福建省2012屆高考物理二輪專題總復(fù)習(xí)課件：專題11 第1.ppt

1、專題十一 實(shí)驗(yàn)探究,第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn),1力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分要求掌握的知識(shí)點(diǎn)有： (1)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) (2)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 (3)驗(yàn)證力的平行四邊形定則 (4)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 (5)探究動(dòng)能定理 (6)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 (7)驗(yàn)證動(dòng)量守,2力學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用非常廣泛，在七個(gè)實(shí)驗(yàn)中有五個(gè)實(shí)驗(yàn)用到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其紙帶數(shù)據(jù)分析的試題幾乎年年都考，應(yīng)引起足夠重視 力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)考查以分組或演示實(shí)驗(yàn)為背景，考查對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的領(lǐng)悟情況，靈活運(yùn)用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法完成新的實(shí)驗(yàn),(2)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理，作圖法應(yīng)用較多，用作圖法處理

2、數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，能有效地減少偶然誤差對(duì)測量結(jié)果的影響由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點(diǎn)等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系對(duì)此應(yīng)多加訓(xùn)練，熟練掌握,1通過實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 當(dāng)在豎直懸掛的彈簧下掛上鉤碼時(shí)，彈簧被拉長，產(chǎn)生向上的彈力由二力平衡條件可知，鉤碼靜止時(shí)，鉤碼的重力等于彈簧的彈力當(dāng)鉤碼重力增大時(shí)，彈力也增大，彈簧彈伸長量增大所以研究彈簧的彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系，可以轉(zhuǎn)換為探究彈簧伸長量與鉤碼重力的關(guān)系 由此可知，實(shí)驗(yàn)中需測量的量有：懸掛不同數(shù)量鉤碼時(shí)彈簧的伸長量、鉤碼的重力,【例1】通過“探究彈簧彈力與彈簧伸長長度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，我們知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力

3、F的大小與彈簧的伸長(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同已知一根原長為 L0、勁度系數(shù)為 k1的長,彈簧A，現(xiàn)把它截成長為L0和L0的B、C兩段，設(shè)B段的勁度系數(shù)為k2、C段的勁度系數(shù)為k3，關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想,圖911,甲同學(xué)：既然是同一根彈簧截成的兩段，所以，k1=k2=k3 乙同學(xué)：彈簧越短勁度系數(shù)越大，所以，k1k2k3 (1)為了驗(yàn)證猜想，可以通過實(shí)驗(yàn)來完成實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺(tái)外，還需要的器材有 _ (2)簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟 (3)圖911是實(shí)驗(yàn)得到的圖線根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度有怎樣的關(guān)系？,改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟

4、、，并求出彈簧A的勁度系數(shù)k1的平均值 按要求將彈簧A剪斷成B、C兩段，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟、.分別求出彈簧B、C的勁度系數(shù)k2 、 k3的平均值比較k1、k2、k3得到結(jié)論 (說明：不一定嚴(yán)格按以上順序答題，只要條理清楚、能完成實(shí)驗(yàn)的，都算對(duì)) (3)同一根彈簧上截下的幾段，越短的段，勁度系數(shù)越大(或越長的段，勁度系數(shù)越小),【評(píng)析】在物理學(xué)中經(jīng)常用到圖象處理物理問題用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出相關(guān)的結(jié)論是科學(xué)研究中的一種重要方法，也是高考中的重點(diǎn)內(nèi)容，近年來在高考中出現(xiàn)的幾率特別高在作圖時(shí)，應(yīng)該根據(jù)所給出的坐標(biāo)紙合理選取兩坐標(biāo)軸的標(biāo)度，使得圖線大致占滿整個(gè)區(qū)域，以便減小偶然誤差根據(jù)描出的點(diǎn)，作出平滑

