2010高考物理一輪復(fù)習(xí) 力學(xué)實驗綜合學(xué)案 新人教版

1、第4講 力學(xué)實驗綜合教學(xué)目標(biāo)1通過對實驗的復(fù)習(xí)，做到對力學(xué)中的學(xué)生實驗明確實驗?zāi)康?，掌握實驗原理，學(xué)會實驗操作，正確處理實驗數(shù)據(jù)2進一步學(xué)習(xí)用實驗處理問題的方法，體會實驗在物理學(xué)中的重要地位3掌握實驗操作方法，培養(yǎng)動手操作的能力4通過對力學(xué)中學(xué)生實驗的比較，知道所涉及到實驗的類型5在掌握課本上所給學(xué)生實驗的基礎(chǔ)上，靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決其它問題教學(xué)重點、難點分析1理解實驗的設(shè)計思想，不但要知道怎樣做實驗，更應(yīng)該知道為什么這樣做實驗2掌握正確的實驗操作，是完成實驗的最基本要求，對學(xué)生來說也是難度較大的內(nèi)容，一定要讓學(xué)生親自動手完成實驗3處理數(shù)據(jù)時，要有誤差分析的思想，要能夠定性地分析在實驗中影響實

2、驗誤差的條件教學(xué)過程設(shè)計教師活動說明：在力學(xué)中一共有八個實驗是高考中要求的實驗，在做實驗復(fù)習(xí)時，要明確實驗?zāi)康?，掌握實驗原理，理解地記住實驗步驟，處理好實驗數(shù)據(jù)在實驗復(fù)習(xí)中，實驗操作是必不可少的按照考綱中的順序，我們一起來復(fù)習(xí)力學(xué)中所涉及的實驗實驗一 互成角度的兩個共點力的合成此實驗的目的是驗證力合成的平行四邊形法則請一個同學(xué)把實驗器材和主要實驗步驟簡述一下回答：實驗器材有木板、白紙、圖釘、帶細(xì)線的橡筋、彈簧秤等安裝好器材，如圖1-8-1所示，用兩個彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點，記下兩個力的大小和方向再用一個彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點設(shè)定力的長度單位，利用力的圖示的方法分別作出分力與合力用平

3、行四邊形法則作出兩個分力的合力比較直接測得的合力與用平行四邊形法則得到的合力的大小和方向，可以確定在誤差范圍內(nèi)，力的合成滿足平行四邊形法則</PGN0080.TXT/PGN>例：在做共點的兩個力的合成的實驗時，如果只給一個彈簧秤能否完成這個實驗？回答：可以可先做出兩個分力的方向，把兩根細(xì)線向著兩個分力的方向去拉，一只手直接拉線，另一只手通過彈簧秤拉線記下拉力的大小，然后把彈簧秤放到另一根線上重復(fù)實驗只要總把橡皮筋的一端拉到O點，合力的大小和方向就是不變的兩次拉兩根線的方向都相同，兩個分力的方向是不變的，兩個分力的大小也是保持不變的，可用彈簧秤分別測出兩個分力的大小實驗操作：用所給器

4、材完成此實驗實驗二 練習(xí)使用打點計時器實驗三 測定勻變速直線運動的加速度這兩個實驗都是練習(xí)使用打點計時器的實驗，我們一起復(fù)習(xí)提問：打點計時器的作用和使用方法給出一條打好點的紙帶如圖1-8-2所示回答：打點計時器是測量時間的工具把紙帶跟運動物體連接在一起，利用打點計時器在紙帶上記錄下物體的運動情況打點計時器使用交流6V電源，打點的頻率為50Hz，周期為0.02s</PGN0081.TXT/PGN>提問：（1）怎樣利用紙帶判斷物體是在做勻變速運動？回答：把紙帶上的點標(biāo)上A、B、C、D、E，各點間的距離分別為s1、s2、s3、s4如果滿足s=s2-s1=s3-s2=s4-s3，則物體做勻

5、變速直線運動（2）怎樣計算做勻變速直線運動的物體在某個位置時的速度？利用這條紙帶可計算出物體過某一點的速度，如計算B點時的速度公式為VB=（s1+s2）/2t（3）怎樣計算它的加速度？計算物體的加速度有兩種方法，可以利用公式s=at2計算，也可以用a=（VC-VB）/t計算例：利用打點計時器測自由落體的加速度，重錘下落時打出一條紙帶如圖1-8-3所示，計算重力加速度的數(shù)值解：可先算出B點和C點的速度VB=（0.2736-0.1900）/（2×0.02）=2.09（m/s）VC=（0.3211-0.2299）/（2×0.02）=2.28（m/s）g=（2.28-2.09）/0

6、.02=9.50（m/s2）實驗四 驗證牛頓第二運動定律提問：驗證牛頓第二定律的實驗要證明哪兩個關(guān)系？實驗裝置如圖1-8-4所示問答：通過實驗要驗證物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比這樣兩個關(guān)系提問：安裝好實驗裝置后還需要做什么調(diào)整？回答：安裝實驗裝置后首先要平衡摩擦力把小車上裝好紙帶，把木板后墊高一些，在木板上輕輕向下推一下小車，小車應(yīng)該做勻速運動提問：如何進行實驗操作？回答：保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛砝碼的質(zhì)量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對應(yīng)的砝碼質(zhì)量值；保持所掛砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，改變小車的質(zhì)量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對應(yīng)的小車的質(zhì)量值提問：怎樣處

