【全程复习方略】2015年高考物理二轮专题辅导与训练课件：6.11 力学实验

根据纸带求滑块速度，打点计时器打B点时滑块速度
v B=
。
(2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过 程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块 (写
出物理量名称及符号，只写一个物理量)，合外力对滑块做功 的表达式W合= 。
(3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的 功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横 轴建立坐标系，描点作出v2-W图像，可知该图像是一条 ，根据图像还可求得 。
关物理量之间的关系，可将数据填写在适当的表格中，即为列
表法。
2.平均值法：把在同一状态下测定的同一个物理量的若干组数
据相加求和，然后除以测量次数。
3.作图法：用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均
值的效果。由图线的斜率、截距、包围的面积等可以研究物理 量之间的关系。
热点考向一
游标卡尺的读数
【典题1·师生探究】(2014·福建高考)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。
【破题关键】
A和C两点 的中间时刻，利用中间 (1)求B点的瞬时速度：B点为_________
前后两点的平均速度 。 时刻的瞬时速度等于___________________
(2)测量某一过程合外力对滑块做的功：
动能定理 。 ①选择规律：_________ mgx=Δ Ek 。 ②方程式：________ v2-W图像可以直观 (3)明确为什么作v2-W图像而不作v-W图像：________________ 地得到合外力的功与速度v的关系 。 ______________________________
【规范解答】(1)由打出的纸带可知B点的速度为vB= x 3 x1 。
2 Δt
(2)由做功定义式可知还需要知道滑块下滑的位移，由动能定 理可知W合=ΔEk，即mgx=ΔEk。(3)v2-W图像应该为一条过原点 的直线。根据图像还可以求得滑块的质量 M。 答案：(1)
x 3 x1 2Δt
(2)下滑的位移x mgx 滑块的质量M
【破题关键】 0.1mm 位。 (1)明确：毫米刻度尺应估读到______ 不需要 估读。 (2)记住：游标卡尺读数时_______ cm ，直径的 (3)注意：审题时看清长度的测量要求单位是___ mm 。 测量要求单位是___
【解析】直尺的最小刻度为0.1cm，因此读数应为60.10 cm，
(3)过原点的直线
【解题悟道】
打点计时器及纸带问题的处理方法
(1)打点计时器的认识和正确使用。
①电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6 V；电火花计时器
工作电压为交流220V。 ②工作时应先接通电源，后释放纸带。
(2)纸带的应用。 ①判断物体运动性质。 a.若Δx=0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直 线运动。 b.若Δx不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围 内做匀变速直线运动。
(3)题中学生错误地认为小车受到的拉力为弹簧测力计的读数， 而题目中通过动滑轮拉动的小车所受拉力应为弹簧测力计读数 的两倍，造成计算错误，不得分。
【精讲精析】(1)本实验需要测定小车受到的拉力，由题目条
件可以判断小车做匀加速运动，弹簧测力计的读数为一定值，
小车所受拉力应为弹簧测力计读数的两倍，所以只需记录弹簧
②求解瞬时速度。
利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时
刻的瞬时速度。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这
一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn+1，则打n点
时的速度 v n x n x n 1 。
2T
(3)用“逐差法”求加速度。
如图所示
因为a1
x5 x 2 x6 x3 x 4 x1 a a 2 3 3T 2 3T 2 3T 2 a a a 3 x 4 x 5 x 6 x1 x 2 x 3 所以a 1 2 。 2 3 9T
专题六 物 理 实 验 第11讲 力 学 实 验
一、误差与有效数字 1.误差：
误
差
产生原因
实验仪器不精确 实验原理不完善 实验方法粗略 测量、读数
大小特点
总是偏大
减小方法
更新仪器， 完善原理， 改进方法 画图像或
系统误差
或偏小
可大可小
偶然误差
不准确
取平均值
2.有效数字：
(1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的
热点考向二
纸带类实验的处理方法
【典题2·师生探究】(2014·西安一模)为了“探究动能改变
与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
第一步：把带有定滑轮的木板(有滑轮的)一端垫起，把质量为
M的滑块通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重锤相连，重锤后连 一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后， 滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。
