（天津专用）2020届高考物理一轮复习 专题十七 实验与探究课件

专题十七实验与探究高考物理(天津市专用)考点一力学实验A组自主命题·天津卷题组五年高考1.[2018天津理综,9(2)]某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板一块,白纸,量程为5N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。①具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力②该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是。 答案①BC②B解析本题考查“验证力的平行四边形定则”实验。①橡皮条的弹力方向不需要在两绳套夹角的角平分线上,选项A错误;重复实验,结点O的位置与上次实验无关,可以不同,选项B正确;使用测力计时,为避免弹簧与外壳的摩擦,要求施力方向应沿测力计轴线方向,读数时视线应正对测力计刻度,选项C正确;拉力小于弹簧测力计的量程即可,选项D错误。②“验证力的平行四边形定则”实验中,在不超测力计量程的前提下,拉力应尽量大些;确定拉力方向时,所描点应与O点的距离大些;两绳套夹角不能过大或过小;作图示时,所选标度越小,精度越高。综上所述,应选B。知识拓展在“验证力的平行四边形定则”实验中,选取合适的标度,按比例作平行四边形,求F1和F2的合力,而力F方向应与橡皮条方向共线。2.[2017天津理综,9(2)]如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。 ①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是。A.重物选用质量和密度较大的金属锤B.两限位孔在同一竖直面内上下对正C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物,接通电源后,撤手释放重物②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上,按正确操作得到了一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有。A.OA、AD和EG的长度B.OC、BC和CD的长度C.BD、CF和EG的长度D.AC、BD和EG的长度答案①AB②BC解析①选用质量和密度较大的金属锤、限位孔在同一竖直面内对正都可以降低摩擦力对实验结果造成的误差,所以A、B正确;动能与重力势能表达式中都含有质量m,可以约去,故不需要测量出质量m的具体数值,C错误;重物下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重物,D错误。②测出BC和CD的长度就可以计算出打下C点时的速度vC,再测出OC的长度,就可验证mghCF= m 是否成立,所以B正确;测出BD、EG的长度可以计算出打下C、F两点时的速度vC和vF,再测出CF的长度,就可验证mghCF= m - m 是否成立,所以C正确。122Cv122Fv122Cv3.[2016天津理综,9(2)]某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。 ①实验中,必要的措施是。A.细线必须与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则小车的加速度a=m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=m/s。(结果均保留两位有效数字) 答案①AB②0.800.40解析①若细线与长木板不平行,随着小车逐渐靠近滑轮,细线与水平方向的夹角增大,小车所受合力随之变化,因此小车的加速度发生变化,即小车不做匀变速直线运动,故细线必须与长木板平行,A选项必要。先接通电源,待打点计时器稳定工作后再释放小车,点迹按匀变速运动规律显现在纸带上;若先释放小车再接通电源,则开始阶段点迹不规律,误差较大,故B项必要。该实验研究小车的匀变速直线运动,与小车所受到的合力及合力大小的计算无关,故C、D项不必要。②交流电的频率为f=50Hz,相邻两计数点间的时间间隔t=0.1s,由逐差法可求小车的加速度。a= =0.80m/s2vB= = m/s=0.40m/s6543212()()(3)sssssst122sst2(3.594.41)1020.14.[2015天津理综,9(2)]某同学利用单摆测量重力加速度。①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是。A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆的周期T2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL。用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=。 答案①BC② 222124LTT解析①应选用密度较大且直径较小的摆球,A错。在摆动中要尽力保证摆长不变,故应选用不易伸长的细线,B对。摆动中要避免单摆成为圆锥摆,摆球要在同一竖直面内摆动,C对。摆动中摆角要控制在5°以内,所以D错。②设两次摆动时单摆的摆长分别为L1和L2,则T1=2π ,T2=2π ,则ΔL= ( - ),因此,g= 。1Lg2Lg24g21T22T222124LTT5.[2014天津理综,9(2),8分]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。 ①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些。②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个(填字母代号)。A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力③平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法:。④他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的(填字母代号)。A.在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力答案①刻度尺、天平(包括砝码)②D③可在小车上加适量的砝码(或钩码)④CD解析①计算小车的动能变化需用天平测质量;在计算小车通过的位移、小车的瞬时速度时都需用刻度尺测距离。②只有绳与板面平行时,才能保证小车运动中与板面间的压力不变,才能保证小车所受摩擦力不变,才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力,故D正确。③要增加纸带上所打下点的数目,只有减小小车运动的加速度。在所挂钩码数目不变的情况下只有增大小车的质量,即在车上增加砝码或钩码。④当将钩码重力作为小车所受合力时,需满足几个条件:一是摩擦力被平衡,二是绳与板面平行,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力,但车加速运动时钩码加速下降,钩码重力大于绳上拉力,则只有当钩码质量远小于小车质量时二者才近似相等,故此情况可能是由C、D原因造成的。6.[2013天津理综,9(2),6分]某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。 ①下列做法正确的是(填字母代号)A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量。(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲m乙,μ甲μ乙。(填“大于”、“小于”或“等于”) 答案①AD②远小于③小于大于解析①平衡木块受到的滑动摩擦力时应连好纸带,以保证木块受到的合外力为绳子拉力T,同时砝码桶不能通过定滑轮拴在木块上,B项错误。为保证小车在由静止开始运动的同时打点,应先接通电源再放开小车,所以C项错误。②设砝码和桶的总质量为m,木块及上面砝码的总质量为M,由牛顿第二定律:对m有mg-T=ma,对M有T=Ma⇒T= ·mg,可看出当m≪M时T≈mg。③F=0时图线与a轴交点为只有摩擦力作用时木块的加速度值,μmg=ma⇒a=μg,由a甲a乙,可知μ甲μ乙;a=0时的临界拉力F为各自的最大静摩擦力即滑动摩擦力,由题图可知μ甲m甲gμ乙m乙g,由μ甲μ乙,得出m甲m乙。MMm7.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是点。在打出C点时物块的速度大小为m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为m/s2(保留2位有效数字)。答案A0.2330.75易错点拨本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=5×0.02s=0.1s,不可用T=0.02s计算。解析本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC= = m/s=0.233m/sa= = m/s2≈0.75m/s22BDxT2(5.861.20)1020.12(2)CEACxxT22(9.303.163.16)10(20.1)8.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题: 图(a)(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结果保留2位小数)。 图(b)答案(1) (2)0.35sincosgθagθ解析本题考查牛顿第二定律