高考物理專題提升二輪復(fù)習(xí) 第2部分 專題8 第2講 實(shí)驗(yàn)題突破課件 新人教版.ppt

第2講 實(shí)驗(yàn)題突破 物理實(shí)驗(yàn)在高考中的地位很突出 它在理綜總分中占了18分 是得分率較低的題型 因此 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰δ芊裉岣呒案呷锢韺?shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的成功與否 是高考能否制勝的關(guān)鍵 理綜試題中物理實(shí)驗(yàn)題就只有一道大題 但它通常包括兩道小題 分別考查力學(xué)實(shí)驗(yàn)和電學(xué)實(shí)驗(yàn) 從近三年試題看 力學(xué)實(shí)驗(yàn)題難度較低 2010年和2011年都是考查 研究勻變速直線運(yùn)動 2012年考查了 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 電學(xué)實(shí)驗(yàn)題一般設(shè)計為中等難度 2012年放在第 1 小題考查 還明顯降低了難度 2010年考查了 利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻 2011年考查了 描繪小電珠的伏安特性曲線 還考查了 測金屬的電阻率 但都屬于測電阻一類的實(shí)驗(yàn) 考點(diǎn)也比較穩(wěn)定 因此在實(shí)驗(yàn)題型突破過程中 考生首先要會正確使用高考考試大綱要求的13種物理儀器 尤其要重點(diǎn)掌握 三尺三表 刻度尺 游標(biāo)卡尺 螺旋測微器 電流表 電壓表 多用電表 的使用與讀數(shù) 然后對力學(xué)實(shí)驗(yàn)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)各抓一個核心 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心是 紙帶 類實(shí)驗(yàn) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心是 測電阻 類實(shí)驗(yàn) 復(fù)習(xí)過程中要重視對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作步驟的理解 會對實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析 由于連 續(xù)兩年考查實(shí)物連線 考生一定要弄會實(shí)物連線 因?yàn)檫@是二輪實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)后的實(shí)驗(yàn)題型突破 因此要打破一 二輪的復(fù)習(xí)模式 最好采用 以點(diǎn)帶面 的復(fù)習(xí)方法復(fù)習(xí) 以點(diǎn)帶面的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)法 就是在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中緊緊抓住與之相關(guān)的重難點(diǎn) 把握總體結(jié)構(gòu) 摸清各知識點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體系 以點(diǎn)帶面 用面促點(diǎn) 使所掌握的知識相互關(guān)聯(lián)而不孤立零碎 通過這種方法可以讓考生們對知識進(jìn)行整體性 綜合性總結(jié) 使考生們能達(dá)到更高層次 使知識在頭腦中清晰化 網(wǎng)絡(luò)化 系統(tǒng)化 從而提高解決問題的能力 基本儀器的使用和讀數(shù) 以點(diǎn)帶面 對于儀器使用類的實(shí)驗(yàn) 多是以填空的形式出現(xiàn) 縱觀近幾年的高考題 主要考查的儀器是 電流表 電壓表 多用電表和電阻箱的使用及讀數(shù) 刻度尺 螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等 重點(diǎn)掌握 三尺三表 的使用與讀數(shù) 一 需要估讀的儀器 刻度尺 電流表 電壓表和螺旋 測微器 1 刻度尺 最小分度值為1mm 量程不等 測量時要估讀到毫米的下 一位 使用時注意兩點(diǎn) 1 讀數(shù)時眼睛應(yīng)正對刻度線 以避免視差 2 測量的長度等于被測物體的兩個端點(diǎn)在刻度尺上的讀 數(shù)之差 1 如圖8 2 1所示 甲 乙分別表示兩位同學(xué)測同一物體長度時的情景 其中用尺不太合理的是 填 甲 或 乙 這一物體的長度應(yīng)為 cm 圖8 2 1 解析 讀數(shù)比較容易的是甲圖 因?yàn)榧讏D的起始刻度 3 容易直接讀出 而乙圖的測量方法就比較費(fèi)時 且容易出現(xiàn)錯誤 沒有達(dá)到簡便易行的原則 所以不太合理 讀數(shù)時要估讀到最小刻度值的下一位 由于此刻度尺的最小刻度值是1mm 所以被測物體的長度是1 90cm 答案 乙1 90 2 電流表和電壓表 1 讀數(shù)規(guī)則 2 測量值 最小刻度 小格數(shù) 估讀值 2 讀出下列電表的測量值 圖8 2 2 1 電壓表接0 3v量程時讀數(shù)為 v 接0 15v量 程時讀數(shù)為 v 2 電流表接0 3a量程時讀數(shù)為 a 接0 0 