高中物理必修1實驗專題復習試題

./必修一實驗專題復習本學期我們學習了研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長的關系、驗證力的平行四邊形定則、探究加速度與力和質量的關系四個實驗。我們要掌握這四個實驗的實驗器材的使用、實驗原理的理解和實驗方法的遷移運用。實驗一：探究勻變速直線運動必會內(nèi)容：1．打點計時器:計時儀器,電源頻率50Hz,每隔0.02s打一次點．2．打點計時器的工作條件<1>電磁打點計時器：6V以下交流電源．<2>電火花計時器：220V交流電源．3．紙袋的處理：〔1．判斷物體運動情況a.如果則物體做勻速直線運動．b.如果<常數(shù)>,則物體做勻變速直線運動．〔2．求加速度a."逐差法"求加速度,即,,然后取平均值,即,這樣使所給數(shù)據(jù)全部得到利用,以提高準確性．b."圖象法"求加速度,即由"平均速度法"求出多個點的速度,畫出v－t圖,直線的斜率即為加速度．．"平均速度法"求速度利用勻變速運動中點時刻的瞬時速度等于該段的平均速度,即,如圖所示．釋放小車前,應使小車停在靠近打點計時器的位置。應先接通電源,后釋放小車。在到達長木板末端前應讓小車停止運動,防止鉤碼落地或小車與滑輪碰撞．實驗后先斷開電源,后取下紙帶。在坐標紙上,縱、橫軸選取合適的單位,仔細描點連線,不能連成折線,應作一條直線,讓各點盡量落到這條直線上,落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側．例：在做"研究勻變速直線運動"的實驗中：<1>實驗室提供了以下器材：打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源、復寫紙、彈簧測力計．其中在本實驗中不需要的器材是______．<2>如圖所示,是某同學由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s,其中s1＝7.05cm、s2＝7.68cm、s3＝8.33cm、s4＝8.95cm、s5＝9.61cm、s6＝10.26cm.下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度,請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度.位置BCDEF速度/<m·s－1>0.7370.8010.994<3>以A點為計時起點,在圖坐標圖中畫出小車的速度—時間關系圖線．根據(jù)你畫出的小車的速度—時間關系圖線計算出的小車的加速度a＝____m/s2.解析<1>本實驗中不需要測量力的大小,因此不需要的器材是彈簧測力計．<2>根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度知：vD＝eq\f<s3＋s4,2T>＝eq\f<8.33＋8.95×10－2m,2×0.1s>＝0.864m/s同理可得vE＝0.928m/s.<3>小車的速度—時間關系圖線如圖所示．<4>在v－t圖象中,圖線的斜率表示加速度的大小,則a＝eq\f<Δv,Δt>＝<0.64±0.01>m/s2.答案<1>彈簧測力計<2>0.8640.928<3>見解析圖<4><0.64±0.01>實驗創(chuàng)新：一小球在桌面上做勻加速直線運動,現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光,記錄下小球運動過程中在每次曝光時的位置,并將小球的位置編號,得到的照片如圖所示．由于底片保管不當,其中位置4處被污損．若已知攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為1s,則利用該照片可求出：小球運動的加速度約為________m/s2.位置4對應的速度為________m/s,能求出4的具體位置嗎？________.求解方法是：____________________<不要求計算,但要說明過程>．解析從圖中讀出5、6之間的距離為37.5cm－24.0cm＝13.5cm,2、3之間的距離為6.0cm－1.5cm＝4.5cm,利用逐差法有s56－s23＝3aT2,求出a＝3.0×10－2m/s2；位置4對應的速度為v4＝eq\f<s35,2T>＝eq\f<24.0－6.0,2>×10－2m/s＝9×10－2m/s；欲求4的具體位置,可以采用逐差法利用<s6－s4>－<s4－s2>＝4aT2求解．答案3.0×10－2<2.8×10－2～3.1×10－2均可>9×10－2能利用<s6－s4>－<s4－s2>＝4aT2可以求出位置4的具體位置<其他方法合理均可>實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系必會內(nèi)容：1．彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長,平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等．2．用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立坐標系,以縱坐標表示彈力大小F,以橫坐標表示彈簧的伸長量x,在坐標系中描出實驗所測得的各組<x、F>對應的點,用平滑的曲線連接起來,根據(jù)實驗所得的圖線,就可探知彈力大小與伸長量間的關系．3．所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度,要注意觀察,適可而止．4．每次所掛鉤碼的質量差適當大一些,從而使坐標點的間距盡可能大,這樣作出的圖線準確度更高一些．例：如圖<a>所示,用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼,探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關系實驗．<1>為完成實驗,還需要的實驗器材有____________________________；<2>實驗中需要測量<記錄>的物理量有____________________________；<3>圖<b>是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F－x圖線,由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點的原因是________________________________．解析該實驗探究的是彈力F和彈簧伸長量Δx的關系,故還需要測量長度的儀器即刻度尺．彈簧彈力由二力平衡得到：F＝nmg,需要記錄懸掛鉤碼個數(shù)；形變量為Δx＝l′－l0,故需要測量彈簧原長和彈力<外力>對應的彈簧長度．F－x圖線的斜率表示勁度系數(shù)k＝eq\f<ΔF,Δx>＝200N/m,圖線不過原點是由彈簧自身重力引起的．答案<1>刻度尺<2>彈簧的原長、懸掛鉤碼個數(shù)以及與彈力<外力>對應的彈簧長度<3>200彈簧自身有重力實驗創(chuàng)新：在"探究彈力與彈簧伸長的關系,并測定彈簧的勁度系數(shù)"的實驗中,實驗裝置如圖.所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應的彈簧總長度．<1>有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在如坐標圖中,請作出F-L圖線．<2>由此圖線可得出的結論是______________________________________．該彈簧的原長為L0＝______cm,勁度系數(shù)k＝________________________N/m.<3>試根據(jù)以上該同學的實驗情況,請你幫助他設計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格．