5、曲線或直線，注意所畫出的線不一定過所有點(diǎn)，而是應(yīng)盡量使各點(diǎn)較均勻地分布在圖線的兩側(cè)，畫直線或曲線的過程就是取平均的過程,如圖912所示，將橡皮筋的一端固定于A點(diǎn)，另一端點(diǎn)用互成某個(gè)角度的兩個(gè)拉力F1與F2將其拉到某個(gè)位置O，換用一個(gè)拉力F替代前兩個(gè)拉力F1與F2，也把橡皮筋拉到同一位置O，此時(shí)則可以說拉力F1和F2合力的作用效果與一個(gè)力F的作用效果相同若按比例作力F1、F2、F的圖示，以F1和F2為鄰邊作平行四邊形所得的合力F與F在誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同，即可驗(yàn)證兩互成角度的共點(diǎn)力的合成遵從平行四邊形定則,2驗(yàn)證力的平行四邊形定則,由此可知，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄與測量的是：橡皮筋被拉到的位置

6、O，各次彈簧測力計(jì)拉力的大小與方向,圖912,【例2】(2011江蘇卷)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”彈簧測力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M.彈簧測力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置，分別讀出彈簧測力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向,(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為_ N. (2)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是_(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母) A應(yīng)測量重物M所受的重力 B彈簧測力計(jì)應(yīng)在使用前校零 C拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D改變拉力，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 (3)

7、某次實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)A的指針稍超出量程，請(qǐng)您提出兩個(gè)解決辦法,【解析】 (1)由測力計(jì)可讀出數(shù)據(jù)為3.6N； (2)因?yàn)橹灰狾點(diǎn)受力平衡，三個(gè)力的合力為零即可，沒有必要每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置，D項(xiàng)符合題意； (3)減小重物M的質(zhì)量，可使測力計(jì)的讀數(shù)減小，更換量程更大的測力計(jì)也可 答案：(1)3.6(2)D(3) 改變彈簧測力計(jì)B拉力的大??；減小重物M的質(zhì)量(或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計(jì)、改變彈簧測力計(jì)B拉力的方向等),3研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,(1)判斷物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 根據(jù)打點(diǎn)的紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況，一般的方法是測量每相鄰兩點(diǎn)間的距離，若相鄰兩點(diǎn)間的距離相等，則物體做勻

8、速直線運(yùn)動(dòng)；若相鄰兩點(diǎn)的距離越來越大則加速，若距離越來越小則減速，若相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差s2-s1=s3-s2=s4-s3=常數(shù)(Ds=aT2)，則可以判定物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) (2)瞬時(shí)速度v的求解方法：,【例3】某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，打出的紙帶如圖915所示(每兩點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出來)，圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離(單位：cm)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz. 根據(jù)計(jì)算可得：與紙帶上D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v=_m/s，該勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=_m/s2 .(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),(1)如圖所示，保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對(duì)小車的

9、牽引力，測出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比.,4驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,【例4】為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的器材：A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)等于砝碼和小桶的總重量請(qǐng)思考探究思路并回答下列問題：,(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取什么做法？ _. (2)在“探究加度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)繪制出a-m圖象如圖甲所示： 通過對(duì)圖象(圖918甲)的

10、觀察，可猜想在拉車F一定的情況下a與m的關(guān)系可能是：am-1、am-2、am-3等等，為了驗(yàn)證猜想，請(qǐng)?jiān)趫D918乙中作出最能直觀反映a與m之間關(guān)系的圖象,(3)在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力F圖線如圖919 ，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_.,919,【解析】(1)把木板的右端墊高，利用重力沿木板向下的分力來平衡滑動(dòng)摩擦力； (2)可以分別畫出am-1、am-2、am-3等圖象，發(fā)現(xiàn)am-1呈線性關(guān)系，這是最能直觀反映a與m之間關(guān)系的，故在圖918乙中作出am-1圖象； (3)由圖919看出

11、當(dāng)加速度為0時(shí)，F(xiàn)可以不為0，說明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分,【答案】(1)把木板的右端(或安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的那端)適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力 (2)如圖所示 (3)實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分,方法一：采用如圖所示裝置，讓小車在橡皮筋作用下彈出，使小車獲得速度后沿木板勻速滑行，當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車做的功為W，則用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)，每次橡皮筋都拉伸到同一,5探究動(dòng)能定理,方法二： (1)實(shí)驗(yàn)原理：和探究牛頓第二定律的原理相同 (2)實(shí)驗(yàn)器材： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小桶，細(xì)繩，砂，低壓交流電源，兩根導(dǎo)線，天平，

