2010高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4講《力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合》教案 新人教版

用心 愛(ài)心 專(zhuān)心1 第第 4 4 講講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合力學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合 物理 考試說(shuō)明 中確定的力學(xué)實(shí)驗(yàn)有 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 驗(yàn)證 力的平行四邊形定則 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 探究動(dòng)能定理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 一 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理一 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理 1 1 紙帶的選取 紙帶的選取 一般實(shí)驗(yàn)應(yīng)用點(diǎn)跡清晰 無(wú)漏點(diǎn)的紙帶中選取有足夠多點(diǎn)的一段作為實(shí)驗(yàn)紙帶 在 驗(yàn)證 機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)中還要求紙帶包含第一 二點(diǎn) 并且第一 二兩點(diǎn)距離接近 2 0mm 2 根據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 根據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選取計(jì)數(shù)點(diǎn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打 n 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 則計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為 n 個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔 即 T 0 02n s 一般取 n 5 此時(shí) T 0 1s 3 3 測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離 測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離 為了測(cè)量 計(jì)算的方便和減小偶然誤差的考慮 測(cè)量距離時(shí)不要分段測(cè)量 盡可 能一次測(cè)量完畢 即測(cè)量計(jì)數(shù)起點(diǎn)到其它各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離 如圖所示 則由圖可得 1 sSI 12 ssSII 23 ssSIII 34 ssSIV 45 ssSV 56 ssSVI 4 判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 若 I S II S III S IV S V S VI S 基本相等 則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)作勻速直線運(yùn)動(dòng) 設(shè) s1 II S I S s2 III S II S s3 IV S III S s4 V S IV S s5 VI S V S 若 s1 s2 s3 s4 s5基本相等 則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)作勻變速直線運(yùn)動(dòng) 測(cè)定第 n 點(diǎn)的瞬時(shí)速度 物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速 度 即測(cè)出第 n 點(diǎn)的相鄰的前 后兩段相等時(shí)間 T 內(nèi)的距離 由平均速度公式就可求得 如上圖中第 4 點(diǎn) 的瞬時(shí)速度為 T ss T SS v VIV 22 35 4 測(cè)定作勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度 一般用逐差法求加速度 將如上圖所示的連續(xù)相等時(shí)間間隔 T 內(nèi)的位移 分成兩組 利用可得 I S II S III S IV S V S VI S 2 aTs 2 1 3T SS a IIV 再算出的 平均值 即 就是所測(cè)定作勻 2 2 3T SS a IIV 2 3 3T SS a IIIVI 1 a 2 a 3 a 3 321 aaa a 4 s6 365210 s5 s4 s3 s2 s1 S S S S S S 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心2 變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度 若為奇數(shù)組數(shù)據(jù)則將中間一組去掉 然后再將數(shù)據(jù)分組利用逐差法求解 二 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與典例分析二 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與典例分析 三三 考試大綱規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn) 考試大綱規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn) 1 長(zhǎng)度的測(cè)量 游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器 長(zhǎng)度的測(cè)量 游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器 1 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 10 分度的游標(biāo)卡尺 游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為 0 9mm 比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小 0 1mm 讀數(shù)時(shí)先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù) 然后用游標(biāo)讀出 0 1 毫米位的數(shù)值 游標(biāo)的第幾條刻線 跟主尺上某一條刻線對(duì)齊 0 1 毫米位就讀幾 不能讀某 其讀數(shù)準(zhǔn)確到 0 1mm 20 分度的游標(biāo)卡尺 游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為 0 95mm 比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小 0 05mm 讀數(shù)時(shí)先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù) 然后用游標(biāo) 讀出毫米以下的數(shù)值 游標(biāo)的第幾條刻線 跟主尺上某一條刻線對(duì)齊 毫米以下的讀數(shù)就是幾乘 0 05 毫米 其讀數(shù)準(zhǔn)確到 0 05mm 50 分度的游標(biāo)卡尺 游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為 0 98mm 比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小 0 02mm 這種卡尺的刻度是特殊的 游標(biāo)上的刻度值 就是毫米以下的讀數(shù) 這種卡尺的讀數(shù)可以準(zhǔn)確到 0 02mm 注意 注意 游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻線對(duì)齊來(lái)讀數(shù)的 所以都不再往下一位估讀 要知道主要構(gòu)造的名稱(chēng) 主尺 游標(biāo)尺 外測(cè)量爪 內(nèi)測(cè)量爪 深度尺 緊固螺釘 0 1 23 4 5 6 7 8 90 