2012届高考新课标物理二轮复习方案课件：专题6_力学实验

专题六力学实验专题六力学实验主干知识整合专题六│主干知识整合一、力学实验备考要点分类名称备考要点测量性实验研究匀变速直线运动数据处理方法：(1)公式法：Δx＝aT2(2)图象法：v－t图象专题六分类名称备考要点验证性实验验证机械能守恒定律用自由落体运动进行实验，知道如何从纸带的数据中确定ΔEp和ΔEk验证力的平行四边形定则弹簧秤的使用注意事项及读数、力的图示、根据平行四边形定则求出合力验证牛顿运动定律注意控制变量法的应用、图象的处理以及实验的注意事项专题六│主干知识整合分类名称备考要点研究性实验探究弹力和弹簧伸长的关系应在弹簧弹性限度内增加钩码个数；记录弹簧伸长以及所受拉力的数据，在坐标纸上描点，作出拟合曲线；写出与曲线对应的函数，解释函数中各量的物理意义探究动能定理注意平衡摩擦力，功的大小的确定以及物体速度的求解专题六│主干知识整合二、力学实验中的测量方法待测量测量方法说明长度利用刻度尺毫米刻度尺精度为1mm，读数时应估读到0.1mm利用游标卡尺①读数方法：测量值＝主尺上指示的毫米数＋精度×游标尺对齐的格数②精度：10分度的游标卡尺精度为0.1mm,20分度的游标卡尺精度为0.05mm,50分度游标卡尺精度为0.02mm.游标卡尺不估读专题六│主干知识整合待测量测量方法说明长度利用螺旋测微器①读数方法：测量值＝固定刻度上指示的毫米数(注意半毫米刻线是否露出)＋精度×转动圆筒上与固定刻度中心刻线所对刻度值(注意刻度值要估读)②精度：螺旋测微器精度为0.01mm专题六│主干知识整合待测量测量方法说明时间利用秒表①秒表精度：秒表精度通常为0.1s，秒表不估读②秒表读数：内盘读数(注意是否超过半分钟)＋外盘读数利用打点计时器①t＝nT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期)②打点周期与所接交流电周期相同利用光电计时器光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口专题六│主干知识整合待测量测量方法说明质量利用天平物体质量＝砝码总质量＋游码示数×游码最小分度力弹簧测力计力的大小＝精度×指针指示的格数(注意估读)速度利用打点纸带若纸带做匀变速直线运动，则打某点时的瞬时速度等于对应的平均速度利用频闪照相(利用等时间间隔照片信息记录物体在不同时刻的位置)同上专题六│主干知识整合专题六│主干知识整合三、实验数据的记录与处理1.系统误差和偶然误差(1)系统误差的特点是测量值总是有规律地朝着某一方向偏离真实值(误差总是偏大或总是偏小)．系统误差的主要来源是仪器本身不够精确、实验原理与方法不够完善．(2)偶然误差是由于偶然因素的影响，造成测量值无规则起伏，有时偏大、有时偏小．可用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，平均值比某一次测得的数值更接近于真实值．专题六│主干知识整合2．有效数字：带有一位不准确数字的近似数字．(1)凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(不可靠数字)，不受有效数字位数的限制；(2)间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2～3位有效数字表示．专题六│主干知识整合3．仪器读数(1)使用刻度尺、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表等仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再把最小刻度10等分估读一位(估读的这位是不可靠数字，却是有效数字的不可缺少的组成部分)．最小刻度是5(或2)分度的，则把最小刻度5(或2)等分估读一位．例如图5－12－1甲用毫米刻度尺测量物体长度为6.50cm，图乙电压表用15V量程时最小刻度为0.5V，读作5.5V＋0.2V(5等分估度)＝5.7V.专题六│主干知识整合(2)游标卡尺、秒表、电阻箱由于本身构造的原因不需要估读，欧姆表因为本身测量值就不准确，因此不需要估读．专题六│主干知识整合4．实验数据的处理实验数据的处理方法有公式法、列表法、逐差法和图象法．测量性实验中用图象法处理数据可有效地减小实验误差，图象法比其他方法更适用于探究性实验，选取适当的自变量，通过画出图象可以找到或反映物理量之间的变化关系，且便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系．画图象时应注意：(1)根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量，坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位；(2)坐标轴标度的选择要合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映，在物理图象中，坐标原点可以是零也可以不是零．要点热点探究专题六│要点热点探究►探究点一测量性实验测量性实验一般以某一原理或物理规律(公式)为依据，通过测量相关的物理量，从而实现测定某个(或某些)物理量或物理常数的实验目的．测量可分为直接测量和间接测量，高中物理实验涉及的测量性实验大多为间接测量实验，即通过直接测量和推导计算来间接得到待测量，联系直接测量量和待测量间的关系是该实验的实验原理．专题六例1[2011·课标全国卷]利用图5－12－2所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值；所得数据如下表所示．专题六│要点热点探究专题六│要点热点探究完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是________；(2)根据表中给出的数据，在图5－12－3给出的坐标纸上画出－t图线；专题六│要点热点探究图5－12－3(3)由所画出的xt－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝________m/s2(保留2位有效数字)．