A版高考物理一轮复习考点考法第14章力学实验.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第,14,章 力学实验,实验一 研究匀变速直线运动,实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系,实验三 验证力的平行四边形定则,力学基本仪器的使用,实验五 探究动能定理,实验六 验证机械能守恒定律,实验七 验证动量守恒定律,实验四 验证牛顿运动定律,力学基本仪器的使用,必备知识 全面把握,核心方法 重点突破,考法,1,刻度尺的读数,考法,2,弹簧测力计及其使用,考法,3,停表,考法,4,打点计时器,必备知识 全面把握,1,毫米刻度尺,定义：,长度测量的基本工具是刻度尺，其分度值一般为,1 mm(,此时叫作毫米刻度尺,),毫米刻度尺可精确读到毫米位、估读到,mm,位,(,能读取十分之几毫米,),读数若以,mm,为单位，则小数点后有,1,位有效数字，读数时估读的,“,0,”,不能舍弃,2,弹簧测力计,(1),原理：根据胡克定律,F,kx,，在弹性限度内，由于弹力的大小与弹簧的形变量成正比，所以弹簧测力计的刻度线是均匀的,(2),注意事项：,所测力不要超过弹簧测力计的量程；,实际测量时，要使弹簧测力计内弹簧的伸长方向跟拉力的方向在一条直线上；,读数时眼睛要正视刻度,必备知识 全面把握,3,停表,(1),外壳按钮：使指针启动、停止和回零,(2),表盘刻度：如图所示，长针是秒针，指示大圆周的刻度，其分度值一般是,0.1 s,，秒针转一圈是,30 s,；短针是分针，其常见分度值为,0.5 min.,4,打点计时器,打点计时器是利用交流电驱动振针振动,(,或产生电火花,),，在纸带上留下点迹的仪器根据打点频率和交流电频率相等，可以从点的数目上算出对应的时间,力学基,本仪器,的使用,核心方法重点突破,考法,1,刻度尺的读数,河南南阳一中,2016,模拟,探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，打出了一条纸带从比较清晰的点起，每,5,个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示从图中所给的刻度尺上读出,A,、,B,两点间的距离,s,1,_,cm,.,例,1,【解析】,刻度尺的分度值是,1,mm,，读数应包括准确值和估计值，,A,点对应,1.00,cm,，,B,点对应,1.70,cm,，则,A,、,B,两点间的距离,s,1,1.70,cm,1.00,cm,0.70,cm,.,【答案】,0.70,用刻度尺测量时需要注意：,(1),要使刻度尺的刻度线紧贴被测物体，眼睛应正对刻度线读数，以避免视差,(2),用零刻度线在端头的刻度尺测量时，为了防止因端头磨损而产生误差，常选择刻度尺上的某一整刻度线为测量起点，测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的读数之差,【答案】,见解析,例,1,考法,2,弹簧测力计及其使用,安徽江淮名校,2016,联考,某同学用如图所示的实验装置验证力的平行四边形定则弹簧测力计,A,挂于固定点,P,，下端用细线挂一重物,M.,弹簧测力计,B,的一端用细线系于,O,点，手持另一端向左拉，使结点,O,静止在某位置分别读出弹簧测力计,A,和,B,的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录,O,点的位置和拉线的方向,例,2,(1),本实验用的弹簧测力计示数的单位为,N,，图中,A,的示数为,_,N,.,(2),下列不必要的实验要求是,_(,请填写选项前对应的字母,),A,应测量重物,M,所受的重力,B,弹簧测力计应在使用前校零,C,拉线方向应与木板平面平行,D,改变拉力，进行多次实验，每次都要使,O,点静止在同一位置,例,2,【解析】,(1),弹簧测力计上每,1,N,被分成,5,格，则,1,格就表示,0.2,N,指针落在,3,N,到,4,N,的第,3,格处，所以读数为,3.6,N,.,(2),实验通过作出三个力的图示来验证力的平行四边形定则，因此重物的重力必须要知道，选项,A,正确；弹簧测力计在使用前必须校零，选项,B,正确；拉线方向必须与木板平面平行，这样才能确保力的大小和方向的准确性，选项,C,正确；多次实验时没有必要保持,O,点每次都在同一位置，选项,D,错误，符合题意,【答案】,(1)3.6,(2),D,【答案】,见解析,例,2,考法,3,停表,浙江富阳,2016,期末,在做,“,探究单摆周期与摆长的关系,”,的实验中，用游标卡尺测得摆球的直径如图甲，可读得摆球直径,d,_,mm,；用停表测得单摆完成,n,次全振动的时间如图乙所示，则停表的示数,t,_,s,.,例,3,【解析】,由图甲所示游标卡尺可知，主尺的示数是,19,mm,，游标尺的示数是,7,0.1,mm,0.7,mm,，则摆球直径,d,19,mm,0.