01234567891 0 題目要求和給題目要求和給 出的條件出的條件 演示和分組實(shí)演示和分組實(shí) 驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理 物理規(guī)律和原物理規(guī)律和原 理理 基本儀器的使基本儀器的使 用知識(shí)用知識(shí) 需測(cè)物理量需測(cè)物理量 和所需器材和所需器材 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)結(jié)論及 誤差分析誤差分析 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心3 2 螺旋測(cè)微器 螺旋測(cè)微器 固定刻度上的最小刻度為 0 5mm 在中線的上側(cè) 可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn) 或后退 0 5mm 在可動(dòng) 刻度的一周上平均刻有 50 條刻線 所以相鄰兩條刻線間代表 0 01mm 讀數(shù)時(shí) 從固定刻度上讀取整 半 毫米數(shù) 然后從可動(dòng)刻度上讀取剩余部分 因?yàn)槭?10 分度 所以在最小刻度后必須再估讀一位 再把兩部分讀數(shù)相加 得測(cè)量值 要知道主要構(gòu)造的名稱(chēng) 以下的 依次是 測(cè)砧 測(cè)微 螺桿 固定刻度 可動(dòng)刻度 旋鈕 微調(diào)旋鈕和尺架 例例 1 讀出下列游標(biāo)卡尺測(cè)量的讀數(shù) 例 1 解 1 2 98cm 2 6 170cm 3 1 050cm 例 2 讀出下列螺旋測(cè)微器測(cè)量的讀數(shù) 例 2 解 1 0 642mm 2 10 294mm 例例 3 有一游標(biāo)卡尺 主尺的最小分度是 1mm 游標(biāo)上有 20 個(gè)小的等分刻度 用它測(cè)量一小球的直徑 如圖甲所示的讀數(shù)是 mm 用螺旋測(cè)微器測(cè)量一根金屬絲的直徑 如圖乙所示的讀數(shù)是 mm 例例 3 解 50 1 731 1 730 1 733 均給分 例例 4 1 某學(xué)生用螺旋測(cè)微器在測(cè)定某一金屬絲的直徑時(shí) 測(cè)得的結(jié)果如圖甲所示 則該金屬絲的直徑 d mm 另一位學(xué)生用游標(biāo)尺上標(biāo)有 20 等分刻度的游標(biāo)卡尺測(cè)一工件的長(zhǎng)度 測(cè)得的結(jié)果如圖乙所 示 則該工件的長(zhǎng)度 L cm 3 4 cm 0 5 10 678 0 10 20 cm 012345 6 0123456789 0 cm 0 10 15 0 5 10 25 30 圖乙 0 mm 20 30 25 15 圖甲 1 2 3 cm 5 0 10 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心4 圖甲圖乙 例例 4 解 1 d 2 706 或 2 705 2 707 L 5 015 例例 5 如下圖所示 甲圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 mm 乙圖中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為 mm 例例 5 解 29 75mm 3 205mm 2 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1 紙帶處理 從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡 清楚的一條 舍掉開(kāi)始比較密集的點(diǎn)跡 從便于測(cè)量的地方取一個(gè)開(kāi)始點(diǎn) O 然后每 5 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) A B C 或者說(shuō)每隔 4 個(gè)點(diǎn)取一個(gè) 記數(shù)點(diǎn) 這樣做的好處是相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是 0 1s 便于計(jì)算 測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 s1 s2 s3 2 利用 s1 s2 s3 可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差 s2 s1 s3 s2 s4 s3 如果它們?cè)谠试S的誤差范圍內(nèi)相等 則可以判 定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng) 3 利用紙帶可以求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度 v 如 T ss vc 2 32 4 利用紙帶求被測(cè)物體的加速度加速度 a 具體來(lái)說(shuō)又有 3 種方法 逐差法 從紙帶上得到 6 個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移 則 2 321654 9T ssssss a 利用任意兩段相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求 a 如 2 Tnm ss a nm 利用 v t 圖象求 a 求出 A B C D E F 各點(diǎn)的即時(shí)速度 畫(huà)出如右的 v t 圖線 圖線的斜率就是 加速度 a t s 0 T 2T 3T 4T 5T 6T v ms 1 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心5 例例 6 在 測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 的實(shí)驗(yàn)中 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 計(jì)時(shí)器所用電 源的頻率為 50Hz 圖為一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶 紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 按時(shí) 間順序取 0 1 2 3 4 5 六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 用米尺量出 1 2 3 4 5 點(diǎn)到 0 點(diǎn)的距離如圖所示 單位 cm 由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn) 4 所代表時(shí)刻的即時(shí)速度大小 v4 m s 小車(chē)的加速度大小 a m s2 保留三位有效數(shù)字 例例 6 解解 0 405 0 756 例例 7 做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車(chē) 牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 交 流電源的頻率為 50Hz 由紙帶上打出的某一點(diǎn)開(kāi)始 每 5 個(gè)點(diǎn)剪下一 段紙帶 按圖所示 使每一條紙帶下端與 x 軸重合 左邊與 y 軸平行 將紙帶段粘貼在直角坐標(biāo)系中 則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度是 m s2 保留兩位有效數(shù)字 例例 7 解 由題意可得 每段紙帶的長(zhǎng)度就是相鄰相等時(shí)間間隔內(nèi)小車(chē) 的位移 由圖示數(shù)據(jù)可得 而相隔時(shí)間為ms 3 105 7 T 0 02 5s 0 1s 根據(jù) 可得小車(chē)的加速度為 2 aTs 2 75 0 sma 例例 8 2004 年 7 月 25 日 中國(guó)用長(zhǎng)征運(yùn)載火箭成功地發(fā)射了 探測(cè) 2 號(hào) 衛(wèi)星 右圖 是某監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔 2 5s 拍攝的關(guān)于起始勻加速階段火箭的一組照片 1 已知火箭的長(zhǎng)度為 40 m 用刻度尺測(cè)量照片上的長(zhǎng)度 結(jié)果如圖所示 則火箭在照 片中第 2 個(gè)像所對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小 v m s 2 為探究物體做直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 s 隨 t 變化的規(guī)律 