高考领航届高三物理二轮复习课件+训练第1部分 专题讲练突破专题五 物理实验教师用书Word文件下载.docx

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5s＝0.1s.

（2）频闪照相机：

用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，时间间隔Δt＝

（f为频闪照相机的频率）

（3）光电计时器：

记录遮光时间，时间间隔Δt＝

（d为遮光板宽度，v为平均速度）

[题组冲关]

1．某实验小组的同学利用游标卡尺和螺旋测微器测量一质量分布均匀的长直导体的长度和直径，其中测量结果如图甲、乙所示，则长直导体的长度为________cm；

长直导体的直径为________mm.

解析：

该游标卡尺的游标尺有10个分度，则该游标卡尺的精确度为0.1mm，游标卡尺的读数为5cm＋3×

0.01cm＝5.03cm；

螺旋测微器的读数为固定刻度读数与可动刻度读数之和，因此长直导体的直径为5mm＋31.5×

0.01mm＝5.315mm.

答案：

5.03　5.315

2．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示．该工件的直径为________cm，高度为________mm.

图（a）为20分度的游标卡尺，其精度为0.05mm.主尺读数为12mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12mm＋4×

0.05mm＝12.20mm＝1.220cm.螺旋测微器的精度为0.01mm，由图（b）知固定刻度读数为6.5mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5mm＋36.0×

0.01mm＝6.860mm.

1.220　6.860

3．请按要求填写：

（1）某同学用游标卡尺的________测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________cm；

（2）又用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________mm；

（3）该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731mm，则a＝__________，b＝________.

（4）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为__________cm和________mm.

（1）因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲所示的游标卡尺主尺上的整毫米数为100mm，游标尺的精确度为0.1mm，且第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，可知玻璃杯的内高为100mm＋0.1mm×

3＝100.3mm＝10.03cm.

（2）螺旋测微器的读数规则：

测量值＝固定刻度读数（注意半毫米刻度线是否露出）＋精确度（0.01mm）×

可动刻度读数（一定要估读），所以玻璃厚度为2.5mm＋0.01mm×

26.0＝2.760mm.

（3）因1.731mm＝1.5mm＋0.01mm×

23.1，由螺旋测微器读数规则知a应为20，b应为0.

（4）金属杆长度由刻度尺示数可得，由题图丁得L＝60.10cm.由题图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为d＝4mm＋

×

10mm＝4.20mm.

（1）深度尺　10.03　

（2）2.760　（3）20　0

（4）60.10　4.20

游标卡尺和螺旋测微器读数“三技巧”

1．游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据转换成以毫米为单位的数据，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．

2．螺旋测微器在读数时，注意区别整刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出．

3．游标卡尺读数时不需估读，而螺旋测微器读数时需估读．

高频考点二　“纸带类”实验的处理

1．打点计时器的认识和正确使用

（1）电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6V；

电火花计时器工作电压为交流220V.

（2）工作时应先接通电源，后释放纸带．

2．纸带的应用

（1）判断物体运动性质．

①若Δx＝0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动．

②若Δx不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动．

（2）求解瞬时速度．

利用做匀变速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．如图甲所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝

.

3．用“逐差法”求加速度，如图乙所示

因为a1＝

　a2＝

　a3＝

所以a＝

＝

4．v－t图象法求加速度：

即以打某计数点为计时起点，然后利用vn＝

求出打各个计数点时的瞬时速度，描点得v－t图象，图象的斜率即为物体的加速度．

1．某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度．

（1）请完成以下主要实验步骤：

按图（a）安装实验器材并连接电源；

竖直提起系有重物的纸带，使重物________（填“靠近”或“远离”）计时器下端；

________，________，使重物自由下落；

关闭电源，取出纸带；

换新纸带重复实验．

（2）图（b）和（c）是实验获得的两条纸带，应选取________（填“b”或“c”）来计算重力加速度，在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和________．

（1）使用打点计时器进行相关实验时，拖动纸带的重物应靠近打点计时器，而且应先接通打点计时器的电源，待打点计时器打点稳定后，再释放纸带．

（2）纸带在重物的作用下，做匀加速直线运动，打点距离越来越大，而（c）纸带的打点距离先增大后减小，故应选取（b）进行研究．在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果小于当地重力加速度的主要原因是空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦．

（1）靠近　接通打点计时器电源　释放纸带　

（2）b　纸带与打点计时器间的摩擦

2．如图所示为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出．由图中数据可求得：

（1）该物体的加速度大小为________m/s2.