7,mm,19.7,mm,.,停表大盘读数为,30,s,，小盘读数为,22.0,s,，总读数为,52.0,s,.,【答案】,19.7,52.0,【说明】,实验室里常用的计时工具是停表,(,机械停表和电子停表,),，电子停表的准确值可以达到,0.01,s,.,“,机械停表,”,又称秒表，由暂停按钮、发条柄头、指针等组成,机械停表在读数时，要分别读出分,(,小盘：转一圈是,15,分钟,),和秒,(,大盘：转一圈为,30,s,或,60,s,),，并将它们相加它的准确值为,0.1,s,.,【答案】,见解析,例,3,考法,4,打点计时器,广东台山,2016,联考,电磁打点计时器是一种使用,_,电源的计时仪器，它的工作电压是,_,V,，当电源频率是,50,Hz,时，它每隔,_,s,打一次点，打点时应先,_,，再,_,例,4,【解析】,电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压是,4,6,V,，当电源频率是,50,Hz,时，它每隔,0.02,s,打一次点，打点时先接通电源，再释放纸带,【答案】,交流460.02接通电源释放纸带,例,4,第,14,章,必备知识 全面把握,核心方法 重点突破,考法,5,实验原理和实验步骤,考法,6,利用匀变速直线运动测定动摩擦因素,考法,7,光电门的应用,考法,8,利用其他方法研究匀变速直线运动,实验,1,研究匀变速直线运动,必备知识 全面把握,1,实验目的,(1),练习使用打点计时器，学会用打过点的纸带研究物体的运动,.,(2),掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法,(3),测定匀变速直线运动的加速度,(4),能正确分析纸带，用图像法和逐差法处理数据,必备知识 全面把握,2,实验原理,测定物体做匀变速直线运动最基本的是测出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数据进行处理,如图所示，从计数点,“,0,”,开始每隔,4,个点记一个计数点,x,1,，,x,2,，,，,x,n,是相邻两计数点间的距离,x,是两个连续相等的时间内的位移之差，即,x,1,x,2,x,1,，,x,2,x,3,x,2,，,.,T,是两个相邻计数点间的时间间,隔,由运动学公式,x,1,v,0,T,aT,2,，,x,2,v,1,T,aT,2,，,x,3,v,2,T,aT,2,，得,x,x,2,x,1,aT,2,，,T,是恒量，当,a,为恒量时，,x,也为恒量，即做匀变速直线运动的物体的,x,必为恒量，它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件若物体做匀变速直线运动，其判断条件是：,(1),x,x,2,x,1,x,3,x,2,x,n,x,n,1,恒量；,(2),x,2,x,1,(,x,1,为从开始运动到第一个计数点之间的距离,),必备知识 全面把握,3,实验器材,打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线,必备知识 全面把握,4,实验步骤,(1),把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路；再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验装置如图所示,(2),把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复多次,(3),从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打,5,个点的时间作为时间的单位，即,T,0.02,5,s,0.1,s,，把选好的开始点记为,0,，第六个点作为计数点,1,，依次标出记数点,2,、,3,、,4,、,5,、,6.,两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记为,x,1,，,x,2,，,，,x,6,.,必备知识 全面把握,5,由纸带求物体加速度的方法,(1),逐差法：根据,x,4,x,1,(x,4,x,3,),(x,3,x,2,),(x,2,x,1,),3a,1,T,2,，同理有,x,5,x,2,x,6,x,3,3a,2,T,2,，求出,a,1,，,a,2,，,，再算出,a,1,，,a,2,，,的平均值，这就是我们所求的匀变速直线运动的加速度,(2)v,t,图像法：由公式可得,v,n,，即,v,1,，由公式求得物体在打点,1,，点,2,，,，点,n,时的瞬时速度,(,注：点,1,，点,2,，,，点,n,为计数点,),，再作出,v,t,图像,(,如图,),，图线的斜率即为该物体做匀变速直线运动的加速度,必备知识 