2020年高考物理二轮精准备考复习讲义
第七部分 实验
第十七讲 力学实验专题
一、理清单，记住干
1．系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差．系统误差总是同样偏大或偏小．系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小．
2．偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差．偶然误差表现为重复做同一实验时总是时而偏大时而偏小．偶然误差可用多次测量取平均值或作图的方法来减小．
3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字．有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字．
4．利用纸带求瞬时速度的方法
在匀变速直线运动中，利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解．
测出与第n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离xn和xn＋1，由公式vn＝算出．
5．利用纸带求加速度的方法
(1)利用a＝求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a.
(2)利用v t图象求解：画出v t图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度．
(3)利用光电门求加速度
若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝.
二、研高考，探考情
究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________点。在打出C点时物块的速度大小为________ m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________ m/s2(保留2位有效数字)。
【2019·全国卷Ⅱ】如图a，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：
(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝__________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。
(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图b所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2，可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为____________(结果保留2位小数)。
【2019·全国卷Ⅲ】甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________。(填正确答案标号)
A．米尺 B．秒表 C．光电门 D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝________ m/s2。(保留两位有效数字)
【2018·全国卷Ⅰ】如图a，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。
现要测量图a中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图b所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留三位有效数字)。
【2019·江苏高考】某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。
(1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：
A．电磁打点计时器
B．电火花打点计时器
为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)。
(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)。
(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图2所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA＝________ m/s。
(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用ΔEk＝Mv算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g。实验中，小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W＝mgL算出。多次测量，若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理。
三、考情揭秘
1.常规实验：立足教材，侧重考查完成实验的能力。主要涉及基本仪器的使用(含读数)、实验原理和测量方法的理解、实验条件的控制、实验步骤的编排，以及实验数据的处理、实验误差的分析。
2创新实验：“新”可以更加有效地考查学生分析问题的能力，区分度也加大了。主要表现在：(1)实验器材的等效与替换，如用气垫导轨代替长木板、光电门和频闪照相机代替打点计时器等。(2)实验结论的拓展与延伸，如通过实验装置测出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求动摩擦因数等。(3)试题情景的设计与创新。
思想方法：等效替代法、图象法、平均值法、列表法、逐差法、控制变量法。
应考策略：1．熟知各种器材的特性，重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法，灵活运用图象与表格分析处理实验数据．
2．熟悉课本上的实验，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．
四、定考点，定题型
超重点突破1基本仪器的使用与读数
游标卡尺(不估读) | (1)读数：测量值＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)． (2)常用精确度：10分度游标，精度0.1 mm； 20分度游标，精度0.05 mm； 50分度游标，精度0.02 mm |
螺旋测微器(需估读) | 测量值＝固定刻度＋可动刻度(带估读值)×0.01 mm |
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．
(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．游标卡尺读数不估读．
(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错
(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出．
【例1】(2019·汉中第一次检测)(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是________(选填“图甲”或“图乙”)。
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图丙所示，则此示数为________mm。
(3)在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为50 Hz，打出一段纸带如图丁所示。打下计数点2时，测得的瞬时速度v＝________m/s。
发布评论