（2）打第2个计数点时该物体的速度大小为________m/s.

（3）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，那么加速度的测量值与实际值相比________（填“偏大”“偏小”或“不变”）．

（1）设1、2间的位移为x1,2、3间的位移为x2,3、4间的位移为x3,4、5间的位移为x4；

因为交流电源频率为50Hz，且每打5个点取一个计数点，所以两个计数点之间的时间间隔T＝0.1s；

由推论xm－xn＝（m－n）aT2得x4－x1＝3aT2，代入数据解得a＝0.74m/s2.

（2）打第2个计数点时物体的瞬时速度等于打1、3点之间物体的平均速度，因此有v2＝

10－2m/s＝0.399m/s.

（3）如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，则周期变大，计数点之间的时间间隔变大，即实际的时间间隔大于0.1s，但是该同学仍以0.1s计算，根据x4－x1＝3aT2，知加速度的测量值比实际值偏大．

（1）0.74　

（2）0.399　（3）偏大

3．在利用如图甲所示的装置探究滑块的匀加速直线运动时，某同学进行了如下操作：

闭合开关，电磁打点计时器在频率为f＝50Hz、电压为4～6V的交流电的带动下正常工作，待打点稳定后，将滑块由静止释放，在砝码的牵引下滑块带动纸带运动，在纸带上打下一系列的点，从其中截取一段点迹清晰的纸带如图乙所示，图中的A、B、C、D、E为选取的五个计数点，已知相邻两计数点间有4个计时点没有画出．

（1）当电磁打点计时器打下B、C、D时，滑块运动的速度分别为vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s；

（2）以电磁打点计时器打A点时为计时的0时刻，利用以上数据在图丙的坐标纸中画出滑块的速度随时间变化规律的图线；

（3）由图线分析知图线纵截距为________m/s，此截距的物理意义是__________；

（4）由图线可知该滑块的加速度大小为________．

（1）匀变速直线运动中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，故vB＝

m/s＝1.38m/s，vC＝

m/s＝2.64m/s，vD＝

m/s＝3.90m/s；

（2）根据以上数据作出滑块的v－t图象，如图所示；

（3）图线纵截距为0.15m/s，此截距的物理意义为0时刻打点计时器打A点时滑块的速度为0.15m/s；

（4）该图线的斜率即滑块运行的加速度，a＝

m/s2＝12.5m/s2.

（1）1.38　2.64　3.90　

（2）如解析图所示

（3）0.15　0时刻打点计时器打A点时滑块的速度为0.15m/s　（4）12.5m/s2

4．现用如图1所示的实验装置进行探究实验，摩擦力已平衡好．小车上固定一个盒子，盒子内可加砝码．沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子的质量）记为m0，小车的总质量（包括车和盒内砝码的质量，盒子质量可忽略）记为M.实验时保持桶和桶内沙子总质量m0不变，在盒子内逐渐添加砝码，分别得到每次实验中小车上砝码的质量m和小车加速度大小a及对应的

，数据如下表所示，实验中每个砝码的质量均为50g．试分析下列问题：

图1

　实验序号

物理量　　　

1

2

3

4

5

小车上砝码的质量m/kg

0.10

0.15

0.20

0.25

小车加速度a/（m·

s－2）

0.91

0.74

0.65

0.56

0.50

小车加速度的倒数

（m－1·

s2）

1.10

1.35

1.54

1.79

2.00

（1）某同学得到如图2所示的纸带．已知打点计时器的电源频率为50Hz，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的计数点，相邻两计数点之间还有4个点未画出．Δs＝sDG－sAD＝________cm.由此可得出小车的加速度大小a＝________m/s2.