某實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得到下 表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 根據(jù)表格數(shù)據(jù) 請(qǐng)你在下圖所示的坐標(biāo)系中 用縱 橫軸分別選擇合適的物理量和標(biāo)度 作出關(guān)系圖線 并根據(jù)圖線分析得出物體從 A B 的過(guò)程中 s 隨 t 變化的定量關(guān)系式 x 0123456 22 5 30 0 37 5 45 0 52 5 y mm 60 0 物體運(yùn)動(dòng) 的起止點(diǎn) 所測(cè)的 物理量 測(cè)量次數(shù) 12345 AB 時(shí)間 t s 0 891 241 521 761 97 時(shí)間 t2 s2 0 791 542 313 103 88 位移 s m 0 250 500 751 001 25 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心6 例例 8 解 1 42m s 2 圖略 4 分 2 2 31 0 16 5 t t s 3 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 例例 9 某同學(xué)在做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 所用的鉤碼每只的質(zhì)量都是 30g 他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度 再將 5 個(gè)鉤碼 逐個(gè)掛在彈簧的下端 每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度 將數(shù)據(jù)填在了下面的表中 彈 力始終未超過(guò)彈性限度 取 g 9 8m s2 1 試根 據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在右圖給定的坐標(biāo)紙上作出彈簧所受彈力大小 F 跟彈簧 總長(zhǎng) L 之間的函數(shù)關(guān)系圖線 說(shuō)明圖線跟坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義 2 上一問(wèn)所得圖線的物理意義是什么 該彈簧的勁度 k 是多大 例例 9 解 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出的點(diǎn) 基本上在同一條直線 上 可以判定 F 和 L 間是一次函數(shù)關(guān)系 畫(huà)一條直線 使盡可能多的點(diǎn) 落在這條直線上 不在直線上的點(diǎn)均勻地分布在直線兩側(cè) 該圖線跟橫 軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示彈簧的原長(zhǎng) 2 圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長(zhǎng)量大小成正比 由可得 k 25N m x F k 例例 10 08 北京卷 北京卷 某同學(xué)和你一起探究彈力和彈 簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 并測(cè)彈簧的勁度系數(shù) k 做法是先將 待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上 然后將最小刻度是 毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè) 并使彈簧另一端的 指針恰好落在刻度尺上 當(dāng)彈簧自然下垂時(shí) 指針指 示的刻度數(shù)值記作 L0 彈簧下端掛一個(gè) 50g 的砝碼時(shí) 指針指示的刻度數(shù)值記作 L1 彈簧下端掛兩個(gè) 50g 的 砝碼時(shí) 指針指示的刻度數(shù)值記作 L2 掛七個(gè) 50g 的砝碼時(shí) 指針指示的刻度數(shù)值記作 L2 下表記錄的是該同學(xué)已測(cè)出的 6 個(gè)值 其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤 它們的代表符號(hào)分別是 和 F N x 10 2m 5 6 8 10 12 1 6 1 2 0 8 0 4 0 砝碼質(zhì)量 g 0306090120150 彈簧總長(zhǎng) cm 6 007 158 349 4810 6411 79 彈力大小 N 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心7 測(cè)量記錄表 代表符號(hào)L0L1L2L3L4L5L6L7 刻度數(shù)值 cm1 703 405 108 6010 312 1 實(shí)驗(yàn)中 L3和 L2兩個(gè)值還沒(méi)有測(cè)定 請(qǐng)你根據(jù)上圖將這兩個(gè)測(cè)量值填入記錄表中 為充分利用測(cè)量數(shù)據(jù) 該同學(xué)將所測(cè)得的數(shù)值按如下方法逐一求差 分別計(jì)算出了三個(gè)差值 11231332 6 90cm 6 90cm 7 00cm n dLLdLLdLL 請(qǐng)你給出第四個(gè)差值 dA cm 根據(jù)以上差值 可以求出每增加 50g 砝碼的彈簧平均伸長(zhǎng)量 用 d1 d2 d3 d4L L 表示的式子為 L 代入數(shù)據(jù)解得 cm L 計(jì)算彈簧的勁度系數(shù) k N m g 取 9 8m s2 例例 10 答案 L5 L6 6 85 6 84 6 86 14 05 14 04 14 06 7 20 7 18 37 LL 7 22 1 75 28 1234 44 dddd 4 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1 原理是兩只彈簧秤成角度拉橡皮條 AB 和一只彈簧秤拉 橡皮 條 AB 的效果相同 這個(gè)效果就是指橡皮條的形變量 大小和方向 相同 2 在畫(huà)力的圖示時(shí) 必須有箭頭 標(biāo)度 刻度 3 實(shí)驗(yàn)往往有一定的偶然誤差 只要用平行四邊形定則求得的合力 F 和一只彈簧秤的拉力 F 的圖示大小和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相同 就可以了 例例 11 橡皮筋的一端固定在 A 點(diǎn) 另一端栓上兩根細(xì)繩 每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為 5N 最小刻度為 0 1N 的彈簧測(cè)力計(jì) 沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì) 當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到 O 點(diǎn)時(shí) 兩根細(xì)繩相互 A O B a b c 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心8 垂直 如圖所示 這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出 由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為 N 和 N 只須讀到 0 1N 在右圖的方格紙中按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力 例例 11 解 1 2 5N 和 4 0N 2 注意平行四邊形中的實(shí)線 虛線的區(qū)別和箭頭 標(biāo)度 單位 例例 12 李明同學(xué)在做 互成角度的兩個(gè)力的合成 實(shí)驗(yàn)時(shí) 利用坐標(biāo)紙記下了橡皮 筋的結(jié)點(diǎn)位置 O 點(diǎn)以及兩只彈簧秤拉力的大小如圖 a 所示 1 試在圖 a 中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下 F1和 F2的合力圖示 并用 F 表示此 力 2 有關(guān)此實(shí)驗(yàn) 下列敘述正確的是 A 兩彈簧秤的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大 B 橡皮筋的拉力是合力 兩彈簧秤的拉力是分力 C 兩次拉橡皮筋時(shí) 需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置 O 這樣做的目的是 保證兩次彈簧秤拉力的效果相同 D 若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變 