2019版高考物理通用版二轮复习讲义:第一部分 第三板块 第1讲 “分门别类”重温基础实验——系统方法 Word版含解析.pdf
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1、第第 1 讲讲 Error!Error! 考纲实验考纲实验高考热点高考热点 研究匀变速直线运动;探 究弹力和弹簧伸长的关系 ; 验证力 的平行四边形定则 ; 验证牛顿运动 定律;探究动能定理;验证机 械能守恒定律;验证动量守恒定 律。 研究匀变速直线运动;探 究弹力和弹簧伸长的关系 ; 验证力 的平行四边形定则 ; 验证牛顿运动 定律;探究动能定理;验证机 械能守恒定律;验证动量守恒定 律。 高考除了对教科书中原有的学生实验进行考查 外,还增加了对演示实验的考查,利用学生所学过的 知识,对实验器材或实验方法加以重组,来完成新的 实验设计。复习本讲内容时要注意以下几点:熟知 各种器材的特性;熟悉
2、教科书中的实验,抓住实验 的灵魂 高考除了对教科书中原有的学生实验进行考查 外,还增加了对演示实验的考查,利用学生所学过的 知识,对实验器材或实验方法加以重组,来完成新的 实验设计。复习本讲内容时要注意以下几点:熟知 各种器材的特性;熟悉教科书中的实验,抓住实验 的灵魂实验原理;掌握数据处理的方法;熟 知两类误差分析 实验原理;掌握数据处理的方法;熟 知两类误差分析系统误差和偶然误差。系统误差和偶然误差。 命题点命题点(一一) 基本仪器的使用和读数 基本仪器的使用和读数 1游标卡尺读数方法游标卡尺读数方法 刻度刻度 格数格数 刻度总长刻度总长 度度(mm) 每小格与每小格与 1 mm 相差相差
3、(mm) 精确度精确度(mm) 游标尺上第游标尺上第 n 条刻度线与主尺上的 某刻度线对齐时游标卡尺的读数 条刻度线与主尺上的 某刻度线对齐时游标卡尺的读数 (mm) 1090.10.1主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数0.1n 20190.050.05主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数0.05n 50490.020.02主尺上读的毫米数主尺上读的毫米数0.02n 注意:注意:(1)读数最后的读数最后的“0”不能丢,且不需要估读。不能丢,且不需要估读。 (2)读数时主尺和游标尺所用单位要统一,都用读数时主尺和游标尺所用单位要统一,都用 mm,最后根据题目要求转换单位。,最后根据题目要求转换单位。
4、(3)游标卡尺可以测量外径、内径、长度、深度等。游标卡尺可以测量外径、内径、长度、深度等。 2螺旋测微器读数方法螺旋测微器读数方法 测量值固定刻度值测量值固定刻度值(注意半毫米刻度线是否露出注意半毫米刻度线是否露出)精确度可动刻度上与固定刻度水 平线所对的刻度值 精确度可动刻度上与固定刻度水 平线所对的刻度值(注意刻度值要估读一位注意刻度值要估读一位)。精确度为。精确度为 0.01 mm。 注意:注意:(1)螺旋测微器读数以螺旋测微器读数以“mm”为单位时,小数点后面一定有三位数字。为单位时,小数点后面一定有三位数字。 (2)螺旋测微器需要估读,读数时要估读到螺旋测微器需要估读,读数时要估读到
5、 0.001 mm。 3时间测量类仪器时间测量类仪器 (1)打点计时器打点计时器 计时器种类计时器种类工作电源电压工作电源电压打点间隔打点间隔 电磁打点计时器电磁打点计时器交流交流 50 Hz,46 V0.02 s 电火花计时器电火花计时器交流交流 50 Hz,220 V0.02 s (2)频闪照相机频闪照相机 其作用和处理方法与打点计时器类似,它是用等时间间隔获取图像信息的方法,将物 体在不同时刻的位置记录下来,使用时要明确频闪的时间间隔。 其作用和处理方法与打点计时器类似,它是用等时间间隔获取图像信息的方法,将物 体在不同时刻的位置记录下来,使用时要明确频闪的时间间隔。 对点训练对点训练
6、1如图甲、乙、丙是用游标卡尺测量时的示意图,图甲为如图甲、乙、丙是用游标卡尺测量时的示意图,图甲为 50 分度游标卡尺,图乙为分度游标卡尺,图乙为 20 分度游标卡尺,图丙为分度游标卡尺,图丙为 10 分度游标卡尺,它们的读数分别为:分度游标卡尺,它们的读数分别为:_;_; _。 解析:在题图甲中,主尺读数为解析:在题图甲中,主尺读数为 42 mm,游标尺上第,游标尺上第 8 条刻度线与主尺上的一条刻度 线对齐,由于游标卡尺是 条刻度线与主尺上的一条刻度 线对齐,由于游标卡尺是 50 分度的,所以读数为分度的,所以读数为 42 mm80.02 mm42.16 mm;在题 图乙中,主尺读数为 ;