全面把握,6,注意事项,(1),调整滑轮架的角度，使纸带、细绳与木板面平行,(2),实验时，应让小车从靠近打点计时器处开始运动,(3),应先接通电源，待计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时，应及时断开电源然后取下纸带,(4),要在钩码落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码,(5),要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡块，防止小车掉在地上或撞坏滑轮,(6),牵引小车的钩码个数要适当，使小车的加速度适当大些，可以减小长度的测量误差，选纸带上的计数点时，以能在约,50,cm,的纸带上清楚地取出,7,8,个计数点为宜,(7),纸带运动时，不要让纸带与打点计时器的限位孔之间存在摩擦,(8),从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，适当选取计数点,实验,1,核心方法 重点突破,考法,5,实验原理和实验步骤,例,1,A,细线必须与长木板平行,B,先接通电源再释放小车,C,小车的质量远大于钩码的质量,D,平衡小车与长木板间的摩擦力,【注】,实验中考查最多的是求某点的瞬时速度和物体加速度,以及判断物体是否做匀变速直线运动,天津理综,2016,9(2),，,12,分,某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动,实验中，必要的措施是,_,他实验时将打点计时器接到频率为,50 Hz,的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示,(,每相邻两个计数点间还有,4,个点，图中未画出,),s,1,3.59 cm,，,s,2,4.41 cm,，,s,3,5.19 cm,，,s,4,5.97 cm,，,s,5,6.78 cm,，,s,6,7.64 cm.,则小车的加速度,a,_m/s,2,(,要求充分利用测量的数据,),，打点计时器在打,B,点时小车的速度,v,B,_,m/s,(,结果均保留两位有效数字,),例,1,【解析】,为了减小误差，细线必须与长木板平行，选项,A,正确；凡是使用打点计时器的实验，都是先接通电源后释放纸带，选项,B,正确；本实验无须满足小车的质量远大于钩码的质量，也无须平衡摩擦力，选项,C,、,D,错误,根据逐差法得加速度,a,0.80 m/s,2,，打点计时器打,B,点时小车的速度,v,B,0.40,m/s,.,【答案】,AB,0.80,0.40,【反思】本实验的原理是通过测量得到相等时间内物体的不同位移，从而求出加速度进行考查时，题目在时间的测量上以及数据处理的方面都比课本实验有所变化和提高比如使用频闪照相闪光时间间隔相等的特点代替打点计时器，或者直接使用光电门测物体以不同速度经过光电门的时间来求得加速度等,【答案】,见解析,例,1,一般给出纸带，要求根据纸带判断物体做什么运动，或者判断物体是否做匀变速直线运动，解决方法一般是：首先确定相邻两计数点间的距离,x,1,，,x,2,，,x,3,，,，,x,n,，据此求出位移差,x,，,x,1,x,2,x,1,，,x,2,x,3,x,2,，,x,3,x,4,x,3,，,，,x,n,x,n,1,x,n,.,若,x,1,x,2,x,3,x,n,，则表示物体做匀变速直线运动,1,物体运动情况判断,一般给出纸带及相关数据，要求计算打某些点,(,两端点除外,),的瞬时速度首先确定相邻两计数点间的距离,x,1,，,x,2,，,x,3,，,，,x,n,和相邻两计数点间的时间间隔,T,，根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解：,v,1,，,v,2,，,，,v,n,.,如图：,v,B,.,2.,速度的计算方法,(1),选择一条点迹清晰的理想纸带适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔,T,.,要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即每,5,个点取一个计数点，时间间隔为,T,0.02,5 s,0.1 s.,(2),测距离时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算,a,时要注意用逐差法，以减小误差,(3),计算打某计数点的瞬时速度和加速度时，注意两点：长度单位要换算成国际单位制单位；,计算结果要与题中要求的有效数字位数吻合,3.,处理实验数据时，注意以下几点,考法,6,利用匀变速直线运动测定动摩擦因数,课标全国,2015,22,，,6,分,某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为,50,Hz,，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离,例,2,(1),物块下滑时的加速度,a