均可充分說(shuō)明彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論彈簧發(fā)生彈性形變時(shí) 彈力的大小跟彈簧伸長(zhǎng) 或縮短 的長(zhǎng)度成正比 即F kx 比例系數(shù)k叫作彈簧的勁度系數(shù) 必備知識(shí)全面把握 7 注意事項(xiàng) 1 胡克定律的適用范圍是彈簧在彈性限度內(nèi) 所以在彈簧下懸掛鉤碼的重力不要太大 以防超過(guò)彈簧的彈性限度 2 每次所掛鉤碼的質(zhì)量差稍大一些 從而使坐標(biāo)系上描的點(diǎn)間距稍大些 這樣作出的圖線更精確 3 測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí) 一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量 以免增大誤差 4 胡克定律中的x是指彈簧的形變量 不是指彈簧的總長(zhǎng) 測(cè)量時(shí)應(yīng)特別注意 8 誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源于讀數(shù)誤差和作圖誤差 讀數(shù)時(shí)眼睛一定要平視 要按照規(guī)定正確讀數(shù)和記錄 實(shí)驗(yàn)2 核心方法重點(diǎn)突破考法9實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理 注 本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量彈簧原長(zhǎng)時(shí)必須豎直懸掛靜止后再測(cè)量長(zhǎng)度 否則彈簧自身的重力會(huì)使彈簧伸長(zhǎng) 從而影響測(cè)量彈簧受力后對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量 福建理綜2015 19 1 6分 某同學(xué)做 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度 其示數(shù)為7 73cm 圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度 此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量 l為 cm 例1 例1 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力 關(guān)于此操作 下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是 填選項(xiàng)前的字母 A 逐一增掛鉤碼 記下每增加一個(gè)鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼的總重B 隨意增減鉤碼 記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重 圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量 l與彈力F的關(guān)系圖線 圖線的AB段明顯偏離直線OA 造成這種現(xiàn)象的主要原因是 解析 由圖乙可知 彈簧長(zhǎng)度為14 66cm 因此彈簧伸長(zhǎng)量為 l 14 66cm 7 73cm 6 93cm 規(guī)范的做法是逐一增掛鉤碼 記錄每增加一個(gè)鉤碼標(biāo)尺的刻度值和對(duì)應(yīng)的鉤碼質(zhì)量 按這樣的規(guī)律增加鉤碼容易探究彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系 而且不會(huì)一開(kāi)始就超過(guò)彈簧的彈性限度 才能繼續(xù)后面的實(shí)驗(yàn) 如果隨意增加鉤碼 可能會(huì)造成一開(kāi)始就超過(guò)彈簧的彈性限度 使后面實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行 超過(guò)彈簧的彈性限度時(shí) 彈簧彈力與伸長(zhǎng)量不再成正比關(guān)系 會(huì)造成圖線偏離直線OA的現(xiàn)象 答案 6 93 6 92 6 94 A 超過(guò)彈簧的彈性限度 例1 在 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 中 首先要找到該實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)原理 然后圍繞這個(gè)原理出發(fā) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟 利用胡克定律F kx求解 應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題 1 每次增減鉤碼測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí) 均需保證彈簧及鉤碼不上下振動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(tài) 否則 彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等 2 在彈簧下端增加鉤碼時(shí) 注意不要超過(guò)彈簧的彈性限度 3 測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí) 應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)l0 實(shí)際總長(zhǎng)l及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同 明確三者之間的關(guān)系 4 記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位 5 測(cè)彈力和長(zhǎng)度時(shí) 注意按讀數(shù)原則讀 注意有效數(shù)字的位數(shù) 如 毫米刻度尺要讀到0 1mm 考法10圖像法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 課標(biāo)全國(guó) 2014 23 9分 某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度 圈數(shù) 的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)裝置 甲 如圖甲所示 一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸掛 7個(gè)指針P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0 10 20 30 40 50 60圈處 通過(guò)旁邊豎直放置的刻度尺 可以讀出指針的位置 P0指向0刻度 設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí) 各指針的位置記為x0 掛有質(zhì)量為0 100kg的砝碼時(shí) 各指針的位置記為x 測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如下表所示 n為彈簧的圈數(shù) 取重力加速度為9 80m s2 已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)為60 整個(gè)彈簧的自由長(zhǎng)度為11 88cm 例2 1 