文档介绍:高中物理力学试验专题
高中物理《考试说明》中确定力学试验有:
、探究动能定理
。
其中有四个试验和纸带处理相关,可见力学试验部分应以纸带处理,打点计时器应用为关键来展开复习。近几年力学试验中和纸带处理相关试验、力学创新试验是高考热点内容,以分组或演示试验为背景,考查对试验方法领悟情况、灵活利用学过试验方法设计新试验是高考试验题新趋势。要求考生掌握常规试验数据处理方法,能将书本中分组试验和演示试验试验原理、试验方法迁移到新背景中,深刻了解物理概念和规律,并能灵活利用,要求考生有较强创新能力。
在复习过程中,应以掌握常规试验原理、试验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本,同时从常规试验中,有意识、主动提取、积累部分有价值方法。逐步过渡到灵活利用学过试验方法设计新试验。
(一)打点计时器系列试验中纸带处理
1.纸带选择:
通常试验应用点迹清楚、无漏点纸带中选择有足够多点一段作为试验纸带。在“验证机械能守恒定律”试验中还要求纸带包含第一、二点,而且第一、。
依据纸带上点密集程度选择计数点。
打点计时器每打n个点取一个计数点,则计数点时间间隔为n个打点时间间隔,即T=(s)。通常取n=5,此时T=。
测量计数点间距离。
为了测量、计算方便和减小偶然误差考虑,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完成,即测量计数起点到其它各计数点距离。图所表示,则由图可得:
s6
4
3
6
2
1
0
s5
s4
s3
s2
s1
SⅠ
SⅥ
SⅤ
SⅣ
SⅢ
SⅡ
,,,,,
4.判定物体运动性质:
⑴若、、、、、基础相等,则可判定物体在试验误差范围内作匀速直线运动。
⑵设△s1=-,△s2=-,△s3=-,△s4=-,△s5=-
若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基础相等,则可判定物体在试验误差范围内作匀变速直线运动。
⑶测定第n点瞬时速度。
物体作匀变速直线运动时,在某段时间内平均速度等于中间时刻瞬时速度。即测出第n点相邻前、后两段相等时间T内距离,由平均速度公式就可求得,如上图中第4点瞬时速度为:。
⑷测定作匀变速直线运动物体加速度,通常见逐差法求加速度。
将如上图所表示连续相等时间间隔T内位移、、、、、分成两组,利用可得:、、,再算出、
、平均值,即:就是所测定作匀变速直线运动物体加速度。若为奇数组数据则将中间一组去掉,然后再将数据分组利用逐差法求解。
(二)设计性试验设计思绪和典例分析
题目要求和给出条件
演示和分组试验试验原理
物理规律和原理
基础仪器使用知识
需测物理量和所需器材
试验步骤
数据处理
试验原理
试验结论及误差分析
x
0
1
2
3
4
5
6
y/mm
【例题1】做匀加速直线运动小车,牵引一条纸带经过打点计时器,交流电源频率为50Hz,由纸带上打出某一点开始,每5个点剪下一段纸带,按图所表示,使每一条纸带下端和x轴重合,左边和y轴平行,将纸带段粘贴在直角坐标系中,则小车运动加速度是 m/s2(保留两位有效数字)。
【命题意图】本题考查了匀变速直线运动纸带处理,同时还要明确计数点选择和相隔时间计算问题。要求学生能把常见纸带数据处理中数据和图中纸带长度建立联络,取得相关数据,然后求得试验结果。
【解析】由题意可得,每段纸带长度就是相邻相等时间间隔内小车位移,由图示数据可得,而相隔时间为T=×5s=,依据,可得小车加速度为:
。
A
C
O
D
P
E
B
【变式题】(上海)伽利略经过研究自由落体和物块沿光滑斜面运动,首次发觉了匀加速运动规律。伽利略假设物块沿斜面运动和物块自由下落遵从一样法则,她在斜面上用刻度表示物块滑下旅程,并测出物块经过对应旅程时间,然后用图线表示整个运动过程,图所表示。图中OA表示测得时间,矩形OAED面积表示该时间内物块经过旅程,则图中OD长度表示 。P为DE中点,连接OP且延长交AE延长线于B,则AB长度表示 。
【解析】OA时间段平均速度;A时刻瞬时速度。
【例题2】(广东)一个有一定厚度圆盘,能够绕经过中心水平轴转动。用下面方法测量它匀速转动时角速度。
试验器材:电磁打点计时器,米尺,纸带,复写纸片。
试验