高考物理实验典题

专题一匀变速直线运动的探究一、实验目的1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动．2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．3．能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度．二、实验原理1．理论基础沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、…，若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…，则说明该物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明该物体在做匀变速直线运动；11tvtva2．打点计时器的工作原理：(1)作用：计时仪器，每隔0.02s打一次点．工作条件①电磁打点计时器：4～6v交流电②电火花打点计时器：200v交流电(3)纸带上点的意义：①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．（记录了时间和位移）②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．设相邻两点之间的位移为S1、S2、S3…(1)若如S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1=0．则物体做匀速直线运动．(2)若如S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1≠0，则物体做变速直线运动．3．求物体加速度的方法和速度(1)逐差法如图实-1-1所示，相邻两计数点间的距离分别为S1、S2、S3…、S6两计数点间的时间间隔为T，根据△s=aT22122334143)()()(aTssssssss同理如236253aTssss即为所求物体运动的加速度．（2）平均速度法求速度求各点的瞬时速度vvt2(2)V-t图象法根据:vvt2，求出各个记数点的瞬时速度，再作出v-t图像，其斜率表示加速度。三、实验器材电磁打点计时器或电火花计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、刻度尺、导线、电源、垫片等．四、实验步骤与数据处理1．如图实-1-2所示，把原来放于水平桌面上的长木板一端垫起，把打点计时器固定在木板被垫起的那一端，连接好电路．让平整的纸带穿过打点计时器的限位孔把纸带的一端固定在小车后面．2．用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处．先接通电源。再放开小车．小车在拖着纸带运动的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验三次．3．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点（每隔四个点）的时间作为时间的单位，就是T=0.02S×5=0.1S，在选好的开始点下标明A，依次标为B、C、D、E…叫做计数点．4．用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离S1、S2、S3、S4、S、5S6并填入下表中。5．比较各段的加速度是否相等，得出结论，即小车沿斜面的下滑是否可以看成匀变速直线运动。6．根据实验原理中所讲的方法，计算小车的加速度或根据v-t图象求出小车的加速度．五、注意事项1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住.3．先断开电源，再取下纸带．4．如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度．5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．6．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰．7．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位。8．要多测几组，尽量减小误差．六、误差分析1．根据纸带测量的位移有误差．2．根据位移计算的瞬时速度有误差．3．计算的加速度有误差．4．用作图法作出的v-t图线并非是一条直线．5．木板的粗糙程度并非完全相同．例题1:在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50Hz，下图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点问间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点，用米尺量出l、2、3、4、5点到0点的距离如图实1-5所示．(1)小车做什么运动?(2)若小车做匀变速直线运动，那么当打第3个计数点时小车的速度为多少?小车的加速度为多少?例2：在“研究匀变速直线运动”实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图实1-6所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为VB=m/s，CE间的平均速度为m/s；(2)以打B点时为计时起点，建立v-t坐标系如图实1-7所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线；(3)根据图线可得小车运动的加速度为m/s2．练习：1.如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中s1=5.12cm、s2=5.74cm、s3=6.41cm、s4=7.05cm、s5=7.68cm、s6=8.33cm、则打F点时小车的瞬时速度的大小是m/s，加速度的大小是m/s2（计算结果保留两位有效数字）.1.0.80,0.64(0.63～0.65都算对)2.某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了如下图所示的纸带，从O点开始，每隔两个计时点取一个记数点，则每两个相邻记数点间的时间间隔为s,测得OA＝3.20cm，DE＝9.72cm，则物体运动的加速度为m/s2.2.0.064.533.用打点计时器研究匀变速直线运动时的主要步骤有：A.把打点计时器固定在长木板的一端，接好电路；B.把小车停在靠近打点计时器时，接通电源后开启小车；C.换上纸带，重复三次，选择一条较理想的纸带；D.把一条细绳系在小车上，细绳跨过定滑轮挂上砝码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面；E.断开电源，取下纸带.合理的实验顺序应为.3.ADBEC4．（07年广东8分）如图11（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图实-1-6（b）中①、②、③是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。（1）根据所提供纸带上的数据，计算打③段纸带时小车的加速度大小为_________m/s2。（结果保留两位有效数字）（2）打①段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在②段纸带中的_________。（3）如果取重力加速度10m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_________。5．研究小车的匀变速运动，记录纸带如图实-1-11所示，图中两计数点间有四个点未画出．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度a=m/s2，打P点时小车运动的速度VP=m/S．6．(2007北京高考理综)某同学用图实-10-15所示的实验装置研究小车在斜面上的运动．实验步骤如下：a．安装好实验器材．b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图实-1-16中0、1、2……、6点所示．c．测量1、2、3……、6计数点到0计数点的距离，分别记作：S1、S2、S3……、S6．d.通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动,e.分别计算出S1、S2、S3……、S6与对应的时间比值662211tststs、f．以ts为纵坐标、t为横坐标,标出ts与对应时间t的坐标点，画出ts-t图线．结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有和．(填选项代号)A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E.天平F.重锤(2)将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图实-1-17所示，则S2=cm,S5=cm(3)该同学在图实-1-18中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出ts-t图线．(4)根据ts-t图线判断，在打0计数点时，小车的速度V0=m/s；它在斜面上运动的加速度a=m/s2．答案：(1)AC(2)2.97～2.9913.19～13.21(3)如下图7.（金山中学考前10天冲刺）某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题图所示。该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：A：由,2121TSSg,2232TSSg……,2565TSSg取平均值g=8.667m/s2;B：由,32141TSSg,32252TSSg,32363TSSg取平均值g=8.673m/s2。(1)从实验装置看,该同学所用交流电的电压为________伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是___________________________________.(2)从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有__________;方法B中有_______________________________。因此，选择方法___________（A或B）更合理，这样可以减少实验的__________(系统或偶然)误差。(3)本实验误差的主要来源有______________________________________（试举出两条）。答案：(1)从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_220伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是_先接通电源后释放纸带(2)从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有_S1、S6;方法B中有S1、S2、S3、S4、S5、S6。因此，选择方法_B（A或B）更合理，这样可以减少实验的_偶然(系统或偶然)误差。(3)本实验误差的主要来源有（试举出两条）.重物下落过程中受到阻力；S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量；交流电频率波动；数据处理方法等。实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的I．培养学生用所学知识探究物理规律的能力．2．探究弹力和弹簧伸长的关系．3．养成用图象法处理实验数据的习惯．二、实验原理1．如图实-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长．平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来．根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线．四、实验步骤与数据处理1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长．2.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里．3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．4．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．5．以弹簧的伸长量x为自变量，