点取一个计数点，则时间间隔为Δ t=0.02×5s=0.1 s。
(2)频闪照相机：用等时间间隔获取图像信息的方法将物体在
不同时刻的位置记录下来。
(3)光电计时器：记录遮光时间。
三、力学实验 1.验证性实验：验证机械能守恒定律。 2.探究性实验：探究求合力的方法，探究加速度与力、质量的 关系，探究弹力与弹簧伸长的关系，探究功与速度变化的关系。
(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合
理地分布在线的两侧，且线要细；
(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲
为直”。 (5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。 (6)明确图像的斜率、截距的物理意义。
(二十一)
(二十二)
来源。
(2)从数的左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有
效数字。
二、基本仪器的使用 1.长度测量类仪器： (1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。
(2)游标卡尺的读数： 游标尺/mm 测量结果(游标尺上第 n个刻线与主尺上的某 刻度线正对时)/mm 主尺上读的毫米数 +0.1n 主尺上读的毫米数 +0.05n 主尺上读的毫米数 +0.02n
(2)以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画
出的a-F图像可能正确的是
。
(3)若得出的a-F图像的斜率为k，则小车的质量为
。
【现场答案】
【失分诊断】(1)题中小车受到的拉力是弹簧测力计读数的两
倍，而学生机械套用了教材中本实验的原理，错误地认为小车
受到的拉力为砂桶的重力，因此错选了c、d，不得分。
游标卡尺是50分度，精确到0.02 mm，因此读数为4.20 mm。
答案：60.10 4.20
【解题悟道】
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，且对齐
格数不估读。 (2)螺旋测微器以mm为单位，小数点后必须有3位，对齐格数要 估读，同时还要注意半毫米刻度线是否露出。
热点考向三
应用图像法处理实验数据
【典题3·师生探究】用如图所示的装置探究加速度与力和质
量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定。
(1)实验时，一定要进行的下列操作是
。
a.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条
纸带，同时记录弹簧测力计的示数
b.改变砂和砂桶质量，打出几条纸带
c.用天平测出砂和砂桶的质量 d.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车 的质量
3.两种实验过程的比较： 类型 探究性实验 ①提出问题 实 验 过 程 验证性实验 ①实验目的 ②实验器材 ③实验原理 ④实验步骤 ⑤数据分析
②猜想与假设
③制定计划与设计实验方案 ④进行实验与收集数据 ⑤分析与论证 ⑥评估 ⑦交流与合作
⑥实验结论
四、实验数据的处理方法
1.列表法：在记录和处理数据时，为了简单而明显地表示出有
第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板 靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿 过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向 下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸带如图丙所示。
请回答下列问题：
(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δ t，
测力计的示数，不需要测定砂和砂桶的质量。为了减小实验误
差，应将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，且
改变砂和砂桶质量，打出几条纸带。故一定要进行的操作为 a、 b。
(2)由牛顿第二定律得：2F-Ff=ma，a出的a-F图像可能正确的是A图。
(3)由a= 2F Ff 可知，图线的斜率k= 2 ，所以小车的质量
m m m
m= 2 。
k
【正确答案】(1)a、b (2)A
(3)
2 k
【解题悟道】
用图像法处理实验数据的六个要求
图像法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法，以下为
作图的规则：
(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位 数和结果的需要来定； (2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的 位数标明数值；
刻度 格数 10
20 50
刻度 总长度 9
19 49
每小格与 1毫米差 0.1
0.05 0.02
精度 /mm
0.1
0.05 0.02
(3)螺旋测微器的读数：测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+
可动刻度读数(含估读)×0.01mm。
2.时间测量类仪器：
(1)打点计时器：每打两个点的时间间隔为0.02s，一般每五个