只 需調(diào)整另一只彈簧秤拉力的大小即可 3 圖 b 所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果 其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 力 F 是用一只彈簧秤拉時(shí)的圖示 答 4 在以上比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一位同學(xué)中 造成誤差的主要原因是 至少寫(xiě)出兩種情況 答 例例 12 解 1 2 A C 3 張華作的符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 4 1 F1的方向比真實(shí)方向偏左 2 F2的大小比真實(shí)值偏小且方向比真實(shí)方向偏左 3 作圖時(shí)兩虛線 3 4 01234 5 N N 1 2 3 4 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心9 結(jié)點(diǎn) 繩套 不分別與 F1線和 F2線平行 例例 13 在 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示 其中 A 為固定橡皮筋的圖釘 O 為橡皮 筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn) OB 和 OC 為細(xì)繩 圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖 圖乙中的 F 與 F 兩力中 方向一定沿 AO 方向的是 2 分 本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 2 分 A 理想實(shí)驗(yàn)法 B 等效替代法 C 控制變量法 D 建立物理模型法 例例 13 解 F B 例例 14 在 探究求合力的方法 的實(shí)驗(yàn)中 需要將橡皮條的一端固定在水平木板上 另一端系上兩根細(xì)繩 細(xì)繩的另一端都有繩套 如圖 實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套 并互成角度地拉橡皮條 使橡皮 條伸長(zhǎng) 結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O 1 某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為 A 拉橡皮條的繩細(xì)一些且長(zhǎng)一些 實(shí)驗(yàn)效果較好 B 拉橡皮條時(shí) 彈簧秤 橡皮條 細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行 C 橡皮條彈性要好 拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O時(shí) 拉力要適當(dāng)大些 D 拉力F1和F 2的夾角越大越好 其中正確的是 填入相應(yīng)的字母 2 若兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)均為 4N 且兩彈簧秤拉力的方向相互垂直 則 選填 能 或 不能 用一個(gè)量程為 5N 的彈簧秤測(cè)量出它們的合力 理由是 例例 14 解 1 ABC 2 不能 因?yàn)檫@兩個(gè)力的合力大小超出了彈簧秤的量程 5 驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 1 了解該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的來(lái)源 用砂和砂桶的總重量代替小車(chē)受到的拉力 由牛頓第二定律可知 由于砂桶也在做勻加速運(yùn)動(dòng) 因此砂 和砂桶的總重量肯定大于小車(chē)受到的實(shí)際拉力 可以推導(dǎo)出結(jié)論 只有在小車(chē)的總質(zhì)量 M 遠(yuǎn)大于砂和砂桶 的總質(zhì)量 m 時(shí) 才能使該系統(tǒng)誤差足夠小 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心10 沒(méi)有考慮摩擦阻力的作用 應(yīng)該用平衡摩擦力的方法來(lái)消除這個(gè)系統(tǒng)誤差 2 為研究 a F m 三者的關(guān)系 要利用 控制變量法 分別研究 a 與 F a 與 m 的關(guān)系 3 用圖象法驗(yàn)證 a F a m 1 后者必須用 a m 1圖象 不能用 a m 圖象 例例 15 一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上某處 一小車(chē)拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從 斜面上滑下 如右圖所示 下圖是打出的紙帶的一段 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為 50Hz 利用下圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車(chē) 下滑的加速度 a 為了求出小車(chē)在下滑過(guò)程中所受的阻力 還需要測(cè)量的物理量有 用 測(cè)得的量及加速度 a 表示阻力的計(jì)算式為 f 例例 15 解 1 3 89m s2 2 小車(chē)質(zhì)量 m 斜面上任意兩點(diǎn)間距離 l 及這兩點(diǎn)的高度差 h mgh l ma 例例 16 某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究 探索小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 的實(shí)驗(yàn) 圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶 所用電源的頻率為 50HZ 舍去前面比較密集的點(diǎn) 從 0 點(diǎn)開(kāi)始 每 5 個(gè)連續(xù)點(diǎn)取 1 個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 標(biāo)以 1 2 3 各計(jì)數(shù)點(diǎn)與 0 計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為 d1 3cm d2 7 5cm d3 13 5cm 則 1 物體做 的運(yùn)動(dòng) 理由是 2 物體通過(guò) 1 計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度 v1 m s 3 物體運(yùn)動(dòng)的 加速度 為 a m s2 例例 16 解 1 勻加速直線 s 常數(shù) 2 0 375m s 3 1 5m s2 例例 17 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度 a 與物體所受合力 F 及質(zhì)量 m 關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 圖 a 為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖 交流電的頻率為 50Hz 1 圖 b 為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶 根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為 m s2 保留二位有 效數(shù)字 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 圖 1 5 12 5 74 6 37 6 98 7 60 8 24 8 85 9 47 單位 cm d1 d2 d3 0123 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心11 2 保持砂和砂桶質(zhì)量不變 改變小車(chē)質(zhì)量 m 分別得到小車(chē)加速度 a 與質(zhì)量 m 及對(duì)應(yīng)的 數(shù)據(jù)如下 m 1 表 實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678 小車(chē)加速度 a m s 2 1 90 1 72 1 49 1 25 1 00 0 75 0 50 0 30 小車(chē)質(zhì)量 m kg 0 25 0 29 0 33 0 40 0 50 0 71 1 00 1 67 1 1 kg m 4 00 3 45 3 03 2 