2020 届高三物理总复习 第一部分6-9

【实验器材】 铁架台及铁夹、有孔的金属小球、长约 1m 的细线、 、 、游标卡尺。
【实验步骤】
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1.做单摆 取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后 把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,让摆球自然下垂 2.测摆长 用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D,则单摆的摆长 L=________________ 3.测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°),然后释放小球,记下单摆摆动的 总时间t(一般取30~50次),算出平均每摆动一次的时间,即单摆的振动周期T=____ 4.改变摆长,重做几次实验
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B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比
D.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比
【注意事项】
1.实验时,转动速度不宜过快,不宜使标尺漏出的格数过多,以免由于小球沿槽 外移导致半径变化过大。
2.注意防止皮带打滑,尽可能保证角速度的比值不变。 3.摇动手柄时,应力求加速缓慢,转速均匀,待标尺露出格数稳定后再读数。 【实验创新】——用圆锥摆探究影响向心力大小的因素 如图1所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻 细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆周 的白纸置于悬点下方的水平平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰 好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的 圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
向心力演示器、三个小球(半径相同,球 1、2 质量相同,球 3 的质量为球 1 的一半) 【实验步骤】
1.调试向心力演示器 旋动左、右两标尺上方的调零螺母,使在静止的情况下两弹簧测力套筒的上沿都与标尺顶端 对齐。将质量相同的两个小球(球 1、球 2)分别放在长、短槽上的半径相同的挡板处,将传动皮带 套在变速塔轮最上层对应的圆盘上。摇动手柄,随着转速的增加,两标尺露出的格数也随之增加, 但始终保持露出的格数是___________的。 2.探究向心力的大小与质量的关系 将球 1、球 3 分别放在长、短槽上半径相同的挡板处。然后摇动手柄,并逐渐增大转速,观 察并记录两标尺露出的格数之比。 3.探究向心力的大小与半径的关系 将球 1、球 2 分别放在长、短槽上半径不同的挡板处。然后摇动手柄,并逐渐增大转速,观 察并记录两标尺露出的格数之比。 4.探究向心力的大小与角速度的关系
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(1)在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时,要保持
相同。
A.ω和r B.ω和m C.m和r
D.m和F
(2)本实验采用的实验方法是
。
A.累积法 B.控制变量法 C.微元法 D.放大法
(3)通过本实验可以得到的正确结果是
。
A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
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相关的常量表示)。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为 h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小 F =______(用m、h、r及相关的常量表示)。 ③保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同时间t。研究小组的 同学们想用图象来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动过程中， 小球所受的合力F与向心力Fn大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变 量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜 想了如图2所示的图象，若小球所受的合力F与向心力Fn大小相等，则这些图象(图 2)中合理的是______(选填选项的字母)。
2020届高三物理实验复习宝典 【巩固练习】 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。 ①(多选)组装单摆时,应在下列器材中选用_____________(选填选项前的字母)。
A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线 C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球 ②测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用 的时间t,则重力加速度g=________________(用L、n、t表示)。 ③下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
2.调整木板:用图钉把白纸钉在竖直木板上,用悬挂在槽口的______把木板 调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面_______,然后把重锤线的 方向记录到图板上。固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置 保持不变。
3.确定坐标原点 O:把小球放在槽口处,并使球心在槽口末端的正上方,用 铅笔记下球心在图板上的投影点O,O 点即为坐标原点。
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实验六：探究影响向心力大小的因素
【实验原理】 用向心力演示器(如图所示)来探究影响向心力大小的因
素。摇动手柄,可使变速塔轮、长槽以及短槽随之匀速转动, 槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由 挡板对小球的压力提供,小球对挡板的反作用力通过横臂的杠 杆使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上露出的红白相 间等分格子的多少可以显示出两个小球所受向心力的大小。
4.描绘运动轨迹:让小球由斜槽的某一_______从______开始滚下,并由O点 开始做平抛运动。设法用铅笔记录下小球经过的某个位置。通过多次实验,记下 小球经过的一系列位置。小球在每次实验中开始滚下的位置都应相同。取下白 纸,用平滑的曲线把这些位置连接起来,即得小球做平抛运动的轨迹。
5.计算初速度:以O为坐标原点画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴。 在曲线上选取几个不同的点,用刻度尺测出它们的坐标 x、y。利用公式 y 1 at 2
