实验专题 第1课时 力学实验(1)-【学考一号】2025年高中物理学业水平复习方略课堂精讲

课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 揖对点典例铱 C 揖对点训练铱 D揖解析铱该图是奥斯特发现电流的磁效应 的实验装置袁由右手螺旋定则可知导线在下方的磁场垂直纸 面向里袁小磁针的 N极垂直纸面向里转动袁D正确遥 知识点二 磁感应强度尧磁通量 揖对点典例铱 C 揖对点训练铱 B揖解析铱因 M点的磁感线较 N点密集袁则将 闭合导体圆环从磁场中的 M处平移到 N处袁 穿过线圈的磁感 线条数减少袁则通过圆环的磁通量将变小遥 第 2课时 电磁感应与电磁波 揖学窑知识清单铱 知识点一 电磁感应现象及应用 揖对点典例铱 C揖解析铱当穿过闭合导线框的磁通量发生变 化时袁会产生感应电流袁C正确遥 揖对点训练铱 B揖解析铱开关闭合袁电流稳定时袁电流不变袁 这过程磁场不发生变化袁电流计指针不摆动遥 知识点二 电磁波的发现及应用 揖对点典例铱 A揖解析铱能级越高的原子越不稳定袁B错误曰 麦克斯韦建立了经典电磁场理论袁赫兹通过实验证实了电磁波 的存在袁C错误曰普朗克提出能量子假说袁爱因斯坦提出光子说袁 D错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱电磁波传播过程中袁电场和磁场是 相互关联袁相互联系的袁A错误曰可以用实验验证电磁波的存在袁 C错误曰太空中航天员讲话时画面与声音都是通过电磁波传播 到地面的袁所以画面和声音同步袁但不能说明电磁波与声波具 有相同的传播速度袁D错误遥 知识点三 能量量子化 揖对点典例铱 D揖解析铱由图像可知袁同一温度下袁辐射强度 最大的电磁波波长处在最大与最小波长之间袁B错误曰黑体的 辐射强度随着温度的升高而增大袁T1>T2袁A尧C错误遥 揖对点训练铱 C揖解析铱雨后彩虹现象说明光具有波动性袁 没有涉及野量子化冶的观点遥 实验专题 第 1课时 力学实验渊一冤 揖学窑知识清单铱 知识点一 力学基本仪器 揖对点典例铱 渊1冤AB 渊2冤D 渊3冤A揖解析铱渊1冤实验中电 火花打点计时器需要接交流电源袁所以还必须使用交流电源袁A 正确曰实验需要测量纸带上计数点间的距离袁所以还必须使用 刻度尺袁B正确曰本实验不需要测量质量袁所以不用天平袁C 错 误遥 渊2冤电火花打点计时器需要接 220 V的交流电源遥 渊3冤为了 充分利用纸带袁实验中应先打开电源袁再释放纸带遥 揖对点训练铱 渊1冤淤无法打出点来 于打点的时间间隔 不稳定 盂打出横线 榆打点清晰程度不同 虞打出横线 渊2冤淤偏小 于低压直流电源 低压交流电源 刻度尺 知识点二 探究小车速度随时间变化的规律 揖对点典例铱 渊1冤A 渊2冤交流 220 渊3冤CBDA 渊4冤1.46渊1.45耀1.47均可冤揖解析铱渊1冤本实验通过研究纸带上点 迹分布情况分析小车的运动袁所以需要用刻度尺测量计数点间 的距离袁A正确遥 渊4冤由 v-t图像的斜率可得加速度 a= 73 cm/s0.5 s = 1.46 m/s2遥 揖对点训练铱 渊1冤限位孔和小车要在一条直线上曰挂小桶的 绳子不应该靠在桌子上 渊2冤淤0.400 0.721 于如图所示 盂0.803渊0.790~0.810均可冤 渊3冤0.320渊0.319~0.321均可冤揖解 析铱渊2冤淤根据中点时刻的速度等于平均速度可知 vB= 渊3.62+4.38冤伊10-20.2 m/s =0.400 m/s袁vF= 渊6.80+7.62冤伊10 -2 0.2 m/s = 0.721 m/s曰盂根据图像求出图像的斜率即为小车的加速度袁即 a= k=0.803 m/s2遥 渊3冤根据速度要时间图像判断袁在打 A 计数点时袁 小车的速度即为图线与纵坐标的交点遥 知识点三 探究加速度与力尧质量的关系 揖对点典例铱 渊1冤AC 渊2冤D 渊3冤0.40 5.0揖解析铱渊3冤 C点速度为 v= xBD2T =0.40 m/s袁a= xDG-xAD渊3T冤2 = 渊3.90-2.10冤伊10 -2 m渊3伊0.02 s冤2 = 5.0 m/s2遥 揖对点训练铱 渊1冤A 渊2冤B 渊3冤0.21 0.44 渊4冤C揖解 析铱渊3冤纸带上每 5个点取一个计数点袁相邻计数点间的时间为 t=5T=0.1 s袁 小车在 D点速度大小 vD= xCE2t = 6.50-2.402伊0.1 伊10-2 m/ s抑0.21 m/s袁根据逐差法可得 a= xDF-xBD渊2T冤2 = 4.96-3.200.22 伊10-2 m/ s2=0.44 m/s2遥 渊4冤根据牛顿第二定律可知 a= FM 袁可知外力 F一 定时袁加速度与小车质量的倒数 1M 成正比袁图像为过原点的一 条直线袁故可以以加速度 a为纵轴袁以 1M 为横轴作图袁C正确遥 知识点四 验证机械能守恒定律 揖对点典例铱 渊1冤刻度尺 渊2冤2.3 0.26 0.27 渊3冤B 揖解析铱渊1冤实验中需要测量重物下降的高度袁故还需要图 2中 的刻度尺遥渊2冤vC= BD2T = 渊4.41+4.79冤伊10 -2 m2伊0.02 s =2.3 m/s遥E1= 12 mvC2= 12 伊0.1伊2.32 J抑0.26 J遥 E2=mghOC=0.1伊10伊渊19.02+4.03+4.41冤伊 10-2 J抑0.27 J遥 渊3冤E1约E2袁即物体获得的动能小于物体减少的重 v/渊m窑s-1冤 t/s0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 88 力势能遥 如果打点计时器的工作电压偏高袁只会使打出的点迹 更清晰袁不会影响打点周期袁A错误曰如果在接通电源前释放了 纸带袁会导致在测量的这段下降距离内袁重物具有了一个明显 的初动能袁这将有可能导致重物的末动能大于重物减少的重力 势能袁C错误遥 揖对点训练铱 渊1冤D 渊2冤8.78渊8.75~8.80均可冤 渊3冤1.28 渊1.25~1.32均可冤 渊4冤A 渊5冤该同学的判断不正确遥 在重物 下落 h的过程中袁若阻力 f恒定袁根据 mgh-fh= 12 mv2袁可得 v2= 2 g- fm蓸 蔀h袁要想通过 v2-h图像的方法验证机械能是否守恒袁还 必须看图像的斜率是否接近 2g揖解析铱渊1冤实验需要用刻度尺 测量纸带上所打点的间距遥 渊3冤vE= xDF2T = 渊11.50-6.40冤伊10 -2 2伊0.02 m/ s抑1.28 m/s遥 第 2课时 力学实验渊二冤 揖学窑知识清单铱 知识点一 探究弹力与形变量的关系 揖对点典例铱 渊1冤10.00渊9.98~10.02均可冤 渊2冤如图所示 渊3冤22.7渊20.8~23.5均可冤 揖对点训练铱 渊1冤如图所示 渊2冤5 20 渊3冤如下表所示 渊4冤可以避免弹簧自身重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳 子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差揖解析铱渊2冤弹簧的原长 l0即弹力为零时弹簧的长度袁由图像可知袁l0越5伊10原2 