6a量 程時讀數(shù)為 a 2 15 10 7 0 80 0 16 3 螺旋測微器 1 原理 螺旋測微器又叫千分尺 它是一種比游標(biāo)卡尺更精密的測量長度的儀器 用它測量長度可以準(zhǔn)確到0 01mm 螺旋測微器的螺距等于0 5mm 每轉(zhuǎn)一周 螺桿前進(jìn)或后退0 5mm 把周長分為50等份 刻度每一小格對應(yīng)表示0 01mm 螺旋測微器讀數(shù)時 要精確到0 01mm 估讀到0 001mm 即結(jié)果若用mm做單位 則小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位 圖8 2 3 2 讀數(shù)方法 測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出 小數(shù) 部分由可動刻度讀出 測量值 固定刻度讀數(shù) 可動刻度讀數(shù) 0 01mm 讀數(shù)時 要注意固定刻度上半毫米刻度線是否已經(jīng)露出 3 如圖8 2 4所示 讀出下列螺旋測微器的測量值 圖8 2 4 1 圖甲的讀數(shù) mm 2 圖乙的讀數(shù) cm 4 743 或4 744 0 2043 或0 2044 二 不需要估讀的儀器 電阻箱 游標(biāo)卡尺和多用電表1 電阻箱 讀數(shù)方法 將每個旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值 都為整數(shù) 乘以各自的倍率 從最高位依次往下讀 即可得到電阻箱的實(shí)際阻值 4 如圖8 2 5所示 讀出下列電阻箱的阻值 圖8 2 5 1 圖甲的讀數(shù) 2 圖乙的讀數(shù) 24580 2 204002 2 游標(biāo)卡尺 三種游標(biāo)卡尺的比較 5 把圖8 2 6中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)填在下劃線上 甲 乙 丙 圖8 2 6 1 圖甲的讀數(shù) mm 2 圖乙的讀數(shù) mm 3 圖丙的讀數(shù) mm 21 3 0 50 23 42 3 多用電表 1 測電阻 讀數(shù)方法 刻度值 倍率 由于是粗測 而且刻度不均勻 故可以估讀也可以不估讀 2 測電流和電壓 讀數(shù)方法分別與電流表和電壓表相同 6 讀出圖8 2 7中兩歐姆表表頭的總內(nèi)阻和指針讀數(shù) 所選的擋位是否正確 應(yīng)如何改變 圖8 2 7 如果兩表筆接rx時 指針指到電流刻度的 則rx 1 如圖甲 表頭內(nèi)阻為 讀數(shù)為 2 如圖乙 表頭內(nèi)阻為 讀數(shù)為 為了能更精確地讀數(shù) 要把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到 擋 150 137 136 138 50 1500 1 8 102 1 7 102 1 9 102 10 7 多用電表是由一塊高靈敏度磁電式電流表 選擇開關(guān)和測量線路組成的 其外形如圖8 2 8所示 在用多用電表測量電阻時 要用到圖中的選擇開關(guān)k和t s兩個部件 請在下述實(shí)驗(yàn)步驟中 根據(jù)題意要求填空 圖8 2 8 a 用小螺絲刀旋動部件 使指針對準(zhǔn)電表左側(cè)的 零刻度線 b 將 紅 黑 表筆分別插入 插孔 c 將k旋轉(zhuǎn)到 擋 100 的位置 d 將兩表筆短接 旋動部件 使指針對準(zhǔn)電阻 刻度的零刻度線 e 將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接 發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小 為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果 還應(yīng)該進(jìn)行哪些操作 請 將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整 答案 s t f 將k旋轉(zhuǎn)到 擋 1k 的位置 g 將兩表筆短接 旋動歐姆調(diào)零旋鈕t使指針對準(zhǔn)電阻 的零刻度線 h 將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接 讀取電阻刻線上的指針示數(shù) 即測得電阻值為 讀數(shù) 1k i 將k旋轉(zhuǎn)到 off 擋 或交流電壓最高擋 并將表筆拔 出 紙帶 類實(shí)驗(yàn) 以點(diǎn)帶面 高考考試大綱中要求掌握的力學(xué)實(shí)驗(yàn)一共有七個 其中 研究勻變速直線運(yùn)動 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律 探究動能定理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 四個實(shí)驗(yàn)都與紙帶有關(guān) 甚至有時 驗(yàn)證動量守恒定律 也用紙帶來處理數(shù)據(jù) 這些實(shí)驗(yàn)基本上都是利用紙帶直接測量研究對象的位移和時間 可以間接計算出研究對象的速度和加速度 若結(jié)合其他物理量 還可以測量與速度 加速度有聯(lián)系的相關(guān)量 如質(zhì)量 力 功率 功 動能 沖量 動量 重力勢能 動摩擦因數(shù) 轉(zhuǎn)速等 一 利用紙帶測物體的速度和加速度 例1 如圖8 2 9所示 某同學(xué)在做 研究勻變速直線運(yùn)動 