將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整 2 以n為橫坐標(biāo) 1 k為縱坐標(biāo) 在圖乙給出的坐標(biāo)紙上畫出1 k n圖像 3 圖乙中畫出的直線可以近似認(rèn)為通過(guò)原點(diǎn) 若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧 該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系表達(dá)式為k N m 該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0 單位為m 的關(guān)系表達(dá)式為k N m 3 由圖線可得其斜率為故直線滿足 即k N m 在之間均可 由于60匝彈簧總長(zhǎng)度為11 88cm 則n匝彈簧的長(zhǎng)度l0滿足代入N m 得N m 在之間均可 答案 1 81 7 0 0122 2 如圖所示 3 N m 在之間均可 N m 在之間均可 解析 1 N m 81 7N m 故m N 0 0122m N 2 1 k n圖像如圖所示 例2 點(diǎn)撥 例2 1 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù) 畫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系圖線 或彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖線 圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù) 彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖線在橫軸上的截距為彈簧的原長(zhǎng) 2 根據(jù)鉤碼質(zhì)量與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系圖線 或鉤碼質(zhì)量與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖線 得出彈簧的勁度系數(shù)和彈簧原長(zhǎng) 3 利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要做到三個(gè)明確 一是明確圖像斜率的求法 二是明確各物理量的單位要統(tǒng)一 三是明確所畫的點(diǎn)不一定正好都落在同一條直線上 但要使點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè) 考法11楊氏模量的考查 江西師大附中2017模擬 橡皮筋也像彈簧一樣 在彈性限度內(nèi) 伸長(zhǎng)量x與彈力F成正比 即F kx k的值與橡皮筋未受到拉力時(shí)的長(zhǎng)度L 橫截面積S有關(guān) 理論與實(shí)踐都表明k Y 其中Y是一個(gè)由材料決定的常數(shù) 材料力學(xué)上稱之為楊氏模量 1 在國(guó)際單位制中 楊氏模量Y的單位應(yīng)該是 A NB mC N mD Pa 例3 2 有一段橫截面是圓形的橡皮筋 應(yīng)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量出它的楊氏模量Y的值 首先利用刻度尺測(cè)得橡皮筋的長(zhǎng)度L 20 00cm 利用測(cè)量工具a測(cè)得橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑D 4 000mm 那么測(cè)量工具a應(yīng)該是 3 作出橡皮筋受到的拉力F與伸長(zhǎng)量x的圖像 由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k N m 4 這種橡皮筋的Y值等于 Y的數(shù)值保留一位有效數(shù)字 解析 例3 1 根據(jù)表達(dá)式得 已知k的單位是N m L的單位m S的單位是m2 所以Y的單位是N m2 也就是Pa D正確 2 由讀數(shù)精確到0 001mm 可知測(cè)量橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑用的是螺旋測(cè)微器 3 根據(jù)F kx可知 圖像的斜率大小等于勁度系數(shù)大小 由圖像求出勁度系數(shù)大小為k N m 312 5N m 4 根據(jù)可得Pa 5 106Pa 答案 1 D 2 螺旋測(cè)微器 3 312 5 4 5 106Pa 第14章 實(shí)驗(yàn)3驗(yàn)證力的平行四邊形定則 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法12對(duì)作圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查考法13變換實(shí)驗(yàn)器材 步驟 數(shù)據(jù)的處理方法 必備知識(shí)全面把握 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則 2 實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示 將橡皮條一端固定 用互成角度的兩個(gè)力F1 F2拉橡皮條 記下結(jié)點(diǎn)位置O 結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài) 則F1 F2的合力必與橡皮條的拉力平衡 改用一個(gè)拉力F 使結(jié)點(diǎn)仍到O點(diǎn) 則F 必與F1 F2的合力等效 以F1 F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F 比較F 與F的大小和方向 以驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則 必備知識(shí)全面把握 3 實(shí)驗(yàn)器材方木板 白紙 彈簧測(cè)力計(jì)兩只 三角板 刻度尺 圖釘若干 細(xì)芯鉛筆 橡皮條 細(xì)繩套兩個(gè) 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上 2 用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn) 橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套 必備知識(shí)全面把握 3 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套 互成角度地拉橡皮條 將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O 如圖所示 記錄兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù) 用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩個(gè)細(xì)繩套的方向 4 用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線 按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1 F2的力的圖示 并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形 過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線 即為合力F的圖示 5 只用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套 