m越5 cm遥劲 度系数为图像直线部分的斜率袁k越20 N/m遥 知识点二 探究作用力与反作用力的关系 揖对点典例铱 渊1冤调零 相等 相反 渊2冤相等 相等 渊3冤相反 总是大小相等 揖对点训练铱 渊1冤时间 渊2冤相反 渊3冤总是 渊4冤同时 渊5冤总是 知识点三 探究两个互成角度的力的合成规律 揖对点典例铱 渊1冤记录 F1与 F圆的方向 渊2冤2.56渊圆援缘3耀圆援缘7 均可冤 渊3冤月揖解析铱渊3冤实验中减小实验误差的方法是两个分 力取值适当袁不能太小袁也不能太大超过量程袁A错误曰标记同 一细绳方向的两点距离要适当远一些袁C错误遥 揖对点训练铱 渊1冤3.60 渊2冤D 渊3冤改变弹簧测力计 B 拉力的大小或方向曰减小重物 M的质量渊或将 A 更换成较大量 程的弹簧测力计冤揖解析铱渊2冤实验中只需测出两拉力的大小和 方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则袁而测力计 A 的 拉力不同时 O点的位置就不同遥 知识点四 探究平抛运动的特点 揖对点典例铱 渊1冤月悦 渊2冤小王 渊3冤需要 渊4冤跃揖解析铱 渊2冤第一个点是落点时与平面挤压形成袁第二个点是与挡板碰 撞反弹后挤压形成的袁故小王的轨迹更符合实际遥 渊4冤小球在 水平方向做匀速直线运动袁x粤月>x月悦袁故 贼粤月>贼月悦遥 揖对点训练铱渊1冤斜轨的末端处于 水平状态 保证小球每次从斜轨抛 出时具有相同的水平初速度 渊2冤使 记录纸上每两点之间的水平距离等于 小球在水平方向实际运动的距离 渊3冤如右图所示 知识点五 探究向心力大小的表达式 揖对点典例铱 渊1冤B 渊2冤线速度 渊3冤质量 A C 揖对点训练铱 D 第 3课时 电学实验 揖学窑知识清单铱 知识点一 观察电容器的充尧放电现象 揖对点典例铱 渊1冤正电 向下 渊2冤BD揖解析铱渊1冤若将 开关 S接 1袁电容器上极板与电源正极相连袁带正电袁再将 S接 2袁电容器放电袁上极板相当于电源正极袁所以通过 R 的电流方 向向下遥 渊2冤电容器充电时袁电流逐渐减小袁且减小得越来越慢袁 电容器放电时电流肯定减小袁 且减小得越来越慢袁A 错误袁B 正确曰根据电流特点可知袁充电时袁电压逐渐增大袁且增大得越 来越慢袁放电时袁电压逐渐减小袁且减小得越来越慢袁C错误袁D 正确遥 揖对点训练铱 渊1冤充电 增加 渊2冤AD揖解析铱渊1冤当开 关 S接到 1时袁电容器与电源相连袁故此时电容器处于充电过 程遥在充电过程中袁电荷从电源移动到电容器上袁故此时电容器 所带电荷量逐渐增加遥 渊2冤充电过程中袁两板间电压不断升高袁 电源的电动势与两板间的电压之差不断减小袁所以电流不断减 课堂精讲参考答案与解析 O x y 次数 1 2 3 4 5 6 弹力 F/N 弹簧的长度 l/渊伊10原2 m冤 x/cm F/N 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 20.015.010.05.00 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0 5 10 15 20 25 l/渊伊10-2 m冤 F/N 89 第 1 课时 力学实验渊一冤 学·知识清单 对点典例 某同学用图甲所示的实验装 置研究野自由落体运动的规律冶袁其中打点计时 器的电为交流电源袁频率为 50 Hz袁打出纸带的 一部分如图乙所示袁相邻两计数点之间的时间 间隔都为 t遥 渊1冤本实验除带夹子的重物尧纸带尧铁架台 渊含铁夹冤尧电火花打点计时器尧导线及开关外袁 在下列器材中袁还必须使用的器材是 渊多选冤遥 A. 