1.通过换用不同质量的小球来改变质量 m。 2.长槽横臂上的挡板 B 到转轴的距离是挡板 A 的2 倍,长槽横臂上的挡板 A 和短槽横臂上的挡 板 C 到各自转轴的距离相等。通过改变长、短槽上放小球的位置,来改变小球做圆周运动的半径 r。 3.变速塔轮均为三层,在同一层上左边塔轮圆盘与右边塔轮圆盘的半径之比从上到下依次为 1∶1、2∶ 1、3∶1,将传动皮带依次套在各层圆盘上,塔轮转动的角速度之比依次为 1∶1、1∶2、 1∶3,这样就可改变小球做圆周运动的角速度 ω。 【实验器材】
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实验八：探究平抛运动的特点
【实验目的】 1.描出物体做平抛运动的轨迹。 2.利用实验描出的轨迹计算物体做平抛运动的初速度。
【实验原理】 1.平抛运动可以看作是两个分运动的合运动:一个是水平方向的______运动,
另一个是竖直方向的__________运动。令小球做平抛运动,用描迹法描出小球的 运动轨迹,以抛出点为原点建立坐标系,测出曲线上的某一点的坐标 x 和 y。根 据重力加速度 g 的数值,利用公式_________求出小球的飞行时间 t,再利用公 式 ______ ,求出小球的水平分速度,即小球做平抛运动的初速度。 【实验器材】
(1)若忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加 速度为g。 ①小球做匀速圆周运动所受的向心力是______(选填选项前的字母)。 A.小球所受绳子的拉力 B.小球所受的重力 C.小球所受拉力和重力的合力 ②在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动 n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小Fn =______(用m、n、t、r及
高点速度小、计时误差大。 ②要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球过平衡位置开始计时,且在
数“零”的同时按下秒表,以后摆球从________通过最低位置时计数1次。 (4) 摆球自然下垂时,用毫米刻度尺量出悬线长l,用游标卡尺测量摆球
的直径,然后算出摆球的半径r,则摆长L=l+r。 【数据处理】
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请计算出第3组实验中的T=________s,g=_________m/s2。 ④用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知 三位同学作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a 和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度 的值。则相对于图线b,下列分析正确的是__________(选填选项 前的字母)。
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
⑤某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。 由于家里只有一把量程为30 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点作了一个标记, 使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不 变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为 l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=___________(用 l1、l2、T1、T2表示)。
5.用公式
g
4 2l T2
求解g,或画L-T2图像处理
【注意事项】 1.选用一米左右的细线。细线选用不可伸长的轻线,选用体积____、密度
____的小球,摆角不超过5°。 2.要使摆球在同一_____面内摆动,不能形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一
定位置后由静止释放。 3.测周期的方法 ①要从摆球过______位置时开始计时,因为此处速度大、计时误差小,而最
球心在图板上的投影点。
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4.在斜槽上适当的高度释放小球,使它水平抛出后的轨迹由图板左上角到 达右下角,这样可以减小测量误差。在平抛轨迹上选取距O点适当远些的点来计 算小球的初速度,可使结果的误差小些。
【实验创新】
某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行 探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固 定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球 恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压 缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地 面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个实验的操作，下列说法 中正确的是______(选填选项前的字母)。 A.相同体积的小球，选择密度大一些的球可以减小空气阻力对实验的影响 B.相同质量的小球，选择体积小一些的球有利于确定其圆周运动的半径 C.测量多个周期的总时间再求周期的平均值，有利于减小周期测量的偶然误差 D.在这个实验中必须测量出小球的质量 (3)上述实验中小球运动起来后撤掉平台，由于实际实验过程中存在空气阻力的 影响，所以持续观察会发现小球做圆周运动的半径越来越小。经过足够长时间 后，小球会停止在悬点正下方。若小球在运动中每转动一周的时间内半径变化 均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动。请分析说明在小球做上述圆周运 动的过程中，随着细绳与竖直方向的夹角不断减小，小球做圆周运动的周期是 如何变化的。
实验七：用单摆测量重力加速度的大小
【实验目的】 1.利用单摆测量当地的重力加速度。 2.正确熟练地使用秒表。
【实验原理】 单摆在摆角很小时的摆动可以看成是简谐运动。其固有周期 T =_______,
由此可得 g=__________,据此,只要测出摆长 l 和周期 T,即可计算出当地的重 力加速度。
2 和 x v0t 计算出小球的初速度v0,最后算出v0的平均值。
【注意事项】 1.实验中必须保持通过斜槽末端点的_______,方木板必须处在竖直面内且
与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。 2.小球必须每次都由斜槽上同一位置从静止开始滚下。 3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,而是小球在槽口时,
弧形斜槽、白纸、图钉、 木板、小球、_____、铅笔、_________。 【实验步骤】
1.调整斜槽末端水平:在木板的左上角固定斜槽,用平衡法调整 斜槽,即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处,能使小球在平直轨道上的任意位 置______,就表明水平已调好。（注意平抛实验和碰撞实验都不需要斜槽轨道 光滑）