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)的讀數(shù)F 和細(xì)繩套的方向 用刻度尺從O點(diǎn)按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F 的圖示 6 比較一下 力F 與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向 7 改變兩個(gè)力F1 F2的大小和夾角 重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次 必備知識(shí)全面把握 5 注意事項(xiàng) 1 同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好后對(duì)拉 若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在對(duì)拉的過(guò)程中 讀數(shù)相同 則可選 若不同 應(yīng)另?yè)Q直至相同為止 使用時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)要與木板面平行 2 在同一實(shí)驗(yàn)中 結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同 3 在滿足合力不超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條形變不超過(guò)彈性限度的條件下 應(yīng)使拉力盡量大一些 以減小誤差 4 用兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí) 角度不宜太大也不宜太小 以60 100 為宜 5 畫力的圖示時(shí) 應(yīng)選定適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫得大一些 但也不要太大而畫出紙外 要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 6 由作圖法得到的F和實(shí)際測(cè)得的F 不可能完全相同 但在誤差允許的范圍內(nèi)F和F 相同即可認(rèn)為是定則得到驗(yàn)證 實(shí)驗(yàn)3 核心方法重點(diǎn)突破 考法12對(duì)作圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查 驗(yàn)證力的平行四邊形定則是高中物理中最重要的力學(xué)實(shí)驗(yàn) 它涉及彈簧測(cè)力計(jì)的使用和物理學(xué)上分析問(wèn)題常用的作圖法 本實(shí)驗(yàn)主要考查讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) 根據(jù)平行四邊形定則作出合力 比較合力F與用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)力F 大小 方向的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范等 例1 山東理綜2015 21 10分 某同學(xué)通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)步驟 將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上 使其軸線沿豎直方向 如圖甲所示 將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上 另一端用圓珠筆尖豎直向下拉 直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí) 將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1 O2 記錄彈簧秤的示數(shù)F 測(cè)量并記錄O1 O2間的距離 即橡皮筋的長(zhǎng)度l 每次將彈簧秤示數(shù)改變0 50N 測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l 部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示 例1 找出 中F 2 50N時(shí)橡皮筋兩端的位置 重新標(biāo)記為O O 橡皮筋的拉力記為FOO 在秤鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油 將橡皮筋搭在秤鉤上 如圖乙所示 用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端 使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn) 將兩筆尖的位置標(biāo)記為A B 橡皮筋OA段的拉力記為FOA OB段的拉力記為FOB 完成下列作圖和填空 1 利用表中數(shù)據(jù)在圖丙給出的坐標(biāo)紙上畫出F l圖線 根據(jù)圖線求得l0 cm 2 測(cè)得OA 6 00cm OB 7 60cm 則FOA的大小為 N 3 根據(jù)給出的標(biāo)度 在圖丁上作出FOA和FOB的合力F 的圖示 4 通過(guò)比較F 與 的大小和方向 即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 丙 丁 解析 例1 1 作出F l圖像 根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知 力F為零時(shí) 橡皮筋長(zhǎng)度即為l0 由圖戊可得l0為10 0cm 2 由圖戊可求得圖像斜率即橡皮筋的勁度系數(shù)k 50 0N m 根據(jù)OA OB長(zhǎng)度可求橡皮筋中的彈力F k l 50 0 6 00 7 60 10 0 10 2N 1 80N 即FOA F 1 80N 3 如圖己所示 4 在兩個(gè)力和一個(gè)力作用效果相同的情況下 由平行四邊形求得的力F 和一個(gè)力FOO 作用時(shí)比較 即可驗(yàn)證平行四邊形定則 答案 1 如圖戊所示10 0 9 8 9 9 10 1均正確 2 1 80 1 70 1 90均正確 3 如圖己所示 4 FOO 考法13變換實(shí)驗(yàn)器材 步驟 數(shù)據(jù)的處理方式在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中 試題往往避開(kāi)課本中固定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?