专题六│要点热点探究专题六│要点热点探究[2011·安徽卷]为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图5－12－4上标出．(g＝9.8m/s2)(1)作出m－l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为________N/m.专题六│要点热点探究专题六│要点热点探究例1变式题(1)如图所示(2)0.258专题六│要点热点探究►探究点二验证性实验验证性实验要求用实验的方法来验证科学家已归纳、总结和证明了的结论，通过实验过程的再现，加深对规律适用条件和结论的理解．解决验证性实验相关问题的关键是根据题目给定的实验条件、实验过程、实验情景领会命题意图，找出实验中应测定的物理量，明确在误差允许的范围内通过怎样的定量关系才能达到实验目的．专题六│要点热点探究例2[2011·海南卷]现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图5－12－5所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：专题六│要点热点探究(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为________，动能的增加量可表示为________．若在运动过程中机械能守恒，1t2与x的关系式为1t2＝________.图5－12－5专题六│要点热点探究(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的x与t值，结果如下表所示：专题六│要点热点探究以x为横坐标，1t2为纵坐标，在图5－12－6的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝________×104m－1·s－2(保留3位有效数字)．图5－12－6专题六│要点热点探究【答案】(1)Mgxhd－mgxM＋mb22t22Mh－mdgxM＋mdb2(2)如图所示2.43专题六要点热点探究[2010·安徽卷]利用如图5－12－7所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v0和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．专题六│要点热点探究专题六│要点热点探究A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v0B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v0C．根据做匀加速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算得出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀加速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v0以上方案中只有一种正确，正确的是________．(填入相应的字母)专题六│要点热点探究例2变式题D【解析】选项A、B中用重力加速度g计算末速度，相当于已经承认该过程中机械能守恒，故选项A、B错误；高度h应该用刻度尺测出，故选项C错误、D正确．专题六│要点热点探究►探究点三探究性实验探究性实验旨在通过实验探索某种物理规律、研究某个物理问题．近年来探究性实验在高考实验中占的比例逐步增大，注重考查考生的科学探究能力和知识的形成过程．探究性实验要求学生将自己掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条件自行选定实验原理，确定实验方案，选择合适的器材去研究物理现象，通过实验得到的数据信息分析各物理量中的内在联系，找出其中所包含的物理规律．专题六│要点热点探究例3为了“探究功与物体速度变化的关系”，现提供如图5－12－8所示的器材，请思考探究思路并回答下列问题：专题六│要点热点探究(1)为了消除摩擦力的影响，应采取的措施：___________(2)在某次实验中某同学得到了如图5－12－9所示的一条纸带，在A、B、C、D、E五个计数点中应该选用________(填“B”、“C”或“D”)点的速度才符合实验要求，因为：___________．专题六│要点热点探究例3(1)将木板远离滑轮的一端适当垫高，平衡摩擦力(2)C选择最大速度，橡皮筋的弹性势能才完全释放，以保证拉力做功与橡皮筋的数目成正比【解析】(1)本实验应满足橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的合力，所以实验前应将木板远离滑轮的一端适当垫高，使小车在不受拉力时能沿木板匀速运动，以消除摩擦力对实验的影响．专题六│要点热点探究某同学在竖直悬挂的弹簧下端加挂钩码，做实验研究弹力跟弹簧总长度的关系，下表是他的实验数据，实验时弹簧始终未超过弹性限度，弹簧的质量可以不计，取g＝10m/s2.专题六│要点热点探究(1)根据实验数据在图5－12－10给定的坐标系中作出弹力F跟弹簧总长度L的关系图线；图5－12－10(2)根据作出的图线写出弹力F跟弹簧总长度L之间的关系式________________．专题六│要点热点探究例3变式题(1)如图所示(2)F＝30(L－0.06)N专题六│要点热点探究►探究点四实验创新与设计创新和设计性实验要求学生运用学过的实验方法，自行设计一个新的实验方案．它要求学生自主设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据处理的方法并分析实验误差．实验创新与设计主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，对能力的要求较高．专题六│要点热点探究1．设计性实验考查实验知识的综合应用，解决设计性实验问题的关键在于根据实验原理设计实验方案．实验原理是进行实验设计的根本依据和出发点，它决定实验过程的设置、应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等问题．2．求解设计性实验的步骤(1)从实验目的入手；(2)根据问题的要求和条件，回顾课本实验原理，联想实验模型，适当迁移，