交流电源 B. 刻度尺 C. 天平渊含砝码冤 知识点一 力学基本仪器 物理量 测量工具或测量方法 力 淤弹簧测力计曰于力传感器 时间 淤打点计时器曰于光电计时器曰盂秒表 速度 淤打点纸带院v = v= xtt2 曰于频闪照相院v = v= xtt2 曰盂光电门院瞬时速度v= d驻t 渊d为遮光片宽度冤曰榆速 度传感器 加速度 淤打点纸带院a= 驻xT 2 曰于频闪照相院a= 驻xT 2 曰盂光电门院a= v2 2-v122x 或a= v2-v1t 曰榆v-t图像院a=k渊斜率冤 构·网络体系 注意事项 数据处理 实验步骤 实验器材 实验原理 实验 关注事项 纸 带 类 实 验 验证机械能守恒定律 探究加速度与力尧质量的关系 探究小车速度随时间变化的规律 读数规则和有效数字 刻度尺尧打点计时器尧弹簧测力计等仪器 基本仪器的使用 揖课程要求铱 殷知道常见仪器的使用袁尤其是打点计时器遥 殷知道几个常见实验的操作遥 殷掌握实验数据处理方法遥 揖学业要求铱 殷会使用基本的力学实验器材获取数据遥 殷能用物理图像描述实验数据遥 殷能根据数据得出实验结论袁知道实验存在误差遥 殷能描述科学探究的过程和结果遥 课 程 标 准 探究小车速度随时间变化的规律 探究加速度与力尧质量的关系 验证机械能守恒定律 考点 基本仪器的使用 真题归类 2022.1袁19袁8分 2023.1袁19袁8分 实验专题 61 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 渊2冤实验所用的电源是 遥 A. 约 8 V的直流电 B. 约 8 V的交流电 C. 220 V的直流电 D. 220 V的交流电 渊3冤关于实验正确的操作是 遥 A. 先打开电源袁再释放纸带 B. 先释放纸带袁再打开电源 对点训练 渊1冤使用打点计时器时袁写出 下列操作对实验的影响遥 淤错接在直流电源上袁影响是 曰 于电源频率不稳袁影响是 曰 盂打点针压得太紧袁影响是 曰 榆电源电压不稳袁影响是 曰 虞振针过长袁影响是 遥 渊2冤用打点计时器来研究物体的运动 情况 遥 淤计时器的工作电源频率是 50 Hz袁如果用 它测量时袁实验者不知工作电压的频率变为了 60 Hz袁仍按 50 Hz的频率计算袁这样算出的速 度值与物体速度的真实值相比是 渊填野偏大冶或野偏小冶冤遥 于在实验桌上有以下器材院电磁打点计时 器尧低压直流电源尧一端附有滑轮的长木板尧细 绳尧钩码尧小车尧纸带尧复写纸片尧导线若干遥 在 所给器材中袁多余的器材有 袁 还需要的器材有 尧 遥 知识点二 探究小车速度随时间变化的规律 1. 实验装置 本实验的装置中不需要调整木板倾斜程 度袁拉动小车的重物的质量也无特别要求遥 本实验有如下两种计时器袁图 1叫作电磁 打点计时器袁图 2叫作电火花打点计时器遥 2. 实验原理 研究纸带上各点之间的间隔距离袁就可以 了解运动物体的位移尧速度的大小及其变化袁 也就是了解了物体的运动情况遥 3. 操作要点 渊1冤把附有滑轮的长木板放在实验桌上袁 并使滑轮伸出桌面袁把打点计时器固定在长木 板上没有滑轮的一端袁连接好电路遥 渊2冤把一条细绳拴在小车上袁细绳跨过滑 轮袁下边挂上合适的钩码袁把纸带穿过打点计 时器袁并把它的一端固定在小车的后面遥 放手 后袁看小车能否在木板上平稳地加速滑行遥 渊3冤把小车停在靠近打点计时器处袁先接 通电源袁后放开小车袁让小车拖着纸带运动袁打 点计时器在纸带上打下一系列的点袁换上新纸 带袁重复三次遥 渊4冤从得到的纸带中选择一条比较理想的 纸带袁舍掉开始一些比较密集的点袁量取相应 数据填入设计的表格中遥 4. 