的實(shí)驗(yàn)中 由打點(diǎn)計時器得到一條表示小車運(yùn)動過程的清晰紙帶 紙帶上兩相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為t 0 10s 其中s1 7 05cm s2 7 68cm s3 8 33cm s4 8 95cm s5 9 61cm s6 10 26cm 則a點(diǎn)處瞬時速度的大小是 m s 小車運(yùn)動的加速度計算表達(dá)式為 加速度的大小是 m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 圖8 2 9 點(diǎn)評 紙帶處理方法 用平均速度計算瞬時速度 用逐差 法計算加速度 二 利用紙帶測小車的功率 例2 某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率 進(jìn) 行了如下實(shí)驗(yàn) 用天平測出電動小車的質(zhì)量為0 40kg 將電動小車 紙帶和打點(diǎn)計時器按圖8 2 10所示安 裝 圖8 2 10 接通打點(diǎn)計時器 其打點(diǎn)時間間隔為0 02s 的電源 使電動小車以額定功率加速運(yùn)動 達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源 待小車靜止時再關(guān)閉打點(diǎn)計時器電源 設(shè)小車在整個過程中所受的阻力恒定 在上述過程中 打點(diǎn)計時器在紙帶上所打的部分點(diǎn)跡記錄 了小車靜止之前的運(yùn)動情況 如圖8 2 11所示 圖8 2 11 請你分析紙帶數(shù)據(jù) 回答下列問題 1 該電動小車運(yùn)動的最大速度為 m s 2 該電動小車關(guān)閉電源后的加速度大小為 m s2 3 該電動小車的額定功率為 w 點(diǎn)評 利用紙帶獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 利用逐差法求得加速度 根據(jù)牛頓第二定律求得小車所受到的阻力 然后再根據(jù)小車做勻速直線運(yùn)動的條件和功率的計算式求得小車的功率 解此題的關(guān)鍵是判斷小車做勻減速運(yùn)動的時刻 由于難以確定 故求勻減速運(yùn)動的加速度時 不能利用紙帶上5 78cm的數(shù)據(jù) 而應(yīng)利用后面的五個數(shù)據(jù)求加速度 當(dāng)紙帶呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是連續(xù)的五個時 一般利用前四個或后四個數(shù)據(jù)求加速度 解析 1 小車的最大速度為勻速運(yùn)動的速度 2 小車開始做減速運(yùn)動的時刻不確定 在求小車關(guān)閉電源后的加速度時 分析紙帶數(shù)據(jù)知 5 78cm這段的數(shù)據(jù)不能用 由逐差法得 3 由牛頓第二定律得 小車做勻減速直線運(yùn)動時所受到的阻力為f ma 0 40 2 00n 0 80n小車勻速運(yùn)動時有牽引力f f 則電動小車的額定功率為p fvm 0 80 1 50w 1 20w 答案 1 1 50 2 2 00 3 1 20 三 利用紙帶測動摩擦因數(shù) 例3 某物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù) 實(shí)驗(yàn)裝置如圖8 2 12所示 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 一端裝有定滑輪 木板上有一滑塊 其一端與電磁打點(diǎn)計時器的紙帶相連 另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接 打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50hz 開始實(shí)驗(yàn)時 在托盤中放入適量砝碼 滑塊開始做勻加速運(yùn)動 在紙帶上打下了一系列的點(diǎn) 圖8 2 12 1 圖8 2 13給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分 0 1 2 3 4 5 6 7是計數(shù)點(diǎn) 每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn) 圖中未標(biāo)出 計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示 根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算出加速度a 保留三位有效數(shù)字 2 回答下列問題 為測量動摩擦因數(shù) 下列物理量中還應(yīng)測量的有 b 木板的質(zhì)量m1d 托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 a 木板的長度lc 滑塊的質(zhì)量m2e 滑塊運(yùn)動的時間t 圖8 2 13 測量 中所選定的物理量時需要的實(shí)驗(yàn)器材是 3 滑塊與木板間的動摩擦因數(shù) 用被測物理量的字母表示 重力加速度為g 與真實(shí)值相比 測量的動摩擦因數(shù) 填 偏大 或 偏小 寫出支持你看法的一個論據(jù) 點(diǎn)評 本題利用逐差法求得加速度 利用牛頓第二定律求得動摩擦因數(shù) 主要考查考生的理解 推理 處理數(shù)據(jù)和計算的能力 