20 专题六 第一讲 力学实验（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

第一讲　力学实验 [对应学生用书P99] 1．螺旋测微器读数时要估读，以毫米为单位，小数点后必须为3位，同时注意固定刻度上的半刻度是否露出。 2．游标卡尺不估读，以毫米为单位，10分度游标卡尺读数结果小数点后只有1位，20分度和50分度游标卡尺读数结果小数点后有2位。 [练1]　如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的读数依次为________mm、________mm。 答案：17.5　23.35 解析：题图甲读数：主尺读数为17 mm，游标尺读数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。题图乙读数：主尺读数为23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。 [练2]　在测定一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图甲、乙所示，校零时的读数为________mm，测得合金丝的直径为________mm。 答案：0.002　0.644(0.642～0.646均可) 解析：螺旋测微器校零时读数为0.002 mm，测量后的读数为0.646 mm，要去掉开始误差，可得合金丝的直径为0.644 mm(0.642～0.646 mm均可)。 热点2　通过测“速度”进行探究、验证的四个实验(纸带类) 1.测量速度 方法 说明 纸带 vn＝ 光电门 由于挡光片的宽度很小，瞬时速度v＝ 抛体运动 平抛初速度v＝x 2.测量加速度 (1)逐差法 从纸带上得到6个连续相等时间间隔内的位移，则a＝。 (2)图像法：直线的斜率为物体运动的加速度。 (3)公式法：先利用光电门求出各个位置的瞬时速度，再根据a＝ 或a＝ 计算。 [例1]　(2022·上海卷)利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。已知打点计时器打点周期T＝0.02 s，重力加速度为g。 (1)甲同学实验时进行了如下操作，其中正确的是________(填选项前的字母)。 A．需使用天平测出重物的质量 B．安装打点计时器尽量两个限位孔在同一竖直线上 C．重复操作时尽量让重锤从同一位置开始下落 D．测量纸带上某点到第一个点间的距离h，利用v＝计算A点的速度 (2)甲同学从打出的纸带中选出符合要求的一条纸带，如下图所示(其中一段纸带图中未画出)。图中O点为打出的起始点，且速度为零。选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F作为计数点。测出C、D、E点距起始点O的距离分别为h1、h2、h3，由此可计算出打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度vD＝________m/s(保留3位有效数字)。用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式mgh2＝________________，则可认为重物下落过程中机械能守恒(用给出的已知物理量的符号表示)。 (3)乙同学想用图像法处理数据。他在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，进而描绘出h图像。请你帮他分析确定判断的依据：要想说明机械能是守恒的，则图线应该是一条过原点的直线，且斜率等于 ______________________________________________________________。 答案：(1)B　(2)1.92　　(3)当地的重力加速度g 解析：(1)实验要验证的关系式中两边都有m，可消掉，则该实验不需用天平测出重物的质量，A错误；安装打点计时器尽量两个限位孔在同一竖直线上，以减小打点计时器与纸带之间的摩擦力，B正确；重复操作时没必要让重锤从同一位置开始下落，C错误；应该根据某点的瞬时速度等于某段时间的平均速度来计算A点的速度，若利用v＝计算A点的速度，相当于间接使用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的价值，D错误。 (2)打点计时器打下D点时重物下落的瞬时速度vD＝＝ m/s＝1.92 m/s，D点的速度可表示为vD＝，用m表示重物的质量，在误差允许的范围内，若满足表达式mgh2＝mv＝，则可认为重物下落过程中机械能守恒。 (3)根据mgh＝mv2可得v2＝gh，则若机械能守恒，则h图像应该是一条过原点的直线，且斜率等于当地的重力加速度。 “纸带”类实验三个关键点 (1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点，计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点法是一样的； (2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带； (3)实验数据处理可借助图像，充分利用图像斜率、截距等的物理意义。 [练3]　[探究加速度与物体所受合外力的关系](2023·上海卷)如图所示，是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置