,_,m,/,s,2,，打,C,点时物块的速度,v,C,_,m,/,s,；,(2),已知重力加速度大小为,g,，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是,_(,填正确答案标号,),A,物块的质量,B,斜面的高度,C,斜面的倾角,【注】,在研究匀变速直线运动的实验中，往往要求根据纸带数据求出加速度，在此基础上结合牛顿第二定律，测出物体间的动摩擦因数，试题难度不大,【解析】,(1),由逐差法可得，,a,3.25,m,/,s,2,；在匀变速直线运动中，由,得，,v,C,1.79,m,/,s,.,(2),斜面上物块的加速度,a,g,sin,g,cos,，可知选项,C,正确,【答案】,(1)3.25,1.79,(2),C,【反思】,(1),处理此类实验的关键有两点：一是巧妙利用纸带，求出物体运动的加速度；二是对物体进行受力分析，根据实际情况列出牛顿第二定律的方程，求出动摩擦因数,.,(2),求解动摩擦因数要注意三个问题：一是会利用逐差法计算出加速度；二是正确进行受力分析,例,2,考法,7,光电门的使用,课标全国,2017,22,，,6,分,某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器,例,3,实验步骤如下：,如图,(a),，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；,当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间,t,；,用,s,表示挡光片沿运动方向的长度,如图,(b),所示,，,v,表示滑块在挡光片遮住光线的,t,时间内的平均速度大小，求出,v,；,【注】,光电门利用物体经过光电门时遮光片挡光，记录下通过的时间由于遮光片很窄，可以用遮光片宽度除以时间作为物体通过时的瞬时速度由此可以来求解一些有关速度和加速度的问题,.,例,3,将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤,、,；,多次重复步骤,；,利用实验中得到的数据作出,v,t,图，如图,(c),所示,完成下列填空：,(1),用,a,表示滑块下滑的加速度大小，用,v,A,表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则,v,与,v,A,、,a,和,t,的关系式为,v,_,(2),由图,(c),可求得，,v,A,_cm/s,，,a,_cm/s,2,.(,结果保留,3,位有效数字,),【解析】,(1),t,时间内的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度，所以,v,v,A,a,.,(2),图,(c),的纵截距等于,v,A,，由图可知,v,A,52.1 cm/s,，图,(c),中直线的斜率,k,，,k,8.125 cm/s,2,，所以,a,16.3 cm/s,2,.,【答案】,(1),v,A,a,(2)52.1,16.3,例,3,例,4,大纲全国,2014,22,，,6,分,现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是,10,Hz,；通过斜面上固定的刻度尺读取的,5,个连续影像间的距离依次为,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,.,已知斜面顶端的高度,h,和斜面的长度,s.,数据如下表所示重力加速度大小,g,取,9.80,m,/,s,2,.,单位：,cm,x,1,x,2,x,3,x,4,h,s,10.76,15.05,19.34,23.65,48.00,80.00,根据表中数据,，,完成下列填空：,(1),物块的加速度,a,_,m,/,s,2,(,保留三位有效数字,),(2),因为,_,，,可知斜面是粗糙的,【解析】,(1),根据逐差法可求得物块的加速度为,a,4.30,m,/,s,2,.(2),若斜面是光滑的，小物块下滑的加速度为,a,5.88,m,/,s,2,，由于物块的加速度,a,小于物块沿光滑斜面下滑的加速度,a,，所以斜面是粗糙的,【答案】,(1)4.30,(2),物块加速度小于,5.88,m,/,s,2,(,或：物块加速度 小于物块沿光滑斜面下滑时的加速度,）,例,4,课标全国,2017,22,，,5,分,某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制,“,滴水计时器,”,计量时间实验前，将该计时器固定在小车旁，如图,(,a,),所示实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图,(,b,),记录了桌面上连续的,6,个水滴的位置,(,已知滴水计时器每,30,s,内共滴下,46,个小水滴,),例,5,(1),由图,(,b,),可知，小车在桌面上是,_(,填,“,从右向左,”,或,“,从左向右,”,),运动的,(2),该小组同学根据图,(,b,),的数据判断出小车做匀变速运动小车运动到图,(,b,),中,A,点位置时的速度大小为,_,m,/,s,，加速度大小为,_,m,/,s,2,.