解析 1 由逐差法得a 又由t 0 10s解得a 0 497m s2 2 對小車由牛頓第二定律得m3g m2g m2 m3 a 要測量動摩擦因數(shù) 由上式可知 需要測出滑塊的質(zhì)量m2 托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 故選c d 測質(zhì)量需要的器材為天平 3 解上式得 這樣測出的動摩擦因數(shù)偏 大 因?yàn)榧垘c打點(diǎn)計時器間有摩擦 且小車在運(yùn)動過程中還要受到空氣阻力 答案 1 0 497m s2 2 cd 天平 3 偏大 紙帶與打點(diǎn)計時器之間有摩擦 或小車在運(yùn)動過程中還要受到空氣阻力 四 利用紙帶測重力加速度 例4 如圖8 2 14所示 將打點(diǎn)計時器固定在鐵架臺上 使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落 利用此裝置可以測定重力加速度 圖8 2 14 1 所需器材有打點(diǎn)計時器 帶導(dǎo)線 紙帶 復(fù)寫紙 帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物 此外還需 填字母代號 中的器材 a 直流電源 天平及砝碼c 交流電源 天平及砝碼 b 直流電源 毫米刻度尺d 交流電源 毫米刻度尺 2 通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù) 提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度 為使圖線的斜率等于重力加速度 除作v t圖象外 還可作 圖象 其縱軸表示的是 橫軸表示的是 點(diǎn)評 本題考查利用打點(diǎn)計時器測出速度 再作出速度圖象 利用斜率求得重力加速度 考查了考生對實(shí)驗(yàn)器材的選取和用圖象處理數(shù)據(jù)的方法 答案 1 d 例5 某同學(xué)用電火花計時器 其打點(diǎn)周期t 0 02s 來測定自由落體的加速度 試回答 1 下列器材中 不需要的是 a 直尺 b 紙帶c 重錘d 低壓交流電源 2 實(shí)驗(yàn)中在紙帶上連續(xù)打出點(diǎn)1 2 3 9 如圖8 2 15所示 由此測得加速度的大小為 m s2 圖8 2 15 3 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮? 8m s2 測量值與實(shí)際值有差異的主要原因是 點(diǎn)評 利用紙帶獲取數(shù)據(jù) 利用逐差法求得重力加速度 本題考查了考生對實(shí)驗(yàn)器材的使用和處理數(shù)據(jù)的方法的能力 解析 1 本實(shí)驗(yàn)用電火花計時器測加速度 用的是220v的交流電源 故不需要低壓交流電源 2 由逐差法得重力加速度 答案 1 d 2 9 4 3 受摩擦阻力 空氣阻力的影響 五 利用紙帶測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 例6 一個有一定厚度的圓盤 可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動 用下面的方法測量它勻速轉(zhuǎn)動的角速度 實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計時器 米尺 紙帶 復(fù)寫紙片 實(shí)驗(yàn)步驟 如圖8 2 16所示 將電磁打點(diǎn)計時器固定在桌面上 將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔后 固定在待測圓盤的側(cè)面上 使得圓盤轉(zhuǎn)動時 紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上 圖8 2 16 2 某次實(shí)驗(yàn)測得圓盤半徑r 5 50 10 2m 啟動控制裝置使圓盤轉(zhuǎn)動 同時接通電源 打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn) 經(jīng)過一段時間 停止轉(zhuǎn)動和打點(diǎn) 取下紙帶 進(jìn)行測量 1 由已知量和測得量表示角速度的表達(dá)式為 式中各量的意義是 得到紙帶的一 段如圖8 2 17所示 求得角速度為 圖8 2 17 點(diǎn)評 利用紙帶獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 利用平均速度法求得速度 再結(jié)合勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律求得角速度 考查了考生靈活處理實(shí)驗(yàn)問題的能力和計算能力 答案 1 x1 x2是紙帶上選定的先后打下的兩點(diǎn) 所分別對應(yīng)的米尺上的刻度值 n為選定的兩點(diǎn)間的打點(diǎn)數(shù) 含兩點(diǎn) r為圓盤的半徑 t為電磁打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的時間間隔 2 6 78rad s 例7 如圖8 2 18甲所示為測量電動機(jī)轉(zhuǎn)動角速度的實(shí)驗(yàn)裝置 半徑不大的圓形卡紙固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上 在電動機(jī)的帶動下勻速轉(zhuǎn)動 