注意事项 渊1冤若使用电磁打点计时器袁交流电源的 电压应选择交流 8 V曰若使用电火花打点计时 器袁应选择交流 220 V遥 渊2冤两平行一靠近院纸带尧细绳要和长木板 平行遥 开始释放小车时袁应使小车靠近打点计 时器遥 接电源纸带 图 2图 1 限位孔 纸带 永久磁铁 复写纸 振针 振片 线圈 图甲 重物 纸带 打点计时器 图乙 A B C D x1 x2 x3 62 渊3冤有先后院先接通电源袁打点计时器工作 后袁再放开小车袁当小车停止运动时及时断开 电源遥 渊4冤两种取点的区别院计时点与计数点的区 别袁计时点是打点计时器实际打出的点袁计数 点是人为选取的点袁一般每隔 n个点取一个计 数点袁时间间隔为 T=0.02渊n+1冤 s袁若每 n个点 取一个计数点袁则时间间隔为 T=0.02n s遥 渊5冤减小误差院小车的加速度宜适当大些袁 可以减小长度的测量误差遥 加速度大小以能在 约 50 cm 的纸带上清楚地取出 6~7 个计数点 为宜遥 对点典例 咱2024窑丽水测试暂某同学用图 甲所示的装置研究小车做匀变速直线运动的 特点遥 渊1冤实验中袁除打点计时器渊含交流电源冤尧 纸带尧复写纸尧小车尧平板和重物外袁在下面的 器材中袁必须使用的是 遥 A. 毫米刻度尺 B. 秒表 C. 天平 D. 弹簧测力计 渊2冤若本次实验选择电火花打点计时器袁 该计时器的工作电源为 渊填野交流 电冶或野直流电冶冤袁电压为 V遥 渊3冤下列实验步骤的正确顺序是 遥 A. 关闭电源袁取下纸带 B. 将小车停靠在打点计时器附近袁小车尾 部与纸带相连 C. 把打点计时器固定在平板上袁让纸带穿 过限位孔 D. 接通电源后袁放开小车 渊4冤实验中获得的一条纸带如图乙所示袁 在纸带上依次取 O尧A尧B尧C尧D噎若干个计数 点袁利用实验数据计算出打点时小车的速度 v袁以 v 为纵坐标袁t 为横坐标袁作出如图丙所 示的v-t图像遥 根据图像求出小车的加速度 a= m/s2渊保留 3位有效数字冤遥 对点训练 在野探究小车速度随时间变 化的规律冶的实验中袁 渊1冤某同学的实验装置安装中部分结构如 图所示袁其中存在的错误或者不合理的地方是 渊至少写出 2点冤遥 渊2冤实验结束后该同学得到了一条清晰纸 带袁在纸带上标出了 A尧B尧C尧D尧E尧F尧G 共 7个 计数点袁其相邻点间的距离如图甲所示渊单位院 cm冤袁每两个相邻的计数点之间还有 4个打出的 点未画出遥 淤试根据纸带上各个计数点间的距离袁计 算出打下 B尧F两个点时小车的瞬时速度袁并将 各个速度值填入下表袁要求保留 3位有效数字遥 图甲 A B C D E F G 3.62 4.38 5.20 5.99 6.80 7.62 实验专题 重物 小车 纸带 打点计时器 图甲 图丙 v/渊cm窑s-1冤 t/s0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 80 70 60 50 40 30 20 10 图乙 A B C DO 63 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 于将 B尧C尧D尧E尧F各个时刻的瞬时速度标 在图乙中袁并画出小车的瞬时速度随时间变化 的关系图线遥 盂由所画速度要时间图像求出小车加速 度大小为 m/s2渊保留 3位有效数字冤遥 渊3冤根据速度要时间图像判断袁在打 A 计 数点时袁小车的速度 vA= m/s渊保留 3位有效数字冤遥 知识点三 探究加速度与力尧质量的关系 1. 