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专题六物理实验-2-命题热点考题统计第14讲力学实验热点一游标卡尺和螺旋测微器读数近五年无直接命题热点二纸带类实验的处理方法2015卷Ⅱ,22;2016卷Ⅰ,22;2017卷Ⅰ,22;2019卷Ⅰ,22;2019卷Ⅱ,22热点三橡皮条、弹簧类实验的处理方法2016卷Ⅱ,22;2017卷Ⅲ,22;2018卷Ⅱ,23第15讲电学实验热点一以测电阻为核心的实验2015卷Ⅰ,23;2015卷Ⅱ,23;2016卷Ⅱ,23;2017卷Ⅱ,23;2019卷Ⅱ,23热点二以测电源电动势为核心的实验近五年无直接命题热点三以多用电表的使用为核心的实验2017卷Ⅲ,23;2019卷Ⅰ,23;2019卷Ⅲ,23-3-命题规律近几年高考命题点:力学主要考查以纸带处理方法为核心的实验。电学主要考查以测电阻为核心的实验和以多用电表的使用为核心的实验。实验题主要考查学生实验设计及数据处理能力,以新的材料背景来考查学生对实验原理的理解,特别是对纸带处理和测电阻的原理的理解。复习过程中还要继续强化纸带类实验和以测电阻为核心的实验的实验原理的复习。第14讲力学实验-5-知识脉络梳理规律方法导引-6-知识脉络梳理规律方法导引1.知识规律(1)能够利用打点计时器的力学实验实验名称原理公式利用纸带测量或计算的物理量研究匀变速直线运动vt2=vxm-xn=(m-n)aT2瞬时速度和加速度验证牛顿第二定律F=ma加速度探究动能定理W=12𝑚v22−12𝑚v12匀速时的速度-7-知识脉络梳理规律方法导引实验名称原理公式利用纸带测量或计算的物理量验证机械能守恒定律mgh=12𝑚v22-12𝑚v12瞬时速度和下落的高度验证动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'瞬时速度-8-知识脉络梳理规律方法导引(2)利用纸带求瞬时速度的方法在匀变速直线运动中,利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解。测出与第n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离xn和xn+1,由公式vn=𝑥𝑛+𝑥𝑛+12𝑇算出。在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此法求得物体瞬时速度的。-9-知识脉络梳理规律方法导引(3)利用纸带求加速度的方法①利用a=求解:在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx=xn+1-xn=aT2求加速度a。②逐差法:如图所示,由xm-xn=(m-n)aT2Δ𝑥𝑇2可得a1=𝑥4-𝑥13𝑇2,a2=𝑥5-𝑥23𝑇2,a3=𝑥6-𝑥33𝑇2。所以a=𝑎1+𝑎2+𝑎33=𝑥4+𝑥5+𝑥6-𝑥1-𝑥2-𝑥39𝑇2。-10-知识脉络梳理规律方法导引③图像法:a.由vn=𝑥𝑛+𝑥𝑛+12𝑇,求出各相应时刻的速度。b.确定各计数点的坐标值(T,v1)、(2T,v2)、…、(nT,vn)。c.画出v-t图像,图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。(4)利用纸带判断物体做匀变速直线运动的方法若相邻两计数点之间的距离满足Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2(恒量),说明物体做匀变速直线运动。2.思想方法(1)物理思想:等效替代思想、控制变量思想。(2)物理方法:等效替代法、控制变量法、逐差法、平均值法、图像法。-11-命题热点一命题热点二命题热点三游标卡尺和螺旋测微器读数主要以填空题的形式考查游标卡尺和螺旋测微器的读数。例1(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径,新式卡尺将主尺上39mm在游标尺上均分成20等份。如图甲所示,则小钢球的直径为d=cm。(2)该同学又用螺旋测微器测量某电阻丝的直径,示数如图乙所示,则该金属丝的直径为mm。甲乙-12-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引答案:(1)1.035(2)1.195(±0.002)解析:(1)游标卡尺上精确度为mm=0.05mm,所以d=10mm+0.05mm×7=10.35mm=1.035cm。(2)金属丝的直径d'=1mm+0.01mm×19.5=1.195mm。120-13-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题(1)10分度的游标卡尺,以mm为单位,小数点后只有1位。20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,小数点后有2位。(2)游标卡尺在读数时,先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两数相加。游标卡尺读数不估读。(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度,而把主尺的刻度读错。(4)螺旋测微器读数时,要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出;读数要准确到0.01mm,估读到0.001mm,即结果若以mm为单位,则小数点后必须有三位数字。-14-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练1某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm。甲乙答案:60.104.20解析:刻度尺的最小刻度为0.1cm,因此读数应为60.10cm;游标卡尺是50分度,精确到0.02mm,因此读数为4.20mm。-15-命题热点三命题热点一命题热点二纸带类实验的处理方法主要考查利用处理纸带的思想来解决实际问题。例2研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图甲所示,其中斜面倾角θ可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。甲乙-16-命题热点三命题热点一命题热点二(1)部分实验步骤如下:A.测量完毕,关闭电源,取出纸带。B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。上述实验步骤的正确顺序是(用字母填写)。(2)图乙中标出的相邻两计数点间的时间间隔T=s。