在圓形卡紙旁邊垂直安裝一個改裝了的電火花計時器 圖8 2 18 1 請將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后順序排好 使電火花計時器與圓形卡紙保持良好接觸 接通電火花計時器的電源 使它工作起來 啟動電動機(jī) 使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來 關(guān)閉電動機(jī) 拆除電火花計時器 研究卡紙上留下的一段痕跡 如圖乙所示 寫出角速度 的表達(dá)式 代入數(shù)據(jù) 得出 的測量值 2 要得到角速度 的測量值 還缺少一種必要的測量工具 它是 a 秒表 b 毫米刻度尺 c 圓規(guī) d 量角器 3 寫出 的表達(dá)式 并指出表達(dá)式中各個物理量的意義 4 為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊 在電火花計時器與盤面保持良好接觸的同時 可以緩慢地將電火花計時器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動 則卡紙上打下的點(diǎn)分布的曲線將不是一個圓 而是類似一種螺旋線 如圖丙所示 這樣做測量結(jié)果將 填 偏大 偏小 或 不變 式中 是n個點(diǎn)對應(yīng)的圓心角 n是所研 點(diǎn)評 利用紙帶獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 利用角速度的定義式分析所測量的物理量 考查了考生對于實(shí)驗(yàn)方法的遷移能力 誤差分析能力和創(chuàng)新能力 答案 1 2 d 3 究計時點(diǎn)的個數(shù) t是計時器的打點(diǎn)周期 4 不變 六 利用紙帶探究小車所受阻力與速度的關(guān)系 例8 某物理課外小組想探究 帶風(fēng)帆的玩具小車所受阻力與運(yùn)動速度的關(guān)系 他們進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)探究 猜想 探究步驟 a 將帶有風(fēng)帆的玩具小車 已連接好電源的打點(diǎn)計時器和紙帶按如圖8 2 19甲所示安裝在光滑的傾斜長木板上 a f阻與車的速度v無關(guān) b f阻 v c f阻 v2 圖8 2 19 b 接通打點(diǎn)計時器電源 電源頻率f 50hz 使玩具小車從靜止開始加速運(yùn)動 足夠長的時間后關(guān)閉打點(diǎn)計時器 c 改變長木板的傾角 重復(fù)以上操作 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 表所示 請你根據(jù)該小組的探究完成下列問題 1 圖乙是傾角 10 時打點(diǎn)的一條紙帶 通過計算完成表 中對應(yīng)的空白項 2 通過觀察表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 試將 60 時小車勻速運(yùn)動 的速度填在表中對應(yīng)的空白處 3 結(jié)論 在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi) 通過對數(shù)據(jù)的觀察分析 玩具小車所受阻力與運(yùn)動速度的定性關(guān)系是 也可以進(jìn)一步通過圖象法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 得到玩具小車所受阻力與運(yùn)動速度的定量關(guān)系 點(diǎn)評 利用紙帶獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 利用列表法呈現(xiàn)數(shù)據(jù) 分析處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論 考查了考生獲取數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù)的能力 同時也考查了考生的推理 分析綜合能力 答案 1 1 50 2 25 2 7 46 3 小車所受阻力與運(yùn)動速度成正比 七 利用紙帶探究牛頓運(yùn)動定律 例9 探究加速度與物體質(zhì)量 物體受力的關(guān)系 的 實(shí)驗(yàn)裝置如圖8 2 20甲所示 圖8 2 20 1 在平衡小車與桌面之間的摩擦力的過程中 打出了一條紙帶如圖乙所示 計時器打點(diǎn)的時間間隔為0 02s 從比較清晰的點(diǎn)起 每5個點(diǎn)取1個計數(shù)點(diǎn) 量出相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離 該小車的加速度a m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 2 平衡摩擦力后 將5個相同的砝碼都放在小車上 掛上砝碼盤 然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤 測量小車的加速度 小車的加速度a與砝碼盤中砝碼的總重力f的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表 請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖8 2 21中作出a f的關(guān)系圖象 圖8 2 21 3 根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a