50 2 00 1 41 1 00 0 60 請(qǐng)?jiān)诜礁褡鴺?biāo)紙中畫(huà)出圖線 并從圖線求出小車(chē)加速度 a 與質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系式是 m a 1 m 1 3 保持小車(chē)質(zhì)量不變 改變砂和砂桶質(zhì)量 該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)作出了加速度 a 隨合力 F 的變化圖線如圖 c 所示 該圖線不通過(guò)原點(diǎn) 其主要原因是 例例 17 解 1 a 3 2m s2 2 如圖所示 2 1 2 sm m a 作圖 3 分 結(jié)論 2 分 3 實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分 例例 18 某同學(xué)在 探究當(dāng)外力一定時(shí) 加速度和質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 得到下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) l 這位同學(xué)決定使用 a 一 1 m 圖象來(lái)處理這些數(shù)據(jù) 而不用 a 一 m 圖象來(lái)處理這些數(shù)據(jù)的原因是 2 請(qǐng)作出 a 一 1 m 圖象 根據(jù)作出的圖象 可以得到的結(jié)論是 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心12 例例 18 解 1 a m 圖象是曲線 作圖誤差較大 2 過(guò)原點(diǎn)的一條直線 a 1 m 是直線 且過(guò)原點(diǎn) 作圖誤差小 例例 19 現(xiàn)要驗(yàn)證 當(dāng)合外力一定時(shí) 物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量成反比 這一物理規(guī)律 給定的器材如下 一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面 如圖 小車(chē) 計(jì)時(shí)器一個(gè) 米尺 天平 砝碼 鉤碼若干 實(shí)驗(yàn)步驟如下 不考慮摩擦力的影響 在空格中填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?1 用天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量 m 2 讓小車(chē)自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開(kāi)始下滑到斜面底端A2 記下所用的時(shí)間t 3 用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離s 則小車(chē)的加速度 a 4 用米尺測(cè)量A1相對(duì)于A2的高度h 則小車(chē)所受的合外力 F 5 在小車(chē)中加鉤碼 用天平測(cè)出此時(shí)小車(chē)與鉤碼的總質(zhì)量 m 同時(shí)改變h 使m與h的乘積不變 測(cè)出小車(chē)從A1靜止開(kāi)始 下滑到斜面底端A2所需的時(shí)間t 請(qǐng)說(shuō)出總質(zhì)量與高度的乘積不 變的原因 6 多次測(cè)量m和t 以m為橫坐標(biāo) t2為縱坐標(biāo) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖 如能得到一條 線 則可驗(yàn)證 當(dāng)合外力一定時(shí) 物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量成反比 這一規(guī)律 例例 19 解 2 2 t s s mgh 為了使各次測(cè)量中 小車(chē)所受的合外力不變 過(guò)原點(diǎn)的直線 例例 20 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè) 探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系 實(shí)驗(yàn) 如圖a為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖 A 為小車(chē) B 為電火花計(jì)時(shí)器 C 為裝有砝碼的小桶 D 為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板 實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩 對(duì)小車(chē)?yán)等于砝碼和小桶的總重量 小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度a可用紙帶上的打點(diǎn)求得 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心13 1 圖 b 為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶 根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為 m s2 保留二位有效 數(shù)字 2 在 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 時(shí) 保持砝碼和小桶質(zhì)量不變 改變小車(chē)質(zhì)量m 分別得到小車(chē)加 速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表 次 數(shù) 123456789 小車(chē)加速度 a m s 2 1 981 721 481 251 000 750 480 500 30 小車(chē)質(zhì)量m kg 0 250 290 330 400 500 710 751 001 67 根據(jù)上表數(shù)據(jù) 為直觀反映F不變時(shí)a與m的關(guān)系 請(qǐng)?jiān)趫Dc方格坐標(biāo)紙中選擇 恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)系 并作出圖線 如有需要 可利用上表中空格 3 在 探究加速度與力的關(guān)系 時(shí) 保持小車(chē)的質(zhì)量不變 改變小桶中砝碼的 質(zhì)量 該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖d 該圖線不通過(guò) 坐標(biāo)原點(diǎn) 試分析圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因 答 例例 20 解 1 3 2m s2 2 見(jiàn)下圖 3 實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力 或平衡摩擦力不充分 d F a 0 D B A C a a ABEDC 6 196 707 217 72 單位 cm b a c 0 1 2 3 4 2 00 1 50 1 00 0 50 a m s 2 1 1 kg m 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心14 例例 21 在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí) 采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 小車(chē)及車(chē)中的砝碼 質(zhì)量用 M 表示 盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用 m 表示 小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的 點(diǎn)計(jì)算出 當(dāng) M 與 m 的大小關(guān)系滿足 時(shí) 才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和砝碼的重 力 一組同學(xué)在先保持盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量一定 探究加速度 與質(zhì)量的關(guān)系 以下做法錯(cuò)誤的是 A 平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪 系在小車(chē)上 B 每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí) 