专题14 力学实验-备战2021届高考物理二轮复习题型专练

专题14　力学实验 【方法指导】 一、测量速度的工具、方法 方法 仪器器材 方法说明、应用举例 纸带法 交流电源、打点计时器、刻度尺 测出计数点间距，由打出某点前、后两点时间内的平均速度替代打出该点时的速度 光电门法 光电门、螺旋测微器或游标卡尺 由于挡光片的宽度很小，瞬时速度v＝eq \f(d,Δt)(d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡光片的挡光时间) 利用平抛运动法 竖直平面内末端水平的倾斜或弧形轨道、刻度尺 (1)测出物体离开轨道末端后平抛运动的高度与射程，由平抛运动规律计算初速度 (2)验证动量守恒定律、探究弹性势能等 弹簧、刻度尺、天平 利用圆周运动法 竖直平面内的圆弧轨道(或细线牵引的圆周运动)、力传感器、天平等 (1)由机械能守恒定律或动能定理计算最低点的速度 (2)力传感器测出物体经过轨道最低点时对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物体经过最低点时的速度 (3)验证机械能守恒定律、探究向心力等 二、测定重力加速度的几种常见方案 利用落体测重力加速度(忽略阻力) 运动组合 物体系统 打点计时器计时，利用逐差法测定g，也可以利用图象法求g 光电门计时，原理为v2－veq \o\al(2,0)＝2gx(也可以利用频闪照片) 滴水法计时，原理为h＝eq \f(gt2,2)，可以利用图象求g 匀速圆周运动计时，Δx＝gT2(也可以测量转速) eq \f(1,2)(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh 再创新：可以验证牛顿运动定律、机械能守恒定律 三、实验的创新与设计应注意的几点 1.加强对实验思想方法(如模拟法、转换法、放大法、替代法等)的归纳，这样在新的实验情景下，才能设计合理的实验方案。 2.克服思维定式的影响，加强对已掌握的实验原理的理解和仪器的正确使用方法的训练，才能在新情境下进行迁移利用。 命题点一：　基本仪器的使用、误差　有效数字 考向一　游标卡尺的使用与读数 【典例1】 如图1(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留3位有效数字)。 图1 【解析】　实验所用的游标卡尺精度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm。 托盘中放有质量为m＝0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm＝0.018 25 m，根据胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝eq \f(F,x)＝53.7 N/m。 【答案】　3.775　53.7 考向二　螺旋测微器的使用与读数 【典例2】 用螺旋测微器测量两个工件的直径如图2所示，则工件的直径分别为________ mm、________ mm。 图2 【解析】　图甲中螺旋测微器固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为 0.01 mm×42.0＝0.420 mm， 得d1＝0.5 mm＋0.420 mm＝0.920 mm； 图乙中螺旋测微器固定刻度读数为4 mm， 可动刻度读数为0.01 mm×30.0＝0.300 mm， 得d2＝4 mm＋0.300 mm＝4.300 mm。 【答案】　0.920(0.919～0.921都正确)　4.300(4.299～4.301都正确) 【总结归纳】 测量仪器读数的两点注意 (1)需要估读的仪器(关键是确定好最小分度)：刻度尺、螺旋测微器、电表、天平、弹簧测力计。 (2)不需要估读的仪器：游标卡尺、电阻箱、欧姆表(刻度不均匀，可不估读或按半刻度估读)。　　　　　　 【拓展练习】 1.如图3甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________ mm、________ mm、________ mm。 图3 【解析】　(1)甲图读数：整毫米数是17 mm，不足1毫米数是2×0.1 mm＝0.2 mm，最后读数是17 mm＋0.2 mm＝17.2