另辟蹊徑 通過(guò)變換實(shí)驗(yàn)裝置 變換操作方法 達(dá)到驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的目的 靈活考查學(xué)生利用課本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力 例2 課標(biāo)全國(guó) 2017 22 6分 某探究小組做 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn) 將畫有坐標(biāo)軸 橫軸為x軸 縱軸為y軸 最小刻度表示1mm 的紙貼在水平桌面上 如圖 a 所示 將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn) 位于圖示部分之外 另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí) 橡皮筋處于原長(zhǎng) 1 用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O 此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出 測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖 b 所示 F的大小為 N 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋P端回到A點(diǎn) 現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋 再次將P端拉至O點(diǎn) 此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖 a 中兩條虛線所示的方向 由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1 4 2N和F2 5 6N i 用5mm長(zhǎng)度的線段表示1N的力 以O(shè)為作用點(diǎn) 在圖 a 中畫出力F1 F2的圖示 然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合 ii F合的大小為 N F合與拉力F的夾角的正切值為 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi) 則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則 解析 例2 1 由題圖可知 F的大小為4 0N 2 i 根據(jù)題意畫出F1 F2的圖示 如圖所示 F1用長(zhǎng)為21mm的線段表示 F2用長(zhǎng)為28mm的線段表示 ii 根據(jù)圖示 測(cè)得合力F合的長(zhǎng)度為20mm 則F合的大小為4 0N 利用作圖法可得 F合與F夾角的正切值為0 05 答案 1 4 0 2 i 圖見(jiàn)解析 ii 4 00 05 第14章 實(shí)驗(yàn)4驗(yàn)證牛頓定律 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法14實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理考法15實(shí)驗(yàn)誤差分析考法16結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 牛頓第二定律測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù) 必備知識(shí)全面把握 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 用控制變量法探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 2 用圖像處理數(shù)據(jù) 2 實(shí)驗(yàn)方法由于本實(shí)驗(yàn)要探究a F和m三者的定量關(guān)系 因而需要采用控制變量的方法分三步進(jìn)行 一是保持物體的質(zhì)量不變 測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度 研究加速度與力的關(guān)系 二是保持所受的力不變 測(cè)量不同質(zhì)量的物體在同樣的力的作用下的加速度 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 最后再將這兩者綜合起來(lái) 3 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶及復(fù)寫紙片 小車 一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板 小盤和砝碼 細(xì)繩 低壓交流電源 兩根導(dǎo)線 天平 帶有一套砝碼 刻度尺 小桶 細(xì)砂 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和M 把數(shù)值記錄下來(lái) 2 按圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 但是不要把懸掛小桶的細(xì)繩系在小車上 即不給小車加牽引力 4 實(shí)驗(yàn)步驟 3 在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板 反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置 直至小車在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 這時(shí)小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)受到的摩擦力恰好與小車所受的重力在長(zhǎng)木板方向上的分力大小相等 4 把細(xì)繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛小桶 先接通電源再放開(kāi)小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn) 打完點(diǎn)后切斷電源 取下紙帶 在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼 5 保持小車的質(zhì)量不變 在小桶內(nèi)分別放入質(zhì)量為m m m 的細(xì)砂重復(fù)步驟 4 把m m m 的數(shù)值均記錄在紙帶上 或表格內(nèi) 6 在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分 按逐差法算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度 7 用縱坐標(biāo)表示加速度a 橫坐標(biāo)表示作用力F 作用力的大小F等于小桶和細(xì)砂的總重力 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn) 若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上 便證明了加速度與作用力成正比 即或a F 8 保持細(xì)砂和小桶的質(zhì)量不變 在小車上依次加砝碼 也需做好記錄 重復(fù)上述步驟 4 和 6 用縱坐標(biāo)表示加速度 橫坐標(biāo)表示小車及砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) 在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn) 如果這些點(diǎn)在一條直線上 就證明加速度與質(zhì)量成反比 即或a 5 數(shù)據(jù)處理 1 探究加速度與力的關(guān)系以a為縱坐標(biāo) F為橫坐標(biāo) 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上 說(shuō)明a與F成正比 如圖甲所示 2 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 a與m成反比 實(shí)際上就是 a與成正比 如果以a為縱坐標(biāo) 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系 如圖乙所示 根據(jù)圖像是不是過(guò)原點(diǎn)的直線 就能判斷a是不是與質(zhì)量m成反比 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論在質(zhì)量一定的條件下 