图2

（2）请根据表中的数据在图3所示的坐标系中作出

－m图线．

图3

（3）由所作的图线求得小车的质量为M0＝________kg，小车所受合外力的大小为F＝________N．（计算结果均保留三位有效数字）

（1）由刻度尺示数可知Δs＝sDG－sAD＝3.90cm－2.10cm＝1.80cm，两相邻计数点之间的时间间隔为T＝

0．1s，代入公式Δx＝aT2可以求出加速度大小为a＝0.20m/s2.

（2）根据表中的数据所作图象如图所示．

（3）由牛顿第二定律得m0g＝（m＋M0）a，整理得

＋

，由

－m图象可知斜率k＝4.6N－1，图象的纵截距为b＝0.85m－1·

s2.联立得M0＝0.185kg，F＝

＝0.217N.

（1）1.80　0.20　

（2）如解析图所示

（3）0.185　0.217

1．纸带的应用主要体现在以下几方面：

（1）利用点迹确定时间，分清计数点还是计时点．

（2）确定某时刻的速度．vn＝

（3）计算加速度：

Δx＝aT2或xm－xn＝（m－n）aT2或逐差法．

2．图象法处理实验数据应注意以下几点

（1）作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定．

（2）要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值．

（3）图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧，且线要细．

（4）作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”．

（5）注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位．

（6）明确图象的斜率、截距的物理意义．

高频考点三　“橡皮条、弹簧”类实验

1．“橡皮条、弹簧”的形变量Δx与静止时所挂物体的重力成正比，Δx＝

2．弹簧测力计的读数

先看清弹簧测力计的量程和分度值，然后再根据指针所指的位置（一定要看指针末端所指的位置）读出所测力的大小，若分度值为0.1，则读数时在精确度后加一估读数即可（即有两位小数）．若分度值为0.2，则所读数值小数点后只能有一位小数．

1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．

（1）某次测量如图2所示，指针示数为________cm.

（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如下表．用表内数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为______N/m（重力加速度g＝10m/s2）．由表内数据________（填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.

钩码数

LA/cm

15.71

19.71

23.66

27.76

LB/cm

29.96

35.76

41.51

47.36

（1）刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为16.00cm.

（2）当A弹簧的弹力为FA1＝0.50N、FA2＝1.00N、FA3＝1.50N、FA4＝2.00N时，弹簧长度LA1＝15.71cm、LA2＝19.71cm、LA3＝23.66cm、LA4＝27.76cm，根据ΔF＝kΔx得k1＝12.50N/m、k2＝12.66N/m、k3＝12.20N/m，所以弹簧Ⅰ的劲度系数k＝

＝12.45N/m.根据表可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx′，也可以根据ΔF＝k′Δx′计算弹簧Ⅱ的劲度系数（劲度系数的计算也可以通过作Fx图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数）．

（1）16.00（有效数字位数正确，15.96～16.05均可）

（2）12.45（12.20～12.80均可）　能

2．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计．

（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如表所示：

弹力F（N）

1.00

1.50

2.50

3.00

3.50

伸长量x

（10－2m）

1.80

2.80

3.72

4.60

5.58

6.45

在下图中的坐标纸上作出Fx图，并由Fx图象求该弹簧的劲度系数k＝________N/m.

（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为________N，同时利用

（1）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请画出这两个共点力的合力F合．

（3）由图得到F合＝________N.

（1）以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，如图甲所示，图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，k＝

N/m≈54N/m.

（2）弹簧测力计的读数为2.10N，选标度

，合力的图示如图乙所示．

（3）经测量，F合＝3.30N.

（1）见解析图甲　54（52～55均正确）

（2）2.10（2.08～2.12均正确）　见解析图乙

（3）3.30（3.10～3.50均正确）

3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．

（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；

图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为__________cm；

（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________________；

（填选项前的字母）

A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________．

（1）弹簧伸长后的总长度为14.66cm，则伸长量Δl＝14.66cm－7.73cm＝6.93cm.