f圖線不通過原點(diǎn) 請 說明主要原因 點(diǎn)評 利用紙帶獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 利用逐差法求得加速度 利用列表法呈現(xiàn)數(shù)據(jù) 利用圖象法分析數(shù)據(jù) 得出結(jié)論并分析誤差產(chǎn)生的原因 考查了考生分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法和能力 答案 1 0 16 或0 15 2 如圖63所示 圖63 3 未計入砝碼盤的重力 八 利用紙帶探究動能定理 例10 某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖8 2 22所示的裝置探究動能定理 小車中可放置砝碼 實(shí)驗(yàn)中 小車碰到制動裝置時 鉤碼尚未到達(dá)地面 打點(diǎn)計時器的工作頻率為50hz 圖8 2 22 1 實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下 在小車中放入砝碼 把紙帶穿過打點(diǎn)計時器 連在小車后 端 用細(xì)線連接小車和鉤碼 將小車停在打點(diǎn)計時器附近 小車拖動紙帶 打點(diǎn)計時器打下一系列的點(diǎn) 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量 更換紙帶 重復(fù)上述操作 2 圖8 2 23是鉤碼質(zhì)量為0 03kg 砝碼質(zhì)量為0 02kg時得到的一條紙帶 在紙帶上選擇起始點(diǎn)o及a b c d和e五個計數(shù)點(diǎn) 可獲得各計數(shù)點(diǎn)到o的距離s及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v 請將c點(diǎn)的測量結(jié)果填在下表中相應(yīng)的位置 圖8 2 23 3 在小車的運(yùn)動過程中 對于鉤碼 砝碼和小車組成的系統(tǒng) 做正功 做負(fù)功 4 實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出了圖8 2 24中的圖線 其中 根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是 要驗(yàn)證 動能定理 還需要測量的物理量是摩擦力和 圖8 2 24 5 利用本實(shí)驗(yàn)裝置及天平 刻度尺還可以進(jìn)行哪些物理規(guī) 律探究 至少寫出兩個 點(diǎn)評 本題借助于研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)裝置來探究動能定理 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方法的遷移和創(chuàng)新 考查了實(shí)驗(yàn)操作過程中的注意事項 刻度尺的讀數(shù) 利用紙帶獲取數(shù)據(jù) 利用平均速度法處理數(shù)據(jù)得出瞬時速度 分析了小車的受力及其做功情況 利用列表法呈現(xiàn)數(shù)據(jù) 利用圖象法處理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論 答案 1 接通電源釋放小車 斷開開關(guān) 2 5 080 49 3 鉤碼的重力小車受到的摩擦阻力 4 小車初 末速度的平方差與位移成正比小車的質(zhì)量 5 探究滑動摩擦力與正壓力的關(guān)系 測定動摩擦因數(shù) 探究物體運(yùn)動速度隨時間變化的規(guī)律 研究勻變速運(yùn)動的規(guī)律 探究物體的加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等 例11 用圖8 2 25甲所示的裝置進(jìn)行 探究動能定理 的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時測得小車的質(zhì)量為m 木板的傾角為 實(shí)驗(yàn)過程中 選出一條比較清晰的紙帶 用直尺測得各點(diǎn)與a點(diǎn)間的距離如圖乙所示 已知打點(diǎn)計時器打點(diǎn)的周期為t 重力加速度為g 小車與斜面間的摩擦可忽略不計 那么打d點(diǎn)時小車的瞬時速度為 取紙帶上的bd段進(jìn)行研究 合外力做的功為 小車動能的改變量為 圖8 2 25 點(diǎn)評 利用紙帶獲取數(shù)據(jù) 利用平均速度法求得瞬時速度 選取紙帶上的兩點(diǎn)求得合外力的功和小車這兩點(diǎn)的動能變化量 從而探究動能定理 九 利用紙帶驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 例12 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖 8 2 26所示的甲或乙方案來進(jìn)行 圖8 2 26 1 比較這兩種方案 填 甲 或 乙 方案好 些 理由是 2 圖8 2 27是該實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶 測得每兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示 已知每兩個計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔t 