物體的加速度與力成正比 在力一定的情況下 物體的加速度與質(zhì)量成反比 7 注意事項(xiàng) 1 在保持小車質(zhì)量不變的條件下 改變小車所受的拉力 可通過(guò)改變小桶內(nèi)細(xì)砂的質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn) 在保持小車所受拉力不變的條件下 改變小車的質(zhì)量 可通過(guò)改變小車內(nèi)砝碼的質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn) 2 實(shí)驗(yàn)中始終要求砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量 前者的總質(zhì)量最好不要超過(guò)后者的 只有這樣 砂和桶的總重力才能視為小車受到的拉力 3 本實(shí)驗(yàn)中 小車所受的作用力是指小車所受的合外力 如果不采用一定的辦法平衡小車及紙帶所受的摩擦力 小車所受的合外力就不僅是細(xì)繩的拉力 而應(yīng)是細(xì)繩的拉力和小車及紙帶所受摩擦力的合力 因此 在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí) 若不計(jì)摩擦力 實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)較大 若計(jì)摩擦力 摩擦力大小的測(cè)量又很困難 所以 實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力 4 平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶 但應(yīng)連著紙帶且接通電源 用手給小車一個(gè)初速度 如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔基本上均勻 就表明小車受到的阻力跟它的重力沿長(zhǎng)木板方向的分力平衡 5 在每次打過(guò)點(diǎn)的紙帶上要注明小車質(zhì)量和拉力數(shù)值 以免在分析數(shù)據(jù)時(shí)造成錯(cuò)誤 實(shí)驗(yàn)4 核心方法重點(diǎn)突破 考法14實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 課標(biāo)全國(guó) 2016 23 10分 某物理課外小組利用圖 a 中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系 圖中 置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置 其右端固定一輕滑輪 輕繩跨過(guò)滑輪 一端與放在木板上的小滑車相連 另一端可懸掛鉤碼 本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N 5個(gè) 每個(gè)質(zhì)量均為0 010kg 實(shí)驗(yàn)步驟如下 1 將5個(gè)鉤碼全部放入小車中 在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊 使小車 和鉤碼 可以在木板上勻速下滑 2 將n 依次取n 1 2 3 4 5 個(gè)鉤碼掛在輕繩右端 其余N n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi) 用手按住小車并使輕繩與木板平行 釋放小車 同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s 繪制s t圖像 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a 3 對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表 n 2時(shí)的s t圖像如圖 b 所示 由圖 b 求出此時(shí)小車的加速度 保留兩位有效數(shù)字 將結(jié)果填入下表 4 利用表中的數(shù)據(jù)在圖 c 中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn) 并作出a n圖像 從圖像可以看出 當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí) 物體的加速度與其所受的合外力成正比 5 利用a n圖像求得小車 空載 的質(zhì)量為 kg 保留兩位有效數(shù)字 重力加速度取g 9 8m s 2 6 若以 保持木板水平 來(lái)代替步驟 1 下列說(shuō)法正確的是 填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào) A a n圖線不再是直線B a n圖線仍是直線 但該直線不過(guò)原點(diǎn)C a n圖線仍是直線 但該直線的斜率變大 解析 例1 3 因?yàn)樾≤囎龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng) 故在圖 b 中任選一組數(shù)據(jù)代入公式s at2可得 a 0 40m s2 4 將n 2 3 5時(shí)的點(diǎn)描到圖 c 中 再連線 5 根據(jù)牛頓第二定律可得nmg 5 n m M a 代入m 0 010kg n 1 2 3 4 5 以及相應(yīng)的加速度 可得M 0 45kg 6 如果不平衡摩擦力 則滿足nmg f 5 n m M a的形式 所以圖線不過(guò)原點(diǎn) 但仍為直線 且由于木板保持水平 隨著n增大 小車和鉤碼的總質(zhì)量減小 導(dǎo)致該直線的斜率變大 選項(xiàng)B C正確 答案 3 0 40 0 37 0 49 4 如圖所示 5 0 45 6 BC 考法15實(shí)驗(yàn)誤差分析 課標(biāo)全國(guó) 2014 22 6分 某同學(xué)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖 如圖乙所示 實(shí)驗(yàn)中小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量為200g 實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪 小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到 回答下列問(wèn)題 1 根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果 小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 2 由圖乙可知 a m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn) 可能的原因是 3 若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證 在小車質(zhì)量不變的情況下 小車的加速度與作用力成正比 的結(jié)論 并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力 則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是 解析 例2 1 在本實(shí)驗(yàn)中 小車的加速度 在研究加速度與外力關(guān)系時(shí) 保持小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量M不變 若橫軸為鉤碼質(zhì)量m 則當(dāng)滿足M m時(shí) m可以忽略不計(jì) a