实验装置 本实验的装置中需要调整木板倾斜程度袁 拉动小车的重物的质量有特别要求遥 2. 实验原理 探究加速度 a与力 F及质量 m的关系时袁 应用的基本方法是控制变量法袁即用图像法研 究院淤a-F的关系曰于a-m的关系遥 3. 实验步骤 渊1冤用天平测量小盘的质量 m0和小车的 质量 M0遥 渊2冤按照实验装置图把实验器材安装好袁 只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上渊即不给 小车牵引力冤遥 渊3冤平衡摩擦力院在长木板的不带定滑轮 的一端下面垫上一块薄木块袁反复移动薄木块 的位置袁直至小车在斜面上运动时可以保持匀 速运动状态遥 渊4冤把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂 小盘袁小盘里放砝码袁先接通电源再放开小车袁 打点计时器在纸带上打下一系列的点遥 由纸带 计算出小车的加速度 a袁并把力 F和对应的加 速度 a填入设计的表格中遥 渊5冤改变小盘内砝码的个数袁重复步骤渊4冤袁 并多做几次遥 渊6冤保持小盘内的砝码个数不变袁在小车 上放上砝码改变小车的质量袁让小车在木板上 运动袁打出纸带遥 计算砝码和小车的总质量 m袁 并由纸带计算出小车对应的加速度 a袁并把总 质量 m和对应的加速度 a填入设计的表格中遥 渊7冤分别作 a-F图像和 a- 1m 图像袁分析得 出实验结论遥 4. 注意事项 渊1冤平衡摩擦力院整个实验装置平衡了摩 擦力后袁不管以后是改变小盘和砝码的总质量 还是改变小车和砝码的总质量袁都不需要重新 平衡摩擦力遥 渊2冤实验条件院m 小车>>m 小盘+m 砝码遥 只有如 此袁小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的 拉力遥 渊3冤作图院要使尽可能多的点落在所作直 线上袁不在直线上的点应尽可能对称地分布在 所作直线两侧遥 渊4冤拓展创新院本实验中可以用气垫导轨 来代替长木板袁这样就省去了平衡小车摩擦力 的麻烦袁小车的加速度也可以利用传感器袁借 助于计算机来处理遥 5. 误差分析 渊1冤因实验原理不完善引起误差遥 实际上 小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力遥 打点计时器 小车 纸带细绳 小盘 砝码 图乙 v/渊m窑s-1冤 t/s0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 项目 vB vC vD vE vF 数值/渊m窑s-1冤 0.479 0.560 0.640 64 渊2冤摩擦力平衡不准确尧质量测量不准确尧 计数点间距测量不准确尧纸带和细绳不严格与 木板平行都会引起误差遥 对点典例 用如图甲所示的装置探究 野加速度与力尧质量的关系冶的实验遥 渊1冤下列操作说法正确的是 渊多选冤遥 A. 要求槽码质量远小于小车及车上钩码 的总质量 B. 在调节木板倾斜角度平衡阻力时袁小车 需要在槽码牵引下沿长木板匀速运动 C. 在释放小车前袁小车应靠近打点计时器 D. 