不需要重新平衡摩擦力 C 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先放開(kāi)小車(chē) 再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 D 小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出 m 以及小車(chē)質(zhì)量 M 直接用公式 m 求出 在保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量 M 一定 探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí) 由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng) 二位同學(xué)得到的 關(guān)系分別如下圖 所示 是小車(chē)的加速度 是細(xì)線作用于小車(chē)的拉力 其原因分別是 圖 圖 例例 21 解解 ACD C 平衡摩擦力時(shí) 長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了 D 沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)小 6 探究動(dòng)能定理探究動(dòng)能定理 例例 22 08 廣東卷 廣東卷 13 分 某實(shí)驗(yàn)小組采用圖所示的裝置探究 動(dòng)能定理 圖中小車(chē)中可放置砝碼 實(shí)驗(yàn)中 小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí) 鉤碼尚未到達(dá)地面 打點(diǎn)針時(shí)器工作頻率為 50 Hz 1 實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下 在小車(chē)中放入砝碼 把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 連在小車(chē)后 端 用細(xì)線連接小車(chē)和鉤碼 將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 小 車(chē)拖動(dòng)紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn) 改變鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量 更換紙帶 重復(fù) 的操作 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心15 2 圖是鉤碼質(zhì)量為 0 03 kg 砝碼質(zhì)量為 0 02 kg 時(shí)得到的一條紙帶 在紙帶上選擇起始點(diǎn) 0 及 A B C D 和 E 五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 0 的距離 5 及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度 v 請(qǐng)將 C 點(diǎn)的測(cè) 量結(jié)果填在表 1 中的相應(yīng)位置 3 在上車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 對(duì)于鉤碼 砝碼和小車(chē)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)繪出了圖中的圖線 其中 v2 v2 v20 根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是 要驗(yàn)證 動(dòng)能定理 還需要測(cè)量的物理量是摩擦力是 表 1 紙帶的測(cè)量結(jié)果 例例 22 答案 1 接通電 源 釋放小車(chē) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 2 5 06 0 49 3 鉤砝的重力 小車(chē)受摩擦阻力 4 小車(chē)初末速度的平方差與位移成正比 小車(chē)的質(zhì)量 例例 23 某興趣小組在做 探究做功和物體速度變化關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)前 提出了以下幾種猜想 W W 2 W 他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 PQ 為一塊傾斜放置的木板 在 Q 處固定一個(gè)速度傳感 器 用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò) Q 點(diǎn)的速度 在剛開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí) 有位同學(xué)提出 不需要測(cè)出物體質(zhì)量 只要 測(cè)量點(diǎn) S cm r m s 1 00 000 35 A1 510 40 B3 200 45 C D7 150 54 E9 410 60 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心16 測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了 大家經(jīng)過(guò)討論采納了該同學(xué)的建 議 請(qǐng)你簡(jiǎn)要說(shuō)明為什么不需要測(cè)出物體的質(zhì)量 讓小球分別從不同高度無(wú)初速釋放 測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L1 L2 L3 L4 讀出 小球每次通過(guò) Q 點(diǎn)的速度 1 2 3 4 并繪制了如圖乙所示的L 圖象 若為了更直觀地看 出L和 的變化關(guān)系 他們下一步應(yīng)怎么做 在此實(shí)驗(yàn)中 木板與物體間摩擦力的大小會(huì)不會(huì)影響探究出的結(jié)果 為什么 例例 23 解 因?yàn)閷?duì)物體做的功 W 與物體初始位置到測(cè)速器的距離 L 成正比 下一步應(yīng)該繪制 L 2圖象 不會(huì) 1 分 摩擦力和重力的合力對(duì)物體做功也與距離 L 成正比 例例 24 某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證 動(dòng)能定理 他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置 另外他們 還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源 導(dǎo)線 復(fù)寫(xiě)紙 紙帶 小木塊 細(xì)沙 當(dāng)滑塊連接上紙帶 用細(xì)線 通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí) 釋放小桶 滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài) 若你是小組中的一位成員 要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn) 則 1 你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重 力大小基本相等 沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是 實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是 3 在 2 的基礎(chǔ)上 某同學(xué)用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量 M 往沙桶中裝入適量的細(xì)沙 用天平稱(chēng)出此時(shí)沙和沙桶 的總質(zhì)量 m 讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況 在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩 點(diǎn) 測(cè)出這兩點(diǎn)的間距 L 和這兩點(diǎn)的速度大小 v1與 v2 v1 v2 則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量 例例 24 解 1 天平 刻度尺 2 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 3 2 1 2 2 2 1 2 1 MvMvmgL 速度傳感器 P L O Q 圖甲 圖乙 水平實(shí)驗(yàn)臺(tái) 滑輪 小沙桶 滑塊 細(xì)線 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 長(zhǎng)木板 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心17 0 1 2 3 4 5 例例 25 某同學(xué)為探究 恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系 設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn) 他的操作步驟是 擺好實(shí)驗(yàn)裝置如圖 將質(zhì)量為 200g 的小車(chē)?