m圖像是過(guò)原點(diǎn)的直線 當(dāng)不滿足M m時(shí) 斜率將變小 圖像便發(fā)生彎曲 2 圖線沒(méi)有過(guò)原點(diǎn) 即當(dāng)掛上鉤碼后繩子有拉力時(shí) 小車的加速度還為零 說(shuō)明存在摩擦力 3 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施有兩個(gè) 一個(gè)是為了使圖線過(guò)原點(diǎn) 調(diào)整軌道的傾斜度以平衡摩擦力 另一個(gè)就是小車實(shí)際的加速度為 只有當(dāng)M m時(shí) 才有a mg 圖線為直線 所以要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量 答案 1 非線性 2 存在摩擦力 3 調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量 考法16結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 牛頓第二定律測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù) 課標(biāo)全國(guó) 2013 22 7分 圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)步驟如下 用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量M 重物的質(zhì)量m 用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d 用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s 調(diào)整輕滑輪 使細(xì)線水平 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放 用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B所用的時(shí)間 tA和 tB 求出加速度a 多次重復(fù)步驟 求a的平均值a 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù) 例3 回答下列問(wèn)題 1 測(cè)量d時(shí) 某次游標(biāo)卡尺 主尺的分度值為1mm 的示數(shù)如圖乙所示 其讀數(shù)為 cm 2 物塊的加速度a可用d s tA和 tB表示為a 3 動(dòng)摩擦因數(shù) 可用M m a和重力加速度g表示為 4 如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平 由此引起的誤差屬于 填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差 解析 例3 1 由圖可知 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0 9cm 12 0 05mm 0 960cm 2 由于由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得vB2 vA2 2as 聯(lián)立解得 3 由牛頓第二定律得mg FT ma FT Mg Ma 聯(lián)立解得 3 4 系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確 或?qū)嶒?yàn)方法粗略 或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的 偶然誤差是由各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者 測(cè)量?jī)x器 被測(cè)物理量的影響而產(chǎn)生的 細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 答案 1 0 960 2 3 3 4 系統(tǒng)誤差 第14章 實(shí)驗(yàn)5探究動(dòng)能定理 必備知識(shí)全面把握核心方法重點(diǎn)突破考法17實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)考法18實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)誤差分析考法19動(dòng)能定理的其他應(yīng)用 必備知識(shí)全面把握 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn) 探究力對(duì)物體做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)原理探究功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 可通過(guò)改變力對(duì)物體做的功 測(cè)出力對(duì)物體做不同功時(shí)物體的速度 為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn) 可將物體初速度設(shè)置為零 如圖所示 通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加 再通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來(lái)測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度v 3 實(shí)驗(yàn)器材 木板 小車 橡皮筋 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電源 紙帶等 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 按圖將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好 同時(shí)平衡摩擦力 2 先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1 設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W1 將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3 用兩條橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 使橡皮筋被拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同 這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W2 測(cè)出小車獲得的速度v2 將數(shù)據(jù)記入表格 4 用三條 四條 橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 用同樣的方法測(cè)出速度和功 將數(shù)據(jù)記入表格 5 分析數(shù)據(jù) 得出結(jié)論 5 數(shù)據(jù)處理 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)或者作W v草圖 大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系 如果認(rèn)為很可能是W v2 就對(duì)每一個(gè)速度值算出它的二次方值 然后以W為縱坐標(biāo) v2為橫坐標(biāo)作圖 不是以v為橫坐標(biāo) 如果這樣作出的圖像是一條直線 則二者的關(guān)系就滿足W