12、刻度尺，砝碼 (3)實(shí)驗(yàn)步驟及器材調(diào)整： 用天平測出小車和小桶(含砂)的質(zhì)量M和m，把數(shù)值記錄下來 把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,平衡摩擦力：在長木板不帶滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直至不掛砂桶的小車剛好在斜面上保持勻速運(yùn)動(dòng)為止 將砂桶通過細(xì)繩系在小車上，接通電源，放開小車，使小車運(yùn)動(dòng)，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼 改變砂和砂桶或小車中砝碼的質(zhì)量，更換紙帶，重復(fù)中操作,【例5】某實(shí)驗(yàn)小組采用圖9111所示的裝置探究“動(dòng)能定理”圖9111中小車中可放置砝碼實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.,9111,(2)圖9112是鉤碼質(zhì)

13、量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置,9112,表1紙帶的測量結(jié)果,(3)在小車的運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，_做正功，_做負(fù)功,(4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中Dv2=v2-v)根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是_.要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”還需測量的物理量是摩擦力和_ .,答案：(1)先接通電源，再釋放小車；斷開電源，取出紙帶 (2)5.080.50 (3)鉤碼的重力木板對(duì)小車的摩擦力 (4)系統(tǒng)某計(jì)數(shù)點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的

14、速度的平方差跟各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離成正比小車質(zhì)量 【評(píng)析】“探究動(dòng)能定理”是考試說明中規(guī)定必考部分實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)帶有“探究”標(biāo)志的實(shí)驗(yàn)之一，而實(shí)驗(yàn)與探究又是新課標(biāo)理念下對(duì)實(shí)驗(yàn)考查的特色內(nèi)容之一，因此，同學(xué)們必須注意相關(guān)實(shí)驗(yàn)題目的訓(xùn)練，要在理解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上解決相關(guān)的問題,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示在自由落體運(yùn)動(dòng)中只有重力做功時(shí)，物體的重力勢能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計(jì)算出瞬時(shí)速度v，從而驗(yàn)證物體在自由下落過程中重力勢能的減少量DEp=mgh與物體動(dòng)能的增加量DEk= mv2相等,6驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn),【例6】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，所用電

15、源的頻率為50Hz，某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示，(O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn)),根據(jù)紙帶要求計(jì)算： (1)若重錘的質(zhì)量為m，則重錘從開始下落到打B點(diǎn)時(shí)，減少的重力勢能是_J； (2)重錘下落到打B點(diǎn)時(shí)增加的動(dòng)能是_J； (3)從(1)、(2)數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是_； 產(chǎn)生誤差的主要原因是_,【評(píng)析】本實(shí)驗(yàn)的誤差來源主要是空氣阻力和摩擦阻力對(duì)紙帶和物體做功，使重力勢能的減少量大于動(dòng)能的增加量為盡量減少誤差，除了實(shí)驗(yàn)操作正確、儀器選取合理外，在計(jì)算重力勢能減少量時(shí)，重力加速度g一定不要取10m/s2，

16、沒有特殊說明要取9.8m/s2.,用如圖甲所示的裝置，讓小球m1從斜槽上某一位置滾下，與放在斜槽末端的靜止的小球m2發(fā)生正碰，根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有：,7驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn),由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知，只要小球做平拋運(yùn)動(dòng)的高度相同，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就相同，若直接用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離，只要能滿足m1OP=m1OM+m2ON，就能驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律上式中OP、OM和ON的意義如圖乙所示,【例7】(2011北京卷)如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系 (1)實(shí)驗(yàn)中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的但是，可以通過

17、僅測量_(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問題 A小球開始釋放高度 B小球拋出點(diǎn)距地面 的高度 C小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程,(2)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測量平拋射程OP.然后把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射小球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù) 接下來要完成的必要步驟是_(填選項(xiàng)前的符號(hào)),A用天平測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B測量小球m1開始釋放高度h C測量拋出點(diǎn)距地面的高度H D分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置 M 、N E測量平拋射程OM、ON (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_用(2)中測量的量表示,(4)經(jīng)測定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置到O點(diǎn)的距離如圖9118所示碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1，則p1