7、在题 图乙中,主尺读数为 63 mm,游标尺上第,游标尺上第 6 条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于游 标卡尺是 条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于游 标卡尺是 20 分度的,所以读数为分度的,所以读数为 63 mm60.05 mm63.30 mm;在题图丙中,主尺读 数为 ;在题图丙中,主尺读 数为 17 mm,游标尺上第,游标尺上第 7 条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于游标卡尺是条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于游标卡尺是 10 分度 的,所以读数为 分度 的,所以读数为 17 mm70.1 mm17.7 mm。 答案:答案:42.16 mm 63.30 mm 17.7
8、mm 2如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三次测量结果,其读数分别为:如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三次测量结果,其读数分别为:_mm、 _mm、_mm。 解析:由螺旋测微器的读数规则知,题图甲:固定刻度读数可动刻度读数解析:由螺旋测微器的读数规则知,题图甲:固定刻度读数可动刻度读数6.5 mm 35.80.01 mm6.858 mm。题图乙:固定刻度读数可动刻度读数。题图乙:固定刻度读数可动刻度读数01.00.01 mm 0.010 mm。题图丙:固定刻度读数可动刻度读数。题图丙:固定刻度读数可动刻度读数0.5 mm14.90.01 mm0.649 mm。 答案:答案:6.858 0.010 0.6
9、49 3.小明仿照螺旋测微器的构造, 用水杯制作了一个简易测量工具, 已知杯盖的螺距为 小明仿照螺旋测微器的构造, 用水杯制作了一个简易测量工具, 已知杯盖的螺距为 2. 0 cm,将杯盖一圈均匀分为,将杯盖一圈均匀分为 200 份,杯盖拧紧时 可动刻度的 份,杯盖拧紧时 可动刻度的“0”位置与固定刻度的位置与固定刻度的“0”位置位置(固定在杯体上固定在杯体上)对齐。如图 所示,测量工具显示的读数为 对齐。如图 所示,测量工具显示的读数为_cm。 解析:由题意可知,杯盖的螺距是解析:由题意可知,杯盖的螺距是 2.0 cm,将可动刻度分为,将可动刻度分为 200 等份,则其精度为:等份,则其精度
10、为: 0.1 mm,由题图知,固定刻度读数为,由题图知,固定刻度读数为 0,可动刻度读数为,可动刻度读数为 0.1168.0 mm16.80 mm 1.680 cm,所以最终读数为:,所以最终读数为:01.680 cm1.680 cm。 答案:答案:1.680 命题点命题点(二二) 对力学基础实验的考查 对力学基础实验的考查 实实验验一 一 研研究究匀匀变 变速 速直直线 线运 运动 动 利用纸带确定时间、速度、加速度利用纸带确定时间、速度、加速度 1由纸带确定时间:要知道打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联 系,若每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔 由纸带确定时间:要知
11、道打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联 系,若每五个点取一个计数点,则计数点间的时间间隔 t0.025 s0.10 s。 2求解瞬时速度:利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的 瞬时速度求某一点的瞬时速度。如图甲所示,第 求解瞬时速度:利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的 瞬时速度求某一点的瞬时速度。如图甲所示,第 n 点的速度点的速度 vn。 xnxn 1 2T 3用“逐差法”求加速度:如图乙所示,因为用“逐差法”求加速度:如图乙所示,因为 a1,a2,a3, x4x1 3T2 x5x2 3T2 x6x3 3T2 所以所以 a。 a1a