(,结果均保留,2,位有效数字,),【解析】,(1),小车受到摩擦力作用做减速运动，水滴间距离逐渐减小，故小车从右向左运动,(2),滴水的时间间隔,T,s,s,，小车运动到,A,点时的速度,v,m,/,s,0.19,m,/,s,，小车的加速度,a,m,/,s,2,0.037,m,/,s,2,.,【答案】,(1),从右向左,(2)0.19,0.037,【反思】,利用频闪法或其他代替打点计时器的计时方法，数据处理与纸带是类似的，都是具有相同的时间间隔；计算瞬时速度的方法：某一过程中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，即,v,n,.,求加速度的方法：原理为,x,aT,2,，如果有多段数据，且,x,2,x,1,，,x,3,x,2,，,x,4,x,3,，不相等，一般采用逐差法，如,a,.,例,5,第,14,章,实验,2,探究弹力与弹簧伸长的关系,必备知识 全面把握,核心方法 重点突破,考法,9,实验步骤和数据处理,考法,10,图像法分析实验数据,考法,11,杨氏模量的考查,必备知识 全面把握,1,实验目的,(1),探究弹力与弹簧形变量的关系,(2),学会利用图像法研究两个物理量之间的关系,2,实验原理,弹簧因受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和受到的拉力,大,小相等，弹簧的伸长量越大，弹力也就越大可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，用刻度尺测量弹簧的伸长量,3,实验器材,弹簧、铁架台、铁夹、刻度尺、钩码,必备知识 全面把握,5.,数据处理,本实验进行数据处理时，可以采取写出曲线所代表的函数表达式的方式，也可以采取画F(弹力)x(伸长量)图像的方式，两种方式均可充分说明弹簧的弹力与弹簧伸长量之间的关系,6,实验结论,弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长,(,或缩短,),的长度成正比，即,F,kx.,比例系数,k,叫作弹簧的劲度系数,必备知识 全面把握,7,注意事项,(1),胡克定律的适用范围是弹簧在弹性限度内，所以在弹簧下悬挂钩码的重力不要太大，以防超过弹簧的弹性限度,(2),每次所挂钩码的质量差稍大一些，从而使坐标系上描的点间距稍大些，这样作出的图线更精确,(3),测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差,(4),胡克定律中的,x,是指弹簧的形变量，不是指弹簧的总长，测量时应特别注意,8,误差分析,本实验误差的主要来源于读数误差和作图误差，读数时眼睛一定要平视，要按照规定正确读数和记录,实验,2,核心方法 重点突破,考法,9,实验步骤和数据处理,【注】,本实验中测量弹簧原长时必须竖直悬挂静止后再测量长度，否则弹簧自身的重力会使弹簧伸长，从而影响测量弹簧受力后对应的伸长量,福建理综,2015,19(1),，,6,分,某同学做,“,探究弹力和弹簧伸长量的关系,”,的实验,图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为,7.73,cm,；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量,l,为,_,cm,.,例,1,例,1,本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是,_(,填选项前的字母,),A,逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码的总重,B,随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重,图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量,l,与弹力,F,的关系图线，图线的,AB,段明显偏离直线,OA,，造成这种现象的主要原因是,_,【解析】,由图乙可知，弹簧长度为,14.66,cm,，因此弹簧伸长量为,l,14.66,cm,7.73,cm,6.93,cm,.,规范的做法是逐一增挂钩码，记录每增加一个钩码标尺的刻度值和对应的钩码质量，按这样的规律增加钩码容易探究弹力与伸长量的关系，而且不会一开始就超过弹簧的弹性限度，才能继续后面的实验，如果随意增加钩码，可能会造成一开始就超过弹簧的弹性限度，使后面实验无法进行,超过弹簧的弹性限度时，弹簧弹力与伸长量不再成正比关系，会造成图线偏离直线,OA,的现象,【答案】,6.93