7、理數(shù)據(jù)？分別計算出每條紙帶的加速度值做出在質(zhì)量不變的條件下，加速度與小車所受外力的關(guān)系圖線；做出在小車受力不變的條件下，加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線從圖線上可以看出小車的加速度跟所受外力與自身質(zhì)量的關(guān)系例：在驗證牛頓第二定律的實驗中，一個同學(xué)打出了5條紙帶后，測出了紙帶中相鄰的每五段間的距離和每條紙帶對應(yīng)的小車的受力情況（見表），處理數(shù)據(jù)后在圖1-8-5所示的坐標(biāo)中畫出a-F圖線 解：先根據(jù)所給的數(shù)據(jù)利用公式s-at2算出小車在不同受力情況下的加速度值，分別為0.25m/s2、0.50m/s2、0.75m/s2、1.00m/s2、1.25m/ s2如圖1-8-6所示，在坐標(biāo)系中標(biāo)點

8、后，畫出圖線為一條直線說明：在實驗中要平衡摩擦力，要知道摩擦力平衡不好對實驗結(jié)果的影響，會對a-F圖線中不過原點問題的解釋在實驗中要求所掛砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，如果這一條件不滿足將會出現(xiàn)的圖線的變化本實驗中數(shù)據(jù)的處理量較大，要能夠正確合理地處理數(shù)據(jù)實驗五 驗證碰撞中的動量守恒提問：兩個物體在所受合外力為零的條件下，相互作用前后的動量滿足什么關(guān)系？回答：當(dāng)兩個物體組成的系統(tǒng)在所受合外力為零的條件下發(fā)生碰撞，系統(tǒng)在碰撞前的總動量等于碰撞后的總動量提問：怎樣通過實驗驗證動量守恒定律？回答：實驗裝置如圖1-8-7所示，實驗中小球的質(zhì)量可以用天平稱出，小球在碰前和碰后的速度利用從同一高度做平搶運動

9、的小球的飛行時間相等，平拋運動的小球在水平方向做勻速運動的特點，用小球在碰前和碰后的水平飛行距離表示它的速度，這樣就可以利用小球的質(zhì)量和飛行的水平距離來表示出碰撞中的動量守恒關(guān)系入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，兩球的半徑相等實驗時先不放被碰球B，入射球A從一個確定的高度釋放落在地面上的P點，小球飛行的水平距離為OP再把被碰球B放在支架上，A球從同一高度釋放，兩球相碰后分別落在地面上的M點和N點兩球飛行的水平距離分別為OM和ON，如果在碰撞中滿足動量守恒定律，那么應(yīng)該有關(guān)系m1OP=m1OM+m2ON提問：實驗時還應(yīng)注意哪些問題？在實驗中要注意儀器的正確安裝與調(diào)整，斜槽的末端一定要水平，小球的出

10、射點應(yīng)是O點的正上方，兩小球相碰時應(yīng)在同一個高度上實驗時，每個點應(yīng)讓小球落10次，取落點的中心進行測量例：在研究碰撞中的動量守恒的實驗中，下列操作正確的是A改變?nèi)肷湫∏虻尼尫鸥叨龋啻吾尫?，測出每次的水平位移，求出平均值，代入公式計算B入射小球應(yīng)始終保持在同一高度上釋放C兩球相碰時，兩球的球心必須在同一水平高度上D重復(fù)從同一高度釋放入射小球，用一個盡量小的圓將其各次落點圈在其中，取其圓心作為小球落點的平均值分析：入射小球每一次釋放都應(yīng)保持在同一高度上，這樣在多次實驗中才能使小球的初速度保持不變兩球相碰時應(yīng)在同一高度上，保證兩球的飛行時間相等另外，利用畫圓的方法取落點的平均值，可以減小實驗誤差此

11、題的正確答案為B、C、D</PGN0084.TXT/PGN>實驗操作：用所給器材完成實驗實驗六 研究平拋物體的運動提問：說出畫出平拋物體運動軌跡的方法回答：平拋物體的運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動將小球從斜槽的同一高度上釋放，從槽末端的水平槽以一定的水平初速度平拋出去在豎直面的紙上找出小球飛行軌跡中的幾個點，用圓滑的曲線連接起各點，就得到了物體做平拋運動的軌跡，為一條拋物線提問：怎樣求出平拋運動物體的初速度？回答：如圖1-8-8所示，以拋出點為坐標(biāo)原點，水平向右為x軸的正方向，豎直向下為y軸的正方向在曲線上讀取數(shù)個點的坐標(biāo)值，利例：在研究平拋物體的運動