（2）逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧．

（3）AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的．

（1）6.93　

（2）A

（3）弹簧受到的拉力超过了其弹性限度

4．某实验小组采用如图所示装置探究做功与动能变化的关系．小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行．

（1）实验时打点计时器与学生电源按下图连接，正确的连接是________（填“A”或“B”）．

（2）实验中，甲、乙两同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功．

甲同学：

改变相同橡皮筋的条数，小车每次拉到同一位置释放；

乙同学：

保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉到不同位置释放．

你认为________（填“甲”或“乙”）同学的方法更合理．

（3）从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是________．

A．匀加速运动

B．匀减速运动

C．加速度增大的加速运动

D．加速度减小的加速运动

（4）实验中测得小车质量为1.0kg，某次实验得到的纸带及测量数据如图所示，测得小车获得的动能为________J（保留两位有效数字）．打点计时器工作频率为50Hz.

（1）打点计时器应接低压交流电源，故A正确．

（2）改变相同的橡皮筋的条数，且拉到同一位置释放，橡皮筋对小车做的功与橡皮筋条数成正比，故甲同学方法合理．

（3）随着橡皮筋的拉力减小，小车的加速度逐渐减小，D正确．

（4）小车的末速度v＝

m/s＝2m/s，故小车获得的动能Ek＝

mv2＝2.0J.

（1）A　

（2）甲　（3）D　（4）2.0

1．弹簧的弹力大小等于下面所挂钩码的重力（静止时），改变所挂钩码的个数，可以改变弹簧的弹力大小．

2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长来计算．

3．涉及力的合成的问题要紧扣等效思想．实验过程中要做好三记录（即力的大小、力的方向、力的作用点），并利用平行四边形定则做好力的图示．

4．涉及能量问题时，要灵活应用弹簧（橡皮筋）的弹性势能和其它能间的转化．

高频考点四　力学创新实验

1．力学创新型实验的特点

（1）以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验．

（2）将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中．

2．创新实验题的解法

（1）根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案．

（2）进行实验，记录数据，应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析．

1．为了测量木块与木板间动摩擦因数，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示的实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离，位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移s随时间t的变化规律，如图乙所示．

（1）根据上述st图，计算0.3s时木块的速度＝________m/s，木块的加速度a＝________m/s2.（以上结果均保留2位有效数字）

（2）若知道木板的倾角为θ，则木块与木板的动摩擦因数μ＝________，所有量用字母表示（已知当地的重力加速度为g）．

（3）为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度，下列措施可行的是________．

A．A点与传感器距离适当大些

B．木板的倾角越大越好

C．选择体积较小的实心木块

D．传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻

（1）由图象可得函数表达式s＝0.42－2（t－0.1）2m，由此可得木块的加速度a＝4.0m/s2,0.3s时木块的速度v＝0.80m/s.

（2）据牛顿第二定律得a＝gsinθ－μgcosθ，计算得μ＝tanθ－

（3）A点与传感器距离适当大些，可测得更多数据，选择体积较小的实心木块可减少阻力的影响，故选A、C.

（1）0.80　4.0　

（2）tanθ－

　（3）AC

2．某学校物理兴趣小组，利用光控实验板“探究自由落体的下落高度与速度之间的关系”，如图甲所示．将数据记录在Excel工作簿中，利用Excel处理数据，如图乙所示，

小组进行探究，得出结论．

在数据分析过程中，小组先得出了vBh图象，继而又得出v

h图象，如图丙、丁所示：

请根据图象回答下列问题：

（1）小组同学在得出vBh图象后，为什么还要作出v

h图象？

________.

（2）若小球下落过程机械能守恒，根据实验操作及数据处理，求得丁图图象的斜率为k，则重力加速度g＝________.

（1）先作出的vBh图象，不是一条直线，根据形状无法判断vBh关系，进而考虑v

h图象，从而找出v

h之间的线性关系．

（2）据v2＝2gh可知斜率k＝2g，故g＝

（1）见解析　

（2）

3．（2016·

湖北八校三联）如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（H≫d），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：

（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝______mm.

（2）小球经过光电门B时的速度表达式为________．

（3）多次改变高度H，重复上述实验，作出

随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：

________时，可判断小球下落过程中机械能守恒．

（4）实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp－ΔEk将________（选填“增加”、“减小”或“不变”）．

（1）小球的直径d＝7mm＋0.05mm×

5＝7.25mm；

（2）小球经过光电门B时的速度表达式为v＝

；

（3）若机械能守恒，则满足mgH＝

mv2＝

m

2，整理可得：

H，由图线可