(6.92,6.94),A,超过弹簧的弹性限度,例,1,在,“,探究弹力与弹簧伸长的关系,”,中，首先要找到该实验的基本实验原理，然后围绕这个原理出发，结合实验步骤，利用胡克定律,F,kx,求解,应注意以下几个问题：,(1),每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等,(2),在弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的弹性限度,(3),测量有关长度时，应区别弹簧原长,l,0,、实际总长,l,及伸长量,x,三者之间的不同，明确三者之间的关系,(4),记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位,(5),测弹力和长度时，注意按读数原则读，注意有效数字的位数如：毫米刻度尺要读到,0.1,mm,.,考法,10,图像法分析实验数据,课标全国,2014,23,，,9,分,某实验小组探究弹簧的劲度系数,k,与其长度,(,圈数,),的关系实验装置,甲,如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，,7,个指针,P,0,、,P,1,、,P,2,、,P,3,、,P,4,、,P,5,、,P,6,分别固定在弹簧上距悬点,0,、,10,、,20,、,30,、,40,、,50,、,60,圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，,P,0,指向,0,刻度设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为,x,0;,挂有质量为,0.100,kg,的砝码时，各指针的位置记为,x.,测量结果及部分计算结果如下表所示,(n,为弹簧的圈数，取重力加速度为,9.80,m,/,s,2,),已知实验所用弹簧总圈数为,60,，整个弹簧的自由长度为,11.88,cm,.,例,2,P,1,P,2,P,3,P,4,P,5,P,6,x,0,(,cm,),2.04,4.06,6.06,8.05,10.03,12.01,x,(cm),2.64,5.26,7.81,10.30,12.93,15.41,n,10,20,30,40,50,60,k(,N,/,m,),163,56.0,43.6,33.8,28.8,1/k(,m,/,N,),0.006 1,0.017 9,0.022 9,0.029 6,0.034 7,(1),将表中数据补充完整：,_,，,_,(2),以,n,为横坐标,，,1/k,为纵坐标,，,在图乙给出的坐标纸上画出,1/k,n,图像,(3),图乙中画出的直线可以近似认为通过原点若从实验中所用的弹簧截取圈数为,n,的一段弹簧,，,该弹簧的劲度系数,k,与其圈数,n,的关系表达式为,k,_,N,/,m,；该弹簧的劲度系数,k,与其自由长度,l,0,(,单位为,m,),的关系表达式为,k,_,N,/,m,.,(3),由图线可得其斜率为 故直线满足 ，即,k,N/m(,在 之间均可,),由于,60,匝弹簧总长度为,11.88 cm,，则,n,匝弹簧的长度,l0,满足,代入,N/m,，得,N/m(,在 之间均可,),【答案】,(1)81.7,0.012 2,(2),如图所示,(3),N/m,(,在 之间均可,),N,/,m,(,在 之间均可,),【解析】,(1),N,/,m,81.7,N,/,m,，故,m,/,N,0.012 2,m,/,N,.,(2)1/k,n,图像如图所示,例,2,【点拨】,例,2,(1),根据测量数据，画出弹力与弹簧伸长量的关系图线，或弹力与弹簧长度的关系图线，图线的斜率表示弹簧的劲度系数弹力与弹簧长度的关系图线在横轴上的截距为弹簧的原长,(2),根据钩码质量与弹簧伸长量的关系图线，或钩码质量与弹簧长度的关系图线，得出弹簧的劲度系数和弹簧原长,(3),利用图像处理实验数据要做到三个明确：一是明确图像斜率的求法；二是明确各物理量的单位要统一；三是明确所画的点不一定正好都落在同一条直线上，但要使点均匀分布在直线两侧,考法,11,杨氏模量的考查,江西师大附中,2017,模拟,橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量,x,与弹力,F,成正比，即,F,kx,，,k,的值与橡皮筋未受到拉力时的长度,L,、横截面积,S,有关，理论与实践都表明,k,Y,，其中,Y,是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量,(1),在国际单位制中，杨氏模量,Y,的单位应该是,A,N,B,m,C,N,/,m,D,Pa,例,3,(2),有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量,Y,的值首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度,L,20.00,cm,，利用测量工具,a,测得橡皮筋未受到拉力时的直径,D,4.000,mm,，那么测量工具,a,应该是,_,(3),作出橡皮筋受到的拉力,F,与伸长量,x,的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数,k,_,N,/,m,.,(4),这种橡皮筋的,Y,值等于,_,(Y,的数值保留一位有效数字,),【解析】,例,3,(1),根据表达式 