12、2a3 3 x4x5x6x1x2x3 9T2 4图像法求加速度图像法求加速度 (1)由由 vn,求出相应点的速度。,求出相应点的速度。 xnxn 1 2T (2)确定各计数点的坐标值确定各计数点的坐标值(T,v1)、(2T,v2)、(nT,vn)。 (3)画出画出 v-t 图像,图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。图像,图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。 注意:凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后,再释放纸带。注意:凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后,再释放纸带。 对点训练对点训练 1(2018北京高考北京高考)用图用图 1 所示的实验装
13、置研究小车速度随时间变化的规律。所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 主要实验步骤如下:主要实验步骤如下: a安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。 b选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点 O(t0),然后每隔相同 的时间间隔 ,然后每隔相同 的时间间隔 T 选取一个计数点,如图选取一个计数点,如图 2 中中 A、B、C、D、E、F、所示。、所示。 c 通过测量、 计算可以得到在打 通过测量、 计算可以得到在打 A、 B、 C
14、、 D、 E、点时小车的速度, 分别记作、点时小车的速度, 分别记作 v1、 v2、 v3、 v4、v5、 d以速度以速度 v 为纵轴、时间为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图 3 所示。所示。 结合上述实验步骤,请你完成下列任务:结合上述实验步骤,请你完成下列任务: (1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有在下列仪器和器材中,还需要使用的有_和和_(填选项前的字母填选项前的字母)。 A电压合适的电压合适的 50 Hz 交流电源交流电源 B电压可调的直流电源电压可调的直流电源 C刻度尺刻度尺 D秒表秒表 E天平天平(含砝码含砝码
15、) (2)在图在图 3 中已标出计数点中已标出计数点 A、B、D、E 对应的坐标点,请在该图中标出计数点对应的坐标点,请在该图中标出计数点 C 对应 的坐标点,并画出 对应 的坐标点,并画出 v-t 图像。图像。 (3)观察观察 v-t 图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是_ _。v-t 图像斜率的物理意义是图像斜率的物理意义是_。 (4)描绘描绘 v-t 图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数 x t 点的瞬时速度,从理论上讲,对点的瞬时速度,从理论上讲,
16、对 t 的要求是的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无 关” 选填“越小越好”或“与大小无 关” ); 从实验的角度看, 选取的; 从实验的角度看, 选取的 x 大小与速度测量的误差大小与速度测量的误差_(选填 “有关” 或 “无关”选填 “有关” 或 “无关” )。 (5)早在早在 16 世纪末, 伽利略就猜想落体运动的速度应该是均 匀变化的。 当时只能靠滴水计时, 为此他设计了如图 世纪末, 伽利略就猜想落体运动的速度应该是均 匀变化的。 当时只能靠滴水计时, 为此他设计了如图 4 所示的 “斜 面实验” , 反复做了上百次, 验证了他的猜想。请你结合匀变速直 线运动的知识,分析说明如何
17、利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化 的。 所示的 “斜 面实验” , 反复做了上百次, 验证了他的猜想。请你结合匀变速直 线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化 的。 解析:解析:(1)打点计时器使用的是交流电源,故打点计时器使用的是交流电源,故 A 正确,正确,B 错误;相邻打点间的时间间隔 是已知的,故 错误;相邻打点间的时间间隔 是已知的,故 D 错误;计数点间的距离需要用刻度尺测量,故错误;计数点间的距离需要用刻度尺测量,故 C 正确;由于不需要知道小 车和重物的质量,故不需要天平 正确;由于不需要知道小 车和重物的质量,故不需
