新教材高考物理二轮专题复习专题十六力学实验课件

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(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°,保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变, 增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角,则弹簧测力计a的读数__变__小____、弹簧测力 计b的读数___变_大____.(选填“变大”“变小”或“不变”)
深度尺
20
0
(4)该同学测定一金属杆的长度和直径,示数分别如图丁、戊所示, 则该金属杆的长度和直径分别为________ cm和________ mm.
解析:若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O,则由实验数据得到的 劲度系数将不受影响,因为计算劲度系数时考虑的是橡皮筋的伸长量而不是长 度.若实验中刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,会使读数偏大,则 由实验数据得到的劲度系数将偏小.
预测6 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验, 所用器材有:方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡 皮条(带两个较长的细绳套)、小圆环、刻度尺、三角板、图钉(若干 个).主要实验步骤如下:
把橡皮条结点拉到O.
例4 [2022·全国甲卷]利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究.让 质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰 撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2,进而分析碰 撞过程是否为弹性碰撞.完成下列填空:
(1)调节导轨水平. (2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块 运动方向相反,应选取质量为________ kg的滑块作为A.
预测5 某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是 否符合胡克定律,若符合胡克定律,则进一步测量其劲度系数(圈中 张力与整圈形变量之比).他们设计了如图甲所示实验:橡皮圈上端 固定在细绳套上,结点为O,刻度尺竖直固定在一边,0刻度与结点O 水平对齐,橡皮圈下端悬挂钩码,依次增加钩码的个数,分别记录下 所挂钩码的总质量m和对应橡皮圈下端P的刻度值x,如下表所示:
解析:在一动一静的弹性碰撞中,质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹, 故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.
(3)调节B的位置.使得A与B接触时,A的左端到左边挡板的距离s1与 B的右端到右边挡板的距离s2相等.
(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B碰撞,分别用传感器 记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.
(2)某次实验中按规范操作打出了一条纸带,其部分纸带如下图.已 知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,纸带左端接小车,请 根据图中纸带判断其做的是__匀__变_速___(填“匀速”“匀变速”或“加 速度变化的变速”)运动,此次实验中打点计时器打下A点时小车的速 度为__~________m/s;(保留两位有效数字)
a.橡皮条的一端与轻质小圆环相连,另一端固定; b.用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环运动至O点, 记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向; c.用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点,记下弹簧测力计的读数F
及细绳套的方向; d.在白纸上做出力F、F1和F2的图示,猜想三者的关系,并加以验
(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示,在该实验中 ①下列说法正确的是____D____(单选). A.拉着细绳套的两只弹簧秤,稳定后读数应相同 B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的
两点 C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤,为了完成该实验至少需要____3____(选填“2”“3”或“4”)次
(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O,则由实验数据 得到的劲度系数将_不__受_影__响__(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”); 若实验中刻度尺没有完全竖直,而读数时视线保持水平,则由实验数 据 得 到 的 劲 度 系 数 将 ___偏__小___( 选 填 “ 偏 小 ”“ 偏 大 ” 或 “ 不 受 影 响”).
________________ (用测量的物理量符号表示).
考点三 “弹簧”“橡皮条”“碰撞”类实验 例3 [2022·浙江6月](1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装 置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行.图2是打出纸带 的一部分,以计数点O为位移测量起点和计时起点,则打计数点B时 小车位移大小为_________ cm.由图3中小车运动的数据点,求得加速 度为________ m/s2(保留两位有效数字).
②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,需调 整的是___B_C____(多选).
A.换成质量更小的车 B.调整长木板的倾斜程度 C.把钩码更换成砝码盘和砝码 D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角
解析:利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,为减小 实验误差,应使连接小车的细绳与长木板平行,D错误;实验时应将钩码更换成 砝码盘和砝码,应保证小车的质量远大于砝码以及砝码盘的总质量,因此不能换 成质量更小的小车,A错误,C正确;实验时应将长木板的右端适当垫高以平衡 摩擦力,B正确.
长度 ②螺旋测微器(精度0. 01 mm,要估读到0.001 mm);
③游标卡尺(精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种,不估读)
时间
①打点计时器用交变电流(电磁打点计时器接约8 V交流电源, 电火花打点计时器接220 V交流电源),电源频率为50 Hz时打 点时间间隔为0.02 s; ②光电计时器(记录挡光时间Δt); ③秒表(精度0.1 s,不估读)
解析:由甲同学的a - F图像可知,拉力传感器的示数F=0时,小车已经有了加 速度,可能原因是平衡摩擦力过度,木板的倾角过大.
预测4 [2022·辽宁押题卷](1)在下列实验中,能用图中装置完成且
仅用一条纸带就可以得出实验结论的是____B____(单选);
A.验证小车和重物组成的系统机械能守恒 B.探究小车速度随时间变化的规律 C.探究小车加速度与力、质量的关系 D.探究不同力做功与小车速度变化的关系
预测1 用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图所示,其读数为 ________ cm.
解析:读数时要注意分度值是1 mm,要估读到分度值的下一位.
预测2 如图甲所示,某同学用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“验证力的平行四 边形定则”实验.在保持弹簧伸长量及方向不变的条件下:
(1)若弹簧测力计a、b间夹角为90°,弹簧测力计a的读数是_~__3_._5_2_) ________ N; (如图乙所示)
(5) 将 B 放 回 到 碰 撞 前 的 位 置 , 改 变 A 的 初 速 度 大 小 , 重 复 步 骤 (4).多次测量的结果如下表所示.
1
2
3
4
5
t1/s
0.49 0.67 1.01 1.22 1.39
t2/s
0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
0.31
k2
0.33 0.33 0.33