<不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)><4>該同學實驗時,把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較．優(yōu)點在于：___________________________________________________________；缺點在于：____________________________________________________________.解析<1>如圖<2>在彈性限度內(nèi),彈力和彈簧的伸長量成正比1025<3>如下表次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/<×10－2m>避免彈簧自身所受重力對實驗的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差實驗三驗證力的平行四邊形定則必會內(nèi)容：1.等效思想：使一個力的作用效果和兩個力和的作用效果相同,就是使同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點O,即伸長量相同,所以為和的合力,作出力的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則作出力和的合力F的圖示,比較、在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同．2．使用彈簧測力計前,要先觀察指針是否指在零刻度處,若指針不在零刻度處,要設法調(diào)整指針,使之指在零刻度處．再將兩個彈簧測力計的掛鉤鉤在一起,向相反方向拉,如果兩個示數(shù)相同方可使用．3．在同一次實驗中,使橡皮條拉長時結點的位置一定要相同．實驗時需記錄節(jié)點位置,和力的大小、方向。4．用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時,夾角不宜太大也不宜太小,在60°～100°之間為宜．5．在同一實驗中,畫力的圖示選定的標度要相同,并且要恰當選定標度,使力的圖示稍大一些．例：某同學在做"互成角度的兩個力的合成"的實驗時,利用坐標紙記下了橡皮筋的結點位置O點以及兩只彈簧測力計拉力的大小和方向,如圖<a>所示．<1>試在圖<a>中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示,并用F表示此力．<2>有關此實驗,下列敘述正確的是________．A．兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大B．橡皮筋的拉力是合力,兩彈簧測力計的拉力是分力C．兩次拉橡皮筋時,需將橡皮筋結點拉到同一位置O,這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同D．若只增大某一只彈簧測力計的拉力大小而要保證橡皮筋結點位置不變,只需調(diào)整另一只彈簧測力計拉力的大小即可<3>圖<b>所示是甲和乙兩位同學在做以上實驗時得到的結果,其中哪一個比較符合實驗事實？<力F′是用一只彈簧測力計拉時的圖示>．答_________________________________________________________________.<4>在以上比較符合實驗事實的一位同學中,造成誤差的主要原因是：<至少寫出兩種情況>答__________________________________________________________________.解析<1>以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,其對角線OF即為所求的合力<如圖所示>．<2>兩只彈簧測力計的拉力與橡皮筋的拉力的合力為零,它們之間不是合力與分力的關系,B錯誤；結點位置不變,合力不變,當一只彈簧測力計的拉力大小改變時,另一只彈簧測力計的拉力的大小和方向必須都改變,故D錯誤；正確的選項只有A、C.<3>用平行四邊形定則求出的合力可以與橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只彈簧測力計拉結點的拉力與橡皮筋拉力一定在同一直線上,故甲同學實驗得到的結果符合實驗事實．<4>①F1的方向比真實方向偏左；②F2的大小比真實值偏小且方向比真實方向偏左；③作圖時兩虛線沒有分別與F1線和F2線平行．<任選其二>實驗創(chuàng)新：.有同學利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個光滑的滑輪A和B,將繩子打一個結點O,每個鉤碼的重量相等,當系統(tǒng)達到平衡時,根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3,回答下列問題：<1>改變鉤碼個數(shù),實驗能完成的是<>．A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2,N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3,N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)N1＝3,N2＝4,N3＝5<2>在拆下鉤碼和繩子前,最重要的一個步驟是<>．A．標記結點O的位置,并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質量<3>在作圖時,你認為圖下中________是正確的．<填"甲"或"乙">解析<1>實驗中的分力與合力的關系必須滿足：|F1－F2|<F3<F1＋F2,因此B、C、D選項是可以的．<2>A<3>甲實驗中F3是豎直向下的．答案<1>BCD<2>A<3>甲實驗四驗證牛頓運動定律必會內(nèi)容：1、控制變量法：保持作用力不變,確定加速度與質量的大小關系；保持質量不變,探究加速度跟合外力的關系；作出a－F圖象和a－eq\f<1,M>圖象,確定其關系．2．在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點的紙帶運動．3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出．只有如此,小車受到的拉力才可視為等于小盤和砝碼的總重力．4．改變拉力和小車質量后,每次開始時小車應盡量靠近打點計時器,并應先接通電源,再放開小車,且應在小車到達滑輪前按住小車．5．作圖象時,要使盡可能多的點分布在所作直線上,不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側．例：在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質量M間的關系時,采用如圖所示的實驗裝置．小車及車中的砝碼質量用M表示,盤及盤中的砝碼質量用m表示．<1>當M與m的大小關系滿足________時,才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．<2>某一組同學先保持盤及盤中的砝碼質量m一定來做實驗,其具體操作步驟如下,以下做法正確的是________．A．平衡摩擦力時,應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力C．實驗時,先放開小車,再接通打點計時器的電源D．用天平測出m以及小車質量M,小車運動的加速度可直接用公式a＝eq\f<mg,M>求出解析<1>實驗中的實際加速度為a＝eq\f<mg,M＋m>,實驗時把mg當成對M的拉力,即忽略m對加速度的影響,使加速度約為a＝eq\f<mg,M>,顯然需m?M.