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 并按住小 車(chē) 在質(zhì)量為 10g 30g 50g 的三種鉤碼中 他挑選了一 個(gè)質(zhì)量為 50g 的鉤碼掛在拉線的掛鉤 P 上 釋放小車(chē) 打開(kāi)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 打出一條紙 帶 1 在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條 經(jīng)測(cè)量 計(jì)算 得到如下數(shù)據(jù) 第一個(gè)點(diǎn)到第 N 個(gè)點(diǎn)的距離為 40 0cm 打下第 N 點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為 1 00m s 該同學(xué)將鉤碼的重 力當(dāng)作小車(chē)所受的拉力 算出 拉力對(duì)小車(chē)做的功為 J 小車(chē)動(dòng)能的增量為J 2 此次實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果 他沒(méi)能得到 恒力對(duì)物體做的功 等于物體動(dòng)能的增量 且誤差很大 顯然 在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素 請(qǐng)你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置和操作過(guò)程幫助分析一下 造 成較大誤差的主要原因是 例例 25 解解 1 0 196 0 1 2 小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量 沒(méi)有平衡摩擦力 操作錯(cuò)誤 先放小車(chē)后開(kāi)電源 7 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 本實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端 1 要多做幾次實(shí)驗(yàn) 選點(diǎn)跡清楚 且第一 二兩點(diǎn)間距離接近 2mm 的紙帶進(jìn)行測(cè)量 2 用刻度尺量出從 0 點(diǎn)到 1 2 3 4 5 各點(diǎn)的距離 h1 h2 h3 h4 h5 利用 勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間 時(shí)刻的即時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度 算出 2 3 4 各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度 v2 v3 v4 驗(yàn)證與 2 3 4 各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少量 mgh 和動(dòng)能增加量是否相等 2 2 1 mv 3 由于摩擦和空氣阻力的影響 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是使 2 2 1 mvmgh 4 本實(shí)驗(yàn)不需要在打下的點(diǎn)中取計(jì)數(shù)點(diǎn) 也不需要測(cè)重物的質(zhì)量 例例 26 在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí) 某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如右 其中 O 是起始點(diǎn) A B C 是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的 3 個(gè)點(diǎn) 該同學(xué)用毫米刻度 尺測(cè)量 O 到 A B C 各點(diǎn)的距離 并記錄在圖中 單位 cm 1 這三個(gè)數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是 應(yīng)記 作 cm 9 51 15 7 12 42 小車(chē) 打點(diǎn) 計(jì)時(shí)器 紙帶 P 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心18 2 該同學(xué)用重錘在 OB 段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒 已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g 9 80m s2 他用 AC 段的 平均速度作為跟 B 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度 則該段重錘重力勢(shì)能的減少量為 而動(dòng)能的增加量 為 均保留 3 位有效數(shù)字 重錘質(zhì)量用 m 表示 這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量 動(dòng)能的增加量 原因是 3 另一位同學(xué)根據(jù)同一條紙帶 同一組數(shù)據(jù) 也用重錘在 OB 段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒 不過(guò)他數(shù)了 一下 從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn) O 數(shù)起 圖中的 B 是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第 9 個(gè)點(diǎn) 因此他用 vB gt 計(jì) 算跟 B 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度 得到動(dòng)能的增加量為 這樣驗(yàn)證時(shí)的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的 減少量 動(dòng)能的增加量 原因是 例例 26 解 1 OC 15 70 2 1 22m 1 20m 大于 v 是實(shí)際速度 因?yàn)橛心Σ辽鸁?減少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 3 1 23m 小于 v 是按照自由落體計(jì)算的 對(duì)應(yīng)的下落高度比實(shí)際測(cè)得的高度要大 例例 27 08 全國(guó)卷全國(guó)卷 1 6 分 如圖所示 兩個(gè)質(zhì)量各為 m1 和 m2 的小物塊 A 和 B 分別系在一條跨過(guò) 定滑輪的軟繩兩端 已知 m1 m2 現(xiàn)要利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 若選定物塊 A 從靜止開(kāi)始下落的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量 則需要測(cè)量的物理量有 物塊的質(zhì)量 m1 m2 物塊 A 下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間 物塊 B 下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間 繩子的長(zhǎng)度 2 為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度 某小組同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議 繩的質(zhì)量要輕 在 輕質(zhì)繩 的前提下 繩子越長(zhǎng)越好 盡量保證物塊只沿豎直方向運(yùn)動(dòng) 不要搖晃 兩個(gè)物塊的質(zhì)量之差要盡可能小 以上建議中確實(shí)對(duì)提高準(zhǔn)確程度有作用的是 