v2 從圖像可知功與物體速度變化的關(guān)系為W v2 7 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用 摩擦力對(duì)小車做負(fù)功 我們研究的是橡皮筋做的功與小車速度的關(guān)系 應(yīng)設(shè)法消除摩擦力的影響 可采用將木板一端墊高的方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 將木板一端墊高 使小車重力沿木板方向的分力與摩擦力相平衡 就能消除摩擦力的影響 2 我們用兩條 三條 橡皮筋進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn) 每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都應(yīng)保持一致 3 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的 力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可 不必計(jì)算出具體數(shù)值 4 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí) 以橡皮筋對(duì)小車做的功W為縱坐標(biāo) 小車獲得的速度的二次方為橫坐標(biāo) 以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位 作出W v2圖像 分析該圖像 可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功W與小車獲得的速度v的二次方的定量關(guān)系 5 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不均勻 應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來(lái)計(jì)算小車的速度 因?yàn)檫@一段是橡皮筋對(duì)小車做功完畢時(shí)的情形 實(shí)驗(yàn)5 核心方法重點(diǎn)突破 考法17實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng) 四川眉山2016一診 某興趣小組利用如圖所示的裝置來(lái)探究合外力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 他們通過(guò)改變光電門的位置和懸掛物的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 采集多組數(shù)據(jù) 已知將此裝置平衡摩擦力后 小車總是由同一位置由靜止釋放 小車上方固定一寬度為d的擋光板 1 下列關(guān)于操作中的說(shuō)法 正確的是 A 調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是 懸掛物帶動(dòng)小車在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)B 實(shí)驗(yàn)時(shí) 使懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 就可以近似認(rèn)為懸掛物的重力等于小車所受拉力C 實(shí)驗(yàn)時(shí) 務(wù)必先接通光電門 待其正常工作后 再釋放小車D 多次實(shí)驗(yàn)時(shí) 一定要讓小車由靜止釋放 2 本小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中有不同操作和數(shù)據(jù)處理方式 你認(rèn)為合理的說(shuō)法是 A 甲同學(xué)把小車的末速度 v 作為橫坐標(biāo) 拉力對(duì)小車做的功 W 作為縱坐標(biāo) 人為畫出該圖線后再分析得出結(jié)論B 乙同學(xué)保持懸掛物的質(zhì)量不變 以小車的位移 x 作為縱坐標(biāo) 以小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標(biāo) 人為作出圖線后能得出結(jié)論C 丙同學(xué)保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標(biāo) 以小車的末速度的倒數(shù)作為橫坐標(biāo) 人為作出圖線后能得出結(jié)論D 丁同學(xué)保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標(biāo) 以小車和懸掛物獲得的總動(dòng)能 m m v2作為橫坐標(biāo) 人為作出圖線后能得出結(jié)論 3 戊同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 他把小車和懸掛物作為研究對(duì)象 懸掛物的重力作為合力 計(jì)算出的結(jié)果始終是懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動(dòng)能的增量 即沒(méi)能得到 合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量 你認(rèn)為導(dǎo)致此結(jié)果的主要原因是 例1 解析 例1 1 調(diào)整軌道的傾角至合適位置的標(biāo)志是 小車在不懸掛重物的情況下在軌道上勻速運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 為了使輕繩的拉力可以近似認(rèn)為等于懸掛物的重力 則要求懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 選項(xiàng)B正確 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通光電門 待其正常工作后 再釋放小車 選項(xiàng)C正確 多次實(shí)驗(yàn)時(shí) 要讓小車由靜止釋放 否則不能求出動(dòng)能的變化量 選項(xiàng)D正確 2 對(duì)小車 根據(jù)動(dòng)能定理得W mv2 應(yīng)把小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標(biāo) 拉力對(duì)小車做的功 W 作為縱坐標(biāo) 作出的圖像為直線 進(jìn)而分析得出結(jié)論 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 對(duì)小車和懸掛物組成的系統(tǒng) 根據(jù)動(dòng)能定理得m gx 保持懸掛物的質(zhì)量不變 應(yīng)以小車的位移 x 作為縱坐標(biāo) 以小車的末速度的平方 v2 作為橫坐標(biāo) 作出的圖像為直線 進(jìn)而分析得出結(jié)論 選項(xiàng)B正確 對(duì)小車和懸掛物組成的系統(tǒng) 根據(jù)動(dòng)能定理得m gx 保持小車的位移不變 以懸掛物的質(zhì)量 m 為縱坐標(biāo) 以小車和懸掛物獲得的總動(dòng)能 m m v2作為橫坐標(biāo) 作出的圖像為直線 進(jìn)而分析得出結(jié)論 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 3 由于小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離x小于小車從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門的感光點(diǎn)獲得瞬時(shí)速度的位移 