通过增减小车上的钩码改变质量时袁 需要重新调节木板倾斜度 渊2冤如图乙是本实验使用的电火花计时器 的示意图袁工作时应使用 遥 A. 6 V直流电源 B. 6 V的 50 Hz交流电源 C. 220 V直流电源 D. 220 V的 50 Hz交流电源 渊3冤图丙为实验中打出的一条纸带袁A袁B袁 C袁D袁E袁F袁G 是纸带上 7个连续的点袁则打下 C 点时小车的速度大小 v= m/s袁小车运 动的加速度 a= m/s2遥 渊保留 2位有效 数字冤 对点训练 咱2024窑宁波测试暂小明同学利 用打点计时器做野探究加速度与质量尧受力的 关系冶的实验袁装置如图甲所示袁其中连接的细 绳质量不计遥 渊1冤实验室中只有 220 V 交流电源袁则打 点计时器应选择图乙中的 渊填野A冶 或野B冶冤 渊2冤实验前需要平衡摩擦力袁下列操作正 确的是 遥 A. 小车前悬挂轻质桶袁小车后拖着穿过打 点计时器的纸带 B. 小车前不悬挂轻质桶袁小车后拖着穿过 打点计时器的纸带 C. 小车前悬挂轻质桶袁小车后不拖纸带 D. 小车前不悬挂轻质桶袁小车后不拖纸带 渊3冤图丙所示是实验时打出的一条纸带袁 纸带上每 5个点取一个计数点袁据此纸带可知 小车在 D 点速度大小为 m/s袁此过 程的加速度大小为 m/s2遥 渊保留 2 位有效数字冤 渊4冤在探究野合外力不变时袁加速度与质量 的关系冶时袁为了使获得的实验数据连成一条 直线袁可以以加速度 a为纵轴袁以 为横轴作图遥 槽码 小车 纸带 打点计时器 图甲 图乙 纸带 墨粉纸盘 负脉冲输入插座 正脉冲输入插座 图丙 1 2 3 4 5 6 70 cm A B C D E F G 实验专题 图甲 小车 打点计时器 轻质桶 垫块 图乙 A B 图丙 109876543210 FEDCBA 65 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 A. 小车的质量 M B. 悬挂物体的质量 m C. 小车质量的倒数 1M D. 悬挂物质量的倒数 1m 知识点四 验证机械能守恒定律 1. 实验装置渊如右图冤 2. 实验原理 重物做自由落体运动的 过程中袁重力势能与动能之 间发生转化遥 若任意两个时 刻的动能与重力势能的总和 相等袁即 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2袁则可验证物体做自由 落体运动的过程中机械能守恒遥 3. 实验步骤 渊1冤按实验装置图把打点计时器竖直固定 在铁架台上袁用导线把打点计时器与学生电源 连接好遥 渊2冤把纸带的一端在重物上用夹子固定 好袁另一端穿过打点计时器限位孔遥 渊3冤用手提着纸带袁让重物靠近打点计时 器并处于静止状态袁然后接通电源袁松开纸带袁 让重物自由落下袁纸带上打下一系列点遥 渊4冤重复几次袁得到 3~5条打好点的纸带袁 从中挑选出点迹清晰的纸带进行测量遥 4. 数据处理 渊1冤求瞬时速度 在第一个点上标出 0袁并从稍靠后的某一 点开始袁依次标出 1袁2袁3袁4袁噎袁测量出各点到位 置 0的距离 h1袁h2袁h3袁h4袁噎遥用公式 vn= hn+1-hn-12T 计算出各点对应的瞬时速度 v1袁v2袁v3袁v4袁噎遥 渊2冤验证守恒 方法一院利用起始点和第 n点计算遥 代入 ghn 和 12 vn2袁如果在实验误差允许的范围内 ghn= 12 vn2袁则说明机械能守恒定律是正确的遥 方法二院任取两点计算遥 任取两点 A袁B测 出 hAB袁算出 ghAB和 12 vB2- 12 vA2的值遥 如果在实 验误差允许的范围内袁ghAB= 12 vB2- 12 vA2袁 则说 明机械能守恒定律是正确的遥 方法三院图像法遥 从纸带上选取多个点袁测 量从第一点到其余各点的下落高度 h袁并计算 各点速度的平方 v2袁然后以 12 v2为纵轴袁以 h 为横轴袁根据实验数据绘出 12 v2-h图线遥 若在 误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率 为 g的直线袁则验证了机械能守恒定律遥 5. 