(1)下列做法正确的是________; A.实验前应先将木板左端适当垫高,以平衡摩擦力 B.实验时应满足砝码桶与砝码总质量远小于小车和车内砝码总质 量 C.释放小车前应将小车靠近打点计时器,并使纸带尽量伸直 D.实验时为了安全应先释放小车再接通打点计时器的电源 E.在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力不变,即只需要保 持砝码桶和砝码总质量不变
解析:由图丁所示可得金属杆的长度L=60.10 cm.由图戊知,此游标尺为50分 度,游标尺上第10条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐,则该金属杆直 径d=4 mm+×10 mm=4.20 mm.
例2 [2022·福建押题卷]某实验小组利用如图甲所示的装置,探究加 速度与小车所受合外力和质量的关系.
专题十六 力学实验
高频考点·能力突破
素养培优·情境命题
高频考点·能力突破
考点一 力学基本仪器的使用与读数
物理量
测量工具或测量方法

①弹簧测力计(不超量程;调零;会读数); ②力传感器(调零)
质量
天平(水平放置、调零;被测物体放左盘、砝码放右盘;会读 数)
①毫米刻度尺(精度1 mm,要估读到0.1 mm);
速度
加速度
注意事项: 1.游标卡尺在读数时先确定各尺的分度,把数据读成以毫米为单位
的,先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两数相加. 2.游标卡尺读数时不需要估读. 3.螺旋测微器读数时,要准确到0.01 mm,估读到0.001 mm,结果
若用mm作单位,则小数点后必须保留三位数字. 4.游标卡尺在读数时注意区分游标卡尺的精度. 5.螺旋测微器在读数时,注意区别整毫米刻度线与半毫米刻度线,
注意判断半毫米刻度线是否露出.
例1 某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体工件的长度,如图1所 示,则工件的长度为________ mm;用螺旋测微器测量工件的直径如 图2所示,则工件的直径为________ mm.
解析:根据游标卡尺读数规则可知工件的长度为21 mm+0.02 mm×36=21.72 mm;根据螺旋测微器读数规则可知工件的直径为4 mm+0.01 mm×=4.300 mm.
证.
(1)b 、 c 步 骤 中 将 小 圆 环 拉 到 同 一 位 置 O 的 目 的 是 _保__证__两_次__操__作_力__的__作__用_效__果__相_同___.
(2)某次操作后,在白纸上记录的痕迹如图丁所示,请你在图丁中完 成步骤d.
预测7 [2022·北京押题卷]如图1所示,用“碰撞实验器”可以验证动量 守恒定律,即研究两个小球碰撞前后的动量关系.图1中的O点为小球抛出 点在记录纸上的垂直投影.实验时,先使A球多次从斜轨上位置P静止释放, 找到其平均落地点的位置E.然后,把半径相同的B球静置于水平轨道的末端, 再将A球从斜轨上位置P静止释放,与B球相碰后两球均落在水平地面上, 多次重复上述A球与B球相碰的过程,分别找到碰后A球和B球落点的平均位 置D和F.用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF.测得A球的质量为mA,B球 的质量为mB.
(1)实验中,通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前 后的速度.
钩码质量m/g 20 40 60 80 100 120 P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.67 7.02 7.40
(1)请在图乙中,根据表中所给数据,充分利用坐标纸,作出m - x图 像;
(2)作出m - x图像后,同学们展开了讨论: 甲同学认为:这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克 定律; 乙同学认为:图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数; 丙同学认为:橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力; …… 请参与同学们的讨论,并根据图像数据确定:橡皮圈不拉伸时的总 周长约为______ cm,橡皮圈的劲度系数约为________ N/m(重力加速 度g取10 m/s2,结果保留三位有效数字).
(3)如下图所示,在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验 证动量守恒定律”实验,测量滑块A的质量记为m1,测量滑块B的质 量 记 为 m2 , 测 量 滑 块 A 上 的 遮 光 条 宽 度 如 下 图 所 示 , 其 宽 度 d1 = _1_._00_0__cm__~_1_._0_10__cm__均_可___cm,测得滑块B上的遮光条宽度为d2.滑块A从 右向左碰静止的滑块B,已知m1>m2,光电门计时器依次记录了三个 遮光时间Δt1、Δt2、Δt3,验证动量守恒需要满足的关系式为
答案:AC
(2)实验时得到一条如图乙所示的纸带,打点计时器的频率为50 Hz, 任意两个计数点间还有四个计时点未画出,由图中数据可计算小车的 加速度为________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
(3)在保持小车和车中砝码质量一定,探究小车的加速度与受到的合 外力的关系时,甲、乙两位同学分别得到了如图丙所示的a - F图像, 则甲同学的a - F图线不过原点的原因是_平_衡__摩__擦__力_过__度__,_木__板__的_倾__角__过_.大
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