得，已知,k,的单位是,N,/,m,，,L,的单位,m,，,S,的单位是,m,2,，所以,Y,的单位是,N,/,m,2,，也就是,Pa,，,D,正确,(2),由读数精确到,0.001,mm,，可知测量橡皮筋未受到拉力时的直径用的是螺旋测微器,(3),根据,F,kx,可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数大小为,k,N,/,m,312.5,N,/,m,.,(4),根据 可得,Pa,5,10,6,Pa,.,【答案】,(1),D,(2),螺旋测微器,(3)312.5,(4)5,10,6,Pa,第,14,章,实验,3,验证力的平行四边形定则,必备知识 全面把握,核心方法 重点突破,考法,12,对作图，实验结论及实验设计的考查,考法,13,变换实验器材，步骤，数据的处理方法,必备知识 全面把握,1,实验目的,验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则,2,实验原理,如图所示，将橡皮条一端固定，用互成角度的两个力,F,1,、,F,2,拉橡皮条，记下结点位置,O,，结点受三个共点力作用而处于平衡状态，则,F,1,、,F,2,的合力必与橡皮条的拉力平衡；改用一个拉力,F,，使结点仍到,O,点，则,F,必与,F,1,、,F,2,的合力等效，以,F,1,、,F,2,为邻边作平行四边形求出合力,F,，比较,F,与,F,的大小和方向，以验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则,必备知识 全面把握,3,实验器材,方木板、白纸、弹簧测力计两只、三角板、刻度尺、图钉若干、,细芯铅笔、橡皮条、细绳套两个,4,实验步骤,(,1),用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上,(2),用图钉把橡皮条的一端固定在,A,点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套,必备知识 全面把握,(3),用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置,O.,如图所示，记录两只弹簧测力计的读数，用铅笔描下,O,点的位置及此时两个细绳套的方向,(4),用铅笔和刻度尺从结点,O,沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数,F1,、,F2,的力的图,示，并以,F1,和,F2,为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过,O,点画平行四边形的对角线，即为合力,F,的图示,(5),只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置,O,，记下弹簧测力计的读数,F,和细绳套的方向，用刻度尺从,O,点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力,F,的图示,(6),比较一下，力,F,与用平行四边形定则求出的合力,F,的大小和方向,(7),改变两个力,F1,、,F2,的大小和夹角，重复实验两次,必备知识 全面把握,5,注意事项,(1),同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是将两只弹簧测力计钩好后对拉，若两只弹簧测力计在对拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换直至相同为止，使用时弹簧测力计要与木板面平行,(2),在同一实验中，结点,O,的位置一定要相同,(3),在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差,(4),用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，角度不宜太大也不宜太小，以,60,100,为宜,(5),画力的图示时，应选定适当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力,(6),由作图法得到的,F,和实际测得的,F,不可能完全相同，但在误差允许的范围内,F,和,F,相同即可认为是定则得到验证,实验,3,核心方法重点突破,考法12对作图、实验结论及实验设计的考查,验证力的平行四边形定则是高中物理中最重要的力学实验，它涉及弹簧测力计的使用和物理学上分析问题常用的作图法，本实验主要考查读出弹簧测力计的示数，根据平行四边形定则作出合力，比较合力,F,与用一个弹簧测力计时力,F,大小、方向的关系，实验注意事项，实验操作规范等。