18、要天平(含砝码含砝码),故,故 E 错误。错误。 (2)C 点对应的横坐标为点对应的横坐标为 3T,纵坐标为,纵坐标为 v3,连线时要让尽量多的点在一条直线上,如图 所示。 ,连线时要让尽量多的点在一条直线上,如图 所示。 (3)可以依据可以依据 v-t 图像是倾斜的直线图像是倾斜的直线(斜率一定斜率一定),即小车的速度随时间均匀变化,判断出 小车做匀变速直线运动; ,即小车的速度随时间均匀变化,判断出 小车做匀变速直线运动;v-t 图像的斜率表示加速度。图像的斜率表示加速度。 (4)从理论上讲,表示的是从理论上讲,表示的是 t 内的平均速度,只有当内的平均速度,只有当 t 趋近于趋近于 0
19、时,才表示瞬时时,才表示瞬时 x t x t 速度,因此若用表示各计数点的瞬时速度,对速度,因此若用表示各计数点的瞬时速度,对 t 的要求是越小越好;从实验的角度看,的要求是越小越好;从实验的角度看, x t 选取的选取的 x 越小,用计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度,但越小,用计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度,但 x 过小,测量误过小,测量误 x t 差增大,因此选取的差增大,因此选取的 x 大小与速度测量的误差有关。大小与速度测量的误差有关。 (5)如果小球的初速度为如果小球的初速度为 0,其速度,其速度 vt,那么它通过的位移,那么它通过的位移 xt,故推出,故推出 xt
20、2。 0 v 2 因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变 化。 因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变 化。 答案:答案:(1)A C (2)见解析图 见解析图 (3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关 越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为如果小球的初速度为 0,其速度,其速度 vt,那么它通过的位移,那么它通过的位移 xt2。因此,只要测量 小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。 。因此,只要测量 小球通过不同位移所用的时间,
21、就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。 实实验验二 二 探探究究弹 弹力 力和和弹 弹簧 簧伸伸长 长的 的关关系系 1实验数据的处理方法实验数据的处理方法 列表法列表法将测得的实验数据填入设计好的表格中,分析两物理量间的定性关系将测得的实验数据填入设计好的表格中,分析两物理量间的定性关系 图像法图像法 根据记录的实验数据在平面直角坐标系内作图。若是曲线应平滑,若是直线要让 直线过尽量多的点,或各点在直线两侧均匀分布 根据记录的实验数据在平面直角坐标系内作图。若是曲线应平滑,若是直线要让 直线过尽量多的点,或各点在直线两侧均匀分布 函数法函数法往往是根据图像得到物理量间的函数关系方程式往往是
22、根据图像得到物理量间的函数关系方程式 2F-x 和和 F-l 图像的特点图像的特点 (1)F-x 图线为一条过原点的直线,而图线为一条过原点的直线,而 F-l 图线为一条倾斜直线但不过原点。图线为一条倾斜直线但不过原点。 (2)F-x 图线和图线和 F-l 图线的斜率均表示弹簧图线的斜率均表示弹簧(或橡皮筋或橡皮筋)的劲度系数。的劲度系数。 (3)F-l 图线在图线在 l 轴的截距表示弹簧轴的截距表示弹簧(或橡皮筋或橡皮筋)的原长。的原长。 (4)F-x 和和 F-l 图线发生弯曲的原因是弹簧图线发生弯曲的原因是弹簧(或橡皮筋或橡皮筋)超出了弹性限度。超出了弹性限度。 对点训练对点训练 2(2
23、018全国卷全国卷)如图如图(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。 ,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 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;当
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