0 1s 則物體運(yùn)動的加速度a 該紙帶是采用 填 甲 或 乙 實(shí)驗(yàn)方案得到的 簡要寫出判斷依據(jù) 圖8 2 27 3 如圖8 2 28所示的是采用甲方案時得到的一條紙帶 在計算圖中點(diǎn)n的速度時 幾位同學(xué)分別用下列不同的方法計 算 其中正確的有 圖8 2 28 點(diǎn)評 本題考查了比較法 通過比較兩種實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn) 以盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差為目的選擇實(shí)驗(yàn)裝置 利用紙帶獲取數(shù)據(jù) 利用逐差法求得加速度 進(jìn)一步比較 選擇最佳實(shí)驗(yàn)方案 本題還考查了在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時 速度計算式的選擇方法 觸類旁通 以上介紹了紙帶在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的九種作用 不論所給的器材如何變化 不論呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的方式如何變化 其基本原理都是利用紙帶獲取數(shù)據(jù) 利用平均速度法求瞬時速度 利用逐差法或圖象法求加速度 然后根據(jù)所要測量的相關(guān)量 探究或驗(yàn)證的物理規(guī)律 列出其數(shù)學(xué)表達(dá)式 根據(jù)表達(dá)式進(jìn)行相關(guān)的分析 選擇 判斷 計算 以達(dá)到設(shè)計和完成實(shí)驗(yàn)的目的 培養(yǎng)考生綜合分析 實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)踐創(chuàng)新的能力 答案 1 甲甲方案摩擦阻力較小 所以誤差較小 而且操作方便 所需實(shí)驗(yàn)器材少 乙a的值與重力加速度相差太大 2 4 83m s2 3 bc 測電阻 類實(shí)驗(yàn) 以點(diǎn)帶面 高考考試大綱中要求掌握的電學(xué)實(shí)驗(yàn)一共有五個 除 傳感器的簡單使用 不能確定跟 測電阻 有關(guān)外 測定金屬的電阻率 描繪小電珠的伏安特性曲線 測定電源的電動勢和內(nèi)阻 練習(xí)使用多用電表 這四個實(shí)驗(yàn)都屬于 測電阻 的實(shí)驗(yàn) 前三個可以說是伏安法測量電阻 間接測 準(zhǔn)確測 熱測 只不過第三個除了測內(nèi)阻外還要測量電源電動勢 它們的實(shí)驗(yàn)電路一般分為電源 控制電路和測量電路三部分 如圖8 2 29所示 其中控制電路的核心元件 為 滑動變阻器 它的作用是保證測量電路的電流和電壓在一個合適的范圍內(nèi)變化 復(fù)習(xí)難點(diǎn)在于它在電路中的兩種接法 限流式和分壓式 測量電路中除了被測元件外 主要元件還有電流表 電壓表和電阻箱 這三個元件一般是兩兩組合的 連入電路可以有兩種方法 電流表外接法和電流表內(nèi)接法 在 練習(xí)使用多用電表 中測量電阻屬于直接測量 而且是粗略測量 沒有伏安法測電阻準(zhǔn)確 由于測量時要求電阻與電源斷開 因此是 冷測 電阻 與 熱測 電阻有可能不一致 多用電表還可以測電壓和電流 電源部分 圖8 2 29 其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏度的以上 使用歐姆表時 宜先用指針盡 一 實(shí)驗(yàn)器材的選擇 根據(jù)教學(xué)大綱及高考的要求 選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表 滑動變阻器 電源等器材 選擇實(shí)驗(yàn)器材一般要考慮四方面因素 1 安全因素 通過電源 電阻和電表的電流不能超過其允 許的最大電流 2 誤差因素 選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差 電壓表 電流表在使用時盡可能使指針接近滿量程 可能在中間刻度附近的倍率擋位 3 便于操作 選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對外供電電壓的變化范圍 既能滿足實(shí)驗(yàn)要求 又便于調(diào)節(jié) 在調(diào)節(jié)滑動變阻器時 應(yīng)使其大部分電阻線都用到 4 實(shí)驗(yàn)要求 除以上三個因素外 還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)的實(shí)際要求 如電壓從零開始起調(diào) 所給電源應(yīng)與用電器匹配等 例13 在 測量金屬絲的電阻率 的實(shí)驗(yàn)中 1 用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖8 2 30所示 則該金屬絲的直徑為 mm 圖8 2 30 2 已知電阻絲的電阻約為10 現(xiàn)備有下列器材供選用 測量該電阻絲的電阻時應(yīng)選用的器材有 a 量程是0 0 6a 內(nèi)阻是0 5 的電流表b 量程是0 3a 內(nèi)阻是0 1 的電流表c 量程是0 3v 內(nèi)阻是6k 的電壓表d 量程是0 15v 內(nèi)阻是30k 的電壓表 e 阻值為0 1k 額定電流為0 5a的滑動變阻器f 阻值為0 