(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=。(4)为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=。-17-命题热点三命题热点一命题热点二思维导引-18-命题热点三命题热点一命题热点二答案:(1)DCBA(2)0.1(3)𝑥4+𝑥52𝑇(4)(𝑥4+𝑥5+𝑥6)-(𝑥1+𝑥2+𝑥3)9𝑇2解析:(2)每隔4个点或每5个点取一个计数点时,相邻计数点的时间间隔均为0.1s。(3)纸带上某点的瞬时速度等于其前后相邻两计数点所确定时间段内的平均速度v5=𝑥4+𝑥52𝑇。(4)当有6组数据时,应采用逐差法计算加速度a=(𝑥4+𝑥5+𝑥6)-(𝑥1+𝑥2+𝑥3)9𝑇2。-19-命题热点三命题热点一命题热点二例3某实验小组用如图甲所示的实验装置进行实验,重物通过滑轮用细绳拉小车,在小车和重物之间接一个轻质微型力传感器,位移传感器发射器随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器接收器固定在轨道一端,滑轮左侧细绳与轨道平行,实验中力传感器的示数为F,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图乙所示。甲-20-命题热点三命题热点一命题热点二乙丙(1)图乙中的a-F图线不过原点,表明实验之前缺少的一个必要步骤是。-21-命题热点三命题热点一命题热点二(2)本实验是否需要使所挂重物的质量远小于小车(包括位移传感器发射器)的质量?(选填“是”或“否”),原因是。(3)若某同学做该实验时,没有选用位移传感器和力传感器,只是把重物用细绳绕过定滑轮与小车相连,实验获得的a-F图线仍是图乙。所挂重物越重,细绳拉小车的力将越大,结果会使a-F图线不断延伸,如图丙所示,预测延伸后半部分的图线将会是(选填“①”“②”或“③”)。思维导引-22-命题热点三命题热点一命题热点二答案:(1)平衡摩擦力(2)否小车所受合外力可以通过力传感器直接读出(3)①解析:(1)刚开始力传感器示数为零时,小车保持静止,说明实验前,没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。(2)不需要使所挂重物的质量远小于小车(包括位移传感器发射器)的质量,因为小车所受合外力可以通过力传感器直接读出。(3)由牛顿第二定律知小车的加速度大小a=𝑚𝑔-𝐹f𝑚+𝑚车=1𝑚+𝑚车mg-𝐹f𝑚+𝑚车,随着m增大,a-F图线的斜率k=1𝑚+𝑚车变小,故应选①。-23-命题热点三命题热点一命题热点二例4如图甲所示的装置可用于探究恒力做功与速度变化的关系。水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验首先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力,再进行后面的操作,并在实验中获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量m,平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离s。甲乙-24-命题热点三命题热点一命题热点二(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量(选填“需要”或“不需要”)。(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如图乙所示,d=mm。(3)某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则对该小车实验要验证的表达式是。思维导引-25-命题热点三命题热点一命题热点二答案:(1)不需要(2)5.50(3)(F-m0g)s=12𝑚𝑑𝑡22−12𝑚𝑑𝑡12解析:(1)不需要,因为有力传感器,可直接测出拉力的大小,而不必根据砝码和砝码盘的总重力约等于拉力来计算。(2)挡光板的宽度d=5mm+0.05mm×10=5.50mm。(3)以小车作为研究对象,小车所受的合力为F-m0g,根据动能定理有(F-m0g)s=12𝑚𝑣22−12𝑚𝑣12,而v1=𝑑𝑡1,v2=𝑑𝑡2,代入可得(F-m0g)s=12𝑚𝑑𝑡22−12𝑚𝑑𝑡12。-26-命题热点三命题热点一命题热点二例5某实验小组利用如图所示的装置进行实验,钩码A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,钩码质量均为m0,在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C,在距地面h1处有一宽度略比A大一点的狭缝,钩码A能通过狭缝,环形金属块C不能通过。开始时A距离狭缝的高度为h2,放手后,A、B、C从静止开始运动。-27-命题热点三命题热点一命题热点二(1)利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到落地用时t1,则钩码A通过狭缝的速度为(用题中字母表示)。(2)若通过此装置验证机械能守恒定律,还需测出环形金属块C的质量m,当地重力加速度为g。若系统的机械能守恒,则需满足的等式为(用题中字母表示)。(3)为减小测量时间的误差,有同学提出如下方案:实验时调节h1=h2=h,测出钩码A从释放到落地的总时间t,来计算钩码A通过狭缝的速度,你认为可行吗?若可行,写出钩码A通过狭缝时的速度表达式;若不可行,请简要说明理由。,。-28-命题热点三命题热点一命题热点二思维导引-29-命题热点三命题热点一命题热点二答案:(1)ℎ1𝑡1(2)mgh2=12(2m0+m)ℎ1𝑡12(3)可行v=3ℎ𝑡解析:(1)由于钩码通过狭缝后,C不再对A施加力,而A、B的质量又相等,故钩码A做匀速运动,所以钩码A通过狭缝的速度为ℎ1𝑡1。(2)验证机械能守恒时,因为A减少的重力势能等于B增加的重力势能,故重力势能的减少量为C下降h2的重力势能的减少量,即mgh2,而系统动能的增加量为12(2m0+m)ℎ1𝑡12,故满足的等式为mgh2=12(2m0+m)ℎ1𝑡12时,就验证了机械能守恒。-30-命题热点三命题热点一命题热点二(3)当h1=h2=h时,A的运动是先匀加速运动,后匀速运动,如果设加速的时间为t1,匀速的时间为t2,匀速运动的速度为v,则加速运动时的平均速度为𝑣2,故t1v=2h成立;在匀速运动时,t2v=h成立;二式相加得(t1+t2)v=3h,即v=3ℎ𝑡,故这种做法是可行的。规律方法纸带类问题是力学实验中出现率最高的内容,多以教材实验为蓝本进行升级变形,从整体角度看,力学中的四个打点描迹类实验都存在共性,因此在某种程度