12、實驗中，應(yīng)選用下列各組器材中的哪一組A鐵架臺、方木板、斜槽和小球、秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘B鐵架臺、方木板、斜槽和小球、天平和秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘C鐵架臺、方木板、斜槽和小球、千分尺和秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘D鐵架臺、方木板、斜槽和小球、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘分析：在此實驗中小球的直徑較小，不需要用千分尺測量實驗中也不用測量時間，所以正確的答案應(yīng)為D實驗七 驗證機械能守恒定律提問：怎樣驗證機械能守恒定律？回答：在不計空氣阻力的情況下，重物下落時的機械能守恒如圖1-8-9所示，把重錘與紙帶相連，利用打點計時器記錄下重錘下落過

13、程中的運動情況通過紙帶測出重錘的下落高度從而算出重錘重力勢能的變化，再算出重錘相應(yīng)的動能，比較重力勢能的減小量和動能的增加量，從而驗證機械能守恒定律提問：利用此裝置還能做什么實驗？回答：利用這個實驗還可以計算重錘在下落時的加速度，即重力加速度在已知重錘質(zhì)量的條件下，通過計算重錘的下落高度和重錘的即時速度，算出重錘在下落過程中損失的機械能例：將下列驗證機械能守恒定律的實驗步驟按正確順序排列起來A選取第1、2點的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計數(shù)點B將鐵架臺放在實驗桌上，用附夾把打點計時器固定在鐵架臺上C換新紙帶重復(fù)實驗D量出從首點到各計數(shù)點間的距離，并算出各計數(shù)點的即時速度E比較EK

14、和EP在誤差允許范圍內(nèi)是否近似相等F在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點計時器的復(fù)寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點的紙帶G計算各計數(shù)點的動能增加量EK和勢能減小量EP答：此題正確的排序為B、F、C、A、D、G、E</PGN0086.TXT/PGN>實驗八 用單擺測定重力加速度提問：怎樣用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?？之后，可以計算出?dāng)?shù)氐闹亓铀俣仍趯嶒炛欣妹壮邷y出單擺的擺長，它是從懸點到球心的距離讓單擺以較小的角度擺動，當(dāng)擺球過平衡位置時開始計時，記錄單擺振動30至50個周期所用的時間，可以算出單擺的振動周期代入公式g=42ln2/t

15、2，計算出重力加速度值改變擺長測出3個g值，取平均值例：在做單擺測重力加速度的實驗中，有以下器材可以選用，其中正確的一組為 A小木球、細(xì)棉線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等B小木球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等C小鋼球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等D小鋼球、尼龍線、米尺、秒表、鐵架臺等分析：做單擺的實驗時，擺球應(yīng)該用密度較大的球，線應(yīng)該用不易伸長的線擺長的測量可以采取兩種方法：用卡尺測出小球的直徑，用米尺測出線長，也可以直接用米尺測出擺長所以此題的正確答案為C、D同步練習(xí)1將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個量程為5N，最小刻度為0.1N的彈簧測力計沿著兩

16、個不同的方向拉彈簧測力計，當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖1-8-10所示，這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出（1）由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為_N和_N（只需讀到0.1N）（2）在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求，畫出這兩個力及它們的合力2圖1-8-11畫出了一個打點計時器，寫出圖中標(biāo)出的各部分的名稱3如圖1-8-12所示，打點計時器打出一條紙帶，在圖中所畫的點的中間還有4個點沒有畫出，利用紙帶計算物體運動的加速度 4在驗證牛頓第二定律的實驗中要研究（1）_；（2）_兩個關(guān)系使用的計時工具為_；測量紙帶的工具為_；實驗中的研究對象為_，設(shè)它的質(zhì)量為M，小

17、桶和砂的質(zhì)量為m，要求M _m，可以認(rèn)為物體受力的大小為_5在驗證牛頓第二定律的實驗中得到的兩條曲線如圖1-8-13所示左圖的直線不過原點是由于_；右圖的直線發(fā)生彎曲是由于_造成的6在驗證碰撞中的動量守恒實驗時，實驗裝置如圖1-8-14所示，要求實驗時所用的兩個小球的半徑r_，入射球的質(zhì)量m1_被碰球的質(zhì)量m2.在實驗中需要使用的測量工具有_若兩球在碰撞中動量守恒，則滿足關(guān)系式_（用題目和圖中量表示）7某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的具體裝置如圖1-8-

18、15所示在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力（1）若已得到打點紙帶如圖1-8-16所示，并測得各計數(shù)點間距標(biāo)在圖上，A為運動起始的第一點，則應(yīng)選_段起計算A的碰前速度；應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度（填A(yù)B、BC、CD、DE）（2）已測得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前總動量=_kg·m/s碰后總動量=_kg·m/s8如圖1-8-17所示的為一個做平拋運動物體運動軌跡的一部分，在圖中可以測得兩段相等時間內(nèi)物體的水平位移x1、x2和對應(yīng)的豎直位移y1、y2，根據(jù)測得量可以表示出物體的初速度為_9在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖1-8-18所示，把第一個點記作O，另選連續(xù)的4個點A、B、C、D作為測量的點經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于_J，動能的增加量等于_J（取3位有效數(shù)字）10如果下表中給出的是做簡諧振動的物體的