20 額定電流為2a的滑動變阻器g 電壓為6v的蓄電池h 開關(guān)一個 導(dǎo)線若干 答案 1 0 350 2 acfgh 例14 在 測定電池的電動勢和內(nèi)阻 的實(shí)驗(yàn)中 1 第一組同學(xué)利用如圖8 2 31甲所示的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測量 電壓表應(yīng)選擇量程 填 3v 或 15v 實(shí)驗(yàn)后得到了如圖乙所示的u i圖象 則電池內(nèi)阻為 圖8 2 31 2 第二組同學(xué)也利用圖甲所示的電路 連接測量另一節(jié)干電池 初始時滑片p在最右端 但由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路 合上開關(guān)后發(fā)現(xiàn)滑片p向左滑動一段距離x后電流表才有讀數(shù) 于是該組同學(xué)分別作出了電壓表讀數(shù)u與x 電流表讀數(shù)i與x的關(guān)系圖 如圖8 2 32所示 則根據(jù)圖象可知 電池的電動勢為 v 內(nèi)阻為 圖8 2 32 點(diǎn)評 本題考查了 利用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻 的實(shí)驗(yàn)原理和圖象法 公式法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 還考查了考生利用圖象分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和處理數(shù)據(jù)的能力 解本題的關(guān)鍵是識別并利用圖象 明確圖象所反映的物理意義 答案 1 3v1 5 2 1 51 二 測量電路的選擇 電壓表和電流表連入電路可以有兩種方法 一種是如圖8 2 33甲所示 叫做 電流表外接法 一種是如圖乙所示 叫做 電流表內(nèi)接法 由于電流表 電壓表內(nèi)阻的影響 不管采用電流表內(nèi)接法還是外接法都會引起誤差 為了減小誤差 常用以下三種方法來判定電流表的連接是選內(nèi)接法還是外接法 圖8 2 33 1 直接比較法 當(dāng)當(dāng)rx ra時用內(nèi)接法 當(dāng)rx rv時用外 接法 3 試測判斷法 當(dāng)rx ra rv的阻值都不清楚時可采用此法 如圖8 2 34 設(shè)開關(guān)s接a b時 電流表示數(shù)分別為ia ib 電壓表示數(shù)分別為ua ub 圖8 2 34 例15 某同學(xué)用伏安法測一個未知電阻的阻值 如圖8 2 35所示 他先將電壓表接在b點(diǎn) 讀得兩表示數(shù)分別為u1 3 0v i1 3 0ma 然后將電壓表改接在a點(diǎn) 讀得兩表示數(shù)分別為u2 2 9v i2 4 0ma 由此可知電壓表接到 點(diǎn)時誤差較小 測得rx為 圖8 2 35 解析 兩種接法中 兩表示數(shù)變化分別為 u u1 u2 3 0v 2 9v 0 1v 顯然 電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯 這說明電壓表的分流作用較大 為了減小誤差 應(yīng)采用電流表內(nèi)接法 即電壓表接b點(diǎn) 故 答案 b1000 i i1 i2 3 0 4 0 ma 1 0ma 三 控制電路的選擇 控制電路即滑動變阻器在電路中的連接 常有兩種不同的形式 如圖8 2 36所示 甲為限流式 乙為分壓式 圖8 2 36 在具體實(shí)驗(yàn)中 滑動變阻器到底是采用分壓式還是限流式 判斷方法如下 1 當(dāng)負(fù)載電阻的阻值rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總電阻r時 須用分壓式電路 2 當(dāng)要求負(fù)載上的電壓或電流變化范圍較大 且從零開始 連續(xù)可調(diào)時 須用分壓式電路 3 當(dāng)負(fù)載電阻的阻值rx小于滑動變阻器的總電阻r或相差不多 并且電壓表 電流表示數(shù)變化不要求從零調(diào)起時 可采用限流式 4 兩種電路均可使用的情況下 應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法 因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小 5 特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表的量程以及允許 通過的最大電流值來反復(fù)推敲 例16 在 描繪小燈泡的伏安特性曲線 的實(shí)驗(yàn)中 使 用的小燈泡為 6v3w 其他選擇的器材有 a 電壓表v1 量程6v 內(nèi)阻20k b 電壓表v2 量程20v 內(nèi)阻60k c 電流表a1 量程3a 內(nèi)阻0 2 d 電流表a2 量程0 6a 內(nèi)阻1 e 變阻器r1 0 1000 0 5a f 變阻器r2 0 20 2a g 學(xué)生電源e 6 8v h 開關(guān)s及導(dǎo)線若干 1 實(shí)驗(yàn)中要求電壓表在0 6v范圍內(nèi)讀數(shù) 并記錄下12組左右不同的電壓值u和對應(yīng)的電流值i 以便作出伏安特性曲線 在上述器材中 電流表應(yīng)選用 變阻器應(yīng)選用 2 請在下面的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 答案