所以懸掛物重力做的功小于小車和懸掛物整體動(dòng)能的增量 例1 答案 1 BCD 2 BD 3 小車前端到光電門的感光點(diǎn)之間的距離小于小車從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到擋光板通過(guò)光電門的感光點(diǎn)而獲得瞬時(shí)速度的位移 考法18實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)誤差處理 福建2016聯(lián)考 某同學(xué)為探究合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系 設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn) 他的操作步驟是 按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置 其中小車質(zhì)量M 0 20kg 鉤碼總質(zhì)量m 0 05kg 釋放小車 然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 電源頻率為f 50Hz 打出一條紙帶 1 他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條 如圖乙所示 把打下的第一點(diǎn)記作0 然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出 用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1 0 041m d2 0 055m d3 0 167m d4 0 256m d5 0 360m d6 0 480m 他把鉤碼重力 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 9 8m s2 作為小車所受合力 算出0點(diǎn)到第5計(jì)數(shù)點(diǎn)合力做功W J 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 用正確的公式計(jì)算打下第5計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能Ek 用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式 并把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量 算得Ek 0 125J 例2 2 由此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果 他沒(méi)能得到 合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量 且誤差很大 通過(guò)反思 他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的可能原因如下 其中正確的是 A 沒(méi)有使用分度值為1mm的刻度尺測(cè)距離是產(chǎn)生此誤差的主要原因B 鉤碼質(zhì)量太大 使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多C 沒(méi)有平衡摩擦力 使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多D 釋放小車和接通電源的次序有誤 使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小 解析 例2 1 小車所受合力做的功W mgd5 0 05 9 8 0 360J 0 176J 打下第5計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能 2 小車所受合外力做的功0 176J大于小車動(dòng)能的增量0 125J 說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)可能沒(méi)有平衡摩擦力 或者沒(méi)有滿足鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 選項(xiàng)B C正確 答案 1 0 176 2 BC 考法19動(dòng)能定理的其他應(yīng)用 重慶一中2016二模 用如圖甲所示裝置來(lái)探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系 木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條A B 用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將木板通過(guò)兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連 木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上 軌道放在水平桌面上 P為小桶 內(nèi)有沙子 滑輪質(zhì)量 摩擦不計(jì) 重力加速度為g 例3 1 實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)該傾斜一定角度 這樣做的目的是 A 為了使釋放木板后 木板能勻加速下滑B 為了增大木板下滑的加速度C 可使得細(xì)線拉力對(duì)木板做的功等于合力對(duì)木板做的功D 可使得木板在未施加拉力時(shí)能勻速下滑 2 用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度 如圖乙所示 則遮光條的寬度d cm 3 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下 測(cè)量木板 遮光條的總質(zhì)量M 測(cè)量?jī)烧诠鈼l的距離L 按圖甲正確連接器材 將木板左端與軌道左端對(duì)齊 由靜止釋放木板 木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng) 記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B A先后經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間為t1 t2 則遮光條B A通過(guò)光電門的過(guò)程中木板動(dòng)能的變化量 Ek 合外力對(duì)木板做功W 用字母M t1 t2 d L F表示 在小桶中增加沙子 重復(fù) 的操作 比較W Ek的大小 得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 4 若在本實(shí)驗(yàn)中軌道水平放置 其他條件和實(shí)驗(yàn)步驟不變 假設(shè)木板與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 測(cè)得多組F t1 t2的數(shù)據(jù) 并得到F與的關(guān)系圖像如圖丙 已知圖像在縱軸上的截距為b 直線的斜率為k 求得 用字母b d L k g表示 解析 例3 1 軌道傾斜一定角度的目的是平衡摩擦力 使Mgsin f 木板連上細(xì)線后 細(xì)線中拉力等于木板受到的合力 細(xì)線的拉力對(duì)木板做的功等于合力對(duì)木板做的功 故C D正確 2 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)先讀出主尺的讀數(shù)為1mm 游標(biāo)尺上第14個(gè)刻度線與主尺的刻度線對(duì)齊 所以讀數(shù)為0 05 14mm 0 70mm 總讀數(shù)為