,例,1,山东理综,2015,21,，,10,分,某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则,实验步骤：,将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向,甲,乙,如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为,O,1,、,O,2,，记录弹簧秤的示数,F,，测量并记录,O,1,、,O,2,间的距离,(,即橡皮筋的长度,l,),每次将弹簧秤示数改变,0.50 N,，测出所对应的,l,，部分数据如下表所示,：,例,1,F,/N,0,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50,l,/cm,l,0,10.97,12.02,13.00,13.98,15.05,找出,中,F,2.50 N,时橡皮筋两端的位置，重新标记为,O,、,O,，橡皮筋的拉力记为,F,OO,.,在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到,O,点，将两笔尖的位置标记为,A,、,B,，橡皮筋,OA,段的拉力记为,F,OA,，,OB,段的拉力记为,F,OB,.,完成下列作图和填空：,(1),利用表中数据在图丙给出的坐标纸上画出,F,l,图线，根据图线求得,l,0,_cm.,(2),测得,OA,6.00 cm,，,OB,7.60 cm,，则,F,OA,的大小为,_N.,(3),根据给出的标度，在图丁上作出,F,OA,和,F,OB,的合力,F,的图示,(4),通过比较,F,与,_,的大小和方向，即可得出实验结论,丙,丁,【解析】,例,1,(1),作出,F,l,图像，根据表格数据可知，力,F,为零时，橡皮筋长度即为,l,0,，由图戊可得,l,0,为,10.0 cm.,(2),由图戊可求得图像斜率即橡皮筋的劲度系数,k,50.0 N/m,，根据,OA,、,OB,长度可求橡皮筋中的弹力,F,k,l,50.0,(6.00,7.60,10.0),10,2,N,1.80 N,，即,F,OA,F,1.80 N.,(3),如图己所示,(4),在两个力和一个力作用效果相同的情况下，由平行四边形求得的力,F,和一个力,F,OO,作用时比较，即可验证平行四边形定则,【答案】,(1),如图戊所示,10.0(9.8,、,9.9,、,10.1,均正确,),(2)1.80(1.70,1.90,均正确,),(3),如图己所示,(4),F,OO,考法13变换实验器材、步骤、数据的处理方式,在验证力的平行四边形定则的实验中，试题往往避开课本中固定的实验模式，另辟蹊径，通过变换实验装置，变换操作方法，达到验证实验的目的，灵活考查学生利用课本知识解决实际问题的能力,例,2,课标全国,2017,22,，,6,分,某探究小组做,“,验证力的平行四边形定则,”,实验，将画有坐标轴,(,横轴为,x,轴，纵轴为,y,轴，最小刻度表示,1 mm),的纸贴在水平桌面上，如图,(a),所示将橡皮筋的一端,Q,固定在,y,轴上的,B,点,(,位于图示部分之外,),，另一端,P,位于,y,轴上的,A,点时，橡皮筋处于原长,(1),用一只测力计将橡皮筋的,P,端沿,y,轴从,A,点拉至坐标原点,O,，此时拉力,F,的大小可由测力计读出测力计的示数如图,(b),所示，,F,的大小为,_N.,(2),撤去,(1),中的拉力，橡皮筋,P,端回到,A,点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将,P,端拉至,O,点此时观察到两个拉力分别沿图,(a),中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为,F,1,4.2 N,和,F,2,5.6 N.,(i),用,5 mm,长度的线段表示,1 N,的力，以,O,为作用点，在图,(a),中画出力,F,1,、,F,2,的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力,F,合,；,(ii),F,合,的大小为,_N,，,F,合,与拉力,F,的夹角的正切值为,_,若,F,合,与拉力,F,的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则,【解析】,例,2,(1),由题图可知，,F,的大小为,4.0 N,；,(2)(i),根据题意画出,F,1,、,F,2,的图示，如图所示，,F,1,用长为,21 mm,的线段表示，,F,