注意事项 渊1冤重物应选用质量大尧体积小尧密度大的 材料遥 渊2冤安装打点计时器时袁必须使两个限位 孔的中线严格竖直袁以减小摩擦阻力遥 渊3冤实验中袁手提着纸带上端并保持不动袁 让重物靠近打点计时器袁且保证纸带竖直遥 渊4冤接通电源后袁待打点计时器工作稳定后 再松开纸带遥 渊5冤测下落高度时袁要从第一个点测起袁并 且各点对应的下落高度要一次测量完遥 渊6冤某时刻的瞬时速度用 vn= hn+1-hn-12T 计 算袁不能用 vn=gtn或 vn= 2ghn姨 计算遥 渊7冤物体的速度可以用光电计时器或频闪 照相测量袁以消除纸带与限位孔的摩擦阻力带 来的误差遥 利用气垫导轨来设计该实验袁可以 减小由于摩擦带来的误差遥 6. 误差分析 渊1冤因重物和纸带在下落过程中要克服各 种阻力渊空气阻力尧打点计时器阻力冤做功袁故 动能的增加量 驻Ek稍小于重力势能的减少量 打点 计时器 纸带 夹子 重物 66 驻Ep袁即 驻Ek<驻Ep袁这属于系统误差遥改进的办法 是调整器材的安装袁选用质量和密度较大的重 物袁尽可能地减小阻力的影响遥 渊2冤另一个误差来源于长度的测量袁属偶 然误差遥 减小误差的办法是测下落距离时都从 O点量起袁一次将各打点对应的下落高度测量 完袁或者多次测量取平均值遥 对点典例 野验证机械能守恒定律冶实验 的装置如图 1所示遥 渊1冤该实验还需要图 2中的 渊写 仪器的名称冤遥 渊2冤让重物从静止开始下落袁打出一条清 晰的纸带袁其中的一部分如图 3所示遥 O点是 打下的第一个点袁A尧B尧C和 D为另外 4个连续 打下的点遥已知交流电频率为 50 Hz袁重物质量 为 100 g袁重力加速度 g取 10 m/s2袁则打 C点时袁 重物的速度大小 vC= m/s袁重物的动 能 E1= J袁O点到 C点重物减少的重 力势能 E2= J遥 渊保留 2位有效数字冤 渊3冤比较 E1与 E2的大小袁出现这一结果的 原因可能是 遥 A. 工作电压偏高 B. 存在空气阻力和摩擦力 C. 接通电源前释放了纸带 对点训练 某同学利用 重锤的落体运动进行野验证机 械能守恒定律冶的实验遥 渊1冤为完成本实验袁除了 图甲所示的装置外袁还需要图 乙中的器材是 遥 渊2冤该同学得到了如图丙所示的一条纸 带袁读出 O尧E两点间的距离为 cm遥 渊3冤已知图丙中每两个点时间间隔为0.02 s袁 计算打下点 E时纸带速度的大小为 m/s渊保留 2位小数冤遥 渊4冤为验证机械能是否守恒袁需要比较重 物下落过程中任意两点间的 遥 A. 动能变化量和势能变化量 B. 速度变化量和势能变化量 C. 速度变化量和高度变化量 渊5冤该同学还想用下述方法研究机械能是 否守恒院在纸带上选取多个计数点袁测量它们 到起始点 O的距离 h袁计算对应计数点的重物 速度 v袁描绘 v2-h图像袁并作如下判断院若图像 是一条过原点的直线袁则重物下落过程中机械 能守恒遥请你分析论证该同学的判断是否正确袁 并简述理由院 遥 图甲 A B C D 图乙 图丙 A B C D E FO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12cm 图 1 重物 夹子 纸带 接 电 源 打点计时器 图 2 20191817161514131211109876543210cm 图 3 单位院cm4.794.414.0319.02 DCBAO 实验专题 67