3 寫(xiě)出一條上面沒(méi)有提到的對(duì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議 例例 27 解 解 1 或 2 3 例如 對(duì)同一高度進(jìn)行多次測(cè)量取平均值 選取受 力后相對(duì)伸長(zhǎng)盡量小的繩子 等等 解析 1 通過(guò)連結(jié)在一起的 A B 兩物體驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 即驗(yàn)證系統(tǒng)的勢(shì)能變化與動(dòng)能變化是否 相等 A B 連結(jié)在一起 A 下降的距離一定等于 B 上升的距離 A B 的速度大小總是相等的 故不需 要測(cè)量繩子的長(zhǎng)度和 B 上升的距離及時(shí)間 2 如果繩子質(zhì)量不能忽略 則 A B 組成的系統(tǒng)勢(shì)能將有 一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動(dòng)能 從而為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律帶來(lái)誤差 若物塊搖擺 則兩物體的速度有差別 為計(jì)算系統(tǒng)的動(dòng)能帶來(lái)誤差 繩子長(zhǎng)度和兩個(gè)物塊質(zhì)量差應(yīng)適當(dāng) 3 多次取平均值可減少測(cè)量誤差 繩子伸長(zhǎng)量盡量小 可減少測(cè)量的高度的準(zhǔn)確度 考點(diǎn) 驗(yàn)證機(jī)械能守恒 點(diǎn)評(píng) 此題為一驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題 要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測(cè)定的物理量 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法判斷如何減小 實(shí)驗(yàn)誤差 掌握各種試驗(yàn)方法是解題的關(guān)鍵 例例 28 在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中 使質(zhì)量為 m 1 00kg 的重物自由下落 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 在紙帶上打出一系列的點(diǎn) 選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示 O 為一個(gè)點(diǎn) A B C 為從合適位置 開(kāi)始選 取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn) 其他點(diǎn)未畫(huà)出 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔 0 2 秒打一個(gè)點(diǎn) 當(dāng)他的重力加速度為 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心19 9 8m s2 那么 1 紙帶的 端 填 左 或 右 與重物相連 2 根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù) 應(yīng)取圖中 O 點(diǎn)到 點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 3 從 O 點(diǎn)到 2 間中所取的點(diǎn) 重物重力勢(shì)能的減少量 Ek 能動(dòng)能增加 Ek 結(jié)果取 3 位有效數(shù)字 例例 28 解 1 左 2 B 3 1 88 1 84 例例 29 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)所用的電源為學(xué)生電源 有交流電 頻率為 50Hz 和直流電兩種輸出 重錘從高處由靜止開(kāi)始落下 重錘拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn) 對(duì)紙帶上的點(diǎn)的進(jìn)行測(cè)量 即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 一同學(xué)按如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn) A 用天平測(cè)量出重錘的質(zhì)量 B 按圖示的裝置安裝器件 C 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的直流輸出端上 D 接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子 打出一條紙帶 E 換用另外紙帶 重復(fù)步驟 D F 選取合適的紙帶 G 測(cè)量所選紙帶上某些點(diǎn)之間的距離 H 根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能和它增加的動(dòng)能 比較二者是否相等 指出其中沒(méi)有必要進(jìn)行的步驟是 操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是 2 利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度數(shù)值 這位同學(xué)打出的紙帶如圖所示 A 點(diǎn)為打下的第一 個(gè)點(diǎn) 0 1 2 3 4 5 6 為連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn) 現(xiàn)測(cè)得 s1 s2 s3 s4 s5 s6分別為 4 03 cm 4 42 cm 4 80 cm 5 18 cm 5 57 cm 5 95 cm 請(qǐng)你根據(jù)這條紙帶推算此落體過(guò)程的加速度 a 為 m s2 保留三位有效數(shù)字 3 某同學(xué)根據(jù)第 2 問(wèn)求的的加速度數(shù)值計(jì)算重力勢(shì)能的變化量 EP 進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律定律 試分析其合理性 例例 29 解 1 A C 用心 愛(ài)心 專(zhuān)心20 2 9 58 3 不合理 計(jì)算 EP取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?例例 30 在 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 1 選出一條紙帶如圖所示 其中 O 點(diǎn)為起始點(diǎn) 速度為零 A B c 為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以 50Hz 交流電 用最小刻度為 mm 的刻度尺 測(cè)得 OA 11 13cm OB 17 69cm Oc 25 90Cm 在計(jì) 數(shù)點(diǎn) A 和 B 之間 B 和 C 之間還各有一個(gè)點(diǎn) 重錘的質(zhì)量為 m 取 g 9 8m s2 根據(jù)以上數(shù)據(jù)當(dāng)打點(diǎn)針 打到 B 點(diǎn)時(shí) 重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減小了 這時(shí)它的動(dòng)能是 論是 在忽略誤差的情況下 重錘 的機(jī)械能守恒 為增加該實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性 你認(rèn)為應(yīng) 該 2 該同學(xué)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn) 當(dāng)使用鉤碼拉動(dòng)紙帶下落時(shí) 加速度 比實(shí)際的重力加速度小 為了有效地縮小這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的加速度與實(shí)際的重力加速度之差 請(qǐng)你提出一個(gè) 有效的改進(jìn)方法 3 本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)與機(jī)械能守恒存在一定的差距 你在實(shí)驗(yàn)中遇到這種情況時(shí)處理的做法是 例例 30 解 1 1 734m 1 704m 說(shuō)明 本小題中若學(xué)生計(jì)算誤差不大 均給全分 2 2 分 可以重復(fù)進(jìn)行多次 實(shí)驗(yàn)或在一次下落過(guò)程