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考点考级命题点考查频率
对实验原理与实验操作的考查(Ⅰ)命题点:考查实验原理与操作————
命题点1:实验操作与数据处理2017·北京卷,21
实验数据处理与误差分析(Ⅰ)
命题点2:数据处理与误差分析2017·江苏卷,10
命题点1:测量速度的创新
2016·课标卷Ⅱ,22
实验拓展与创新(Ⅱ)命题点2:实验原理的创新
2013·课标卷Ⅱ,22
命题点3:实验原理与数据处理的创新
一、实验目的
.
,总结出外力做功与物体速度平方的正比关系.
二、实验原理
:采用如图所示的实验装置,用1条,2条,3条,…规格同样的橡皮
筋将小车拉到同一位置由静止释放,橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W,2W,3W,…
:小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他
方法测出.
:以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标,小车获得的速度v
为横坐标,作出W-v或W-,得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得
的速度的定量关系.
三、实验器材
小车(前面带小钩)、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、
学生电源及导线(若使用电火花计时器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺.
四、实验步骤
.
:在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板,反复移动木板的位
置,直至小车上不挂橡皮筋时,轻推小车,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运动为止.
,用打点计时器和纸带测出小车获得的速度,设此时橡皮
v1
筋对小车做的功为W,将这一组数据记入表格.
,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同,这时橡皮筋对小车
做的功为2W,测出小车获得的速度,将数据记入表格.
v2
,4条,…橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格.
五、数据处理
实验获得如图所示纸带,利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离,如纸带上A、
x
C两点间的距离x,则=(其中T为打点周期).
v2T
,2W,3W,…时对应v、v2的数值,填入下面表格.
W2W3W4W5W
v
v2
在坐标纸上分别作出W-v和W-v2图线,从中找出功与速度变化的关系.
六、误差分析
、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条
数不成正比.
.
,测量不准带来误差.
七、注意事项
,将擦木板一端垫高,
法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木板
一个合适的倾角.
,纸带上的点应选均匀部分的,即选小车做匀速运动的部分.
,不必计
算出具体数值.
,使纸带上打的点多一些.
考点一对实验原理与实验操作的考查
命题点考查实验原理与操作
1.(2014·天津卷,9(2))某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在
小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究
、导线、复写纸、
纸带、.
(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些
________________________________________________________________________.
(2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,
样做的目的是下列的哪个________(填字母代号).
(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带
上点数较少,,请
你利用本实验的器材提出一个解决方法:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车
(填字母代号).
,钩码重力大于细绳拉力
1
【解析】(1)根据实验原理可知,需要验证mgx=M2,同时根据运动学规律可知,
2v
此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移,故还需要的器材有:刻度尺和天平;(2)分
析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车
所受合外力,故选项D正确;(3)纸带上打出的点较少,说明小车的加速度过大(即小车过快),
故可知减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝码);(4)在此实验中,根据牛顿
第二定律可知,钩码的重力大于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于
小车动能增量;如果实验未平衡或未完全平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量,故选
项C、D正确.
【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)
(4)CD
考点二实验数据处理与误差分析
命题点1实验操作与数据处理
2.(2017·北京卷,21)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木
板上运动,“探究动能定
理”的实验.
图1
(1)打点计时器使用的电源是________(选填选项前的字母).
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是________(选填选项前的
字母).
在不挂重物且_____(选填选项前的字母)的情况下,
匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为
、B、C……若干个计数点,、
B、C……各点到O点的距离为x、x、x……如图2所示.
123
图2
实验中,重物质量远小于小车质量,
点的过程中,拉力对小车做的功W=________,打B点时小车的速度v=________.
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-
,动能的表达式中可能包含
v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是________.
图3
(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量
的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2-W关系的是________.
图4
【解析】(1)打点计时器使用交变电流,故应选用交流电源.
(2)平衡摩擦力和其他阻力时采用垫高长木板右端,使小车的重力的分力与摩擦力及其
他阻力平衡,阻力包含了打点时振针与纸带之间的摩擦,故需要在打点状态下判断是否达到
平衡要求.
(3)由做功公式知:W=mgx;利用匀变速直线运动中间时刻的速度等于本段时间内的平
2
x-x
均速度知,B点速度等于AC段的平均速度,v=31.
B2T
(4)根据图线,关系式写为v2=kW+b,在直线上取两点,如(×10-2,)(8×10-2,),
代入上式,解得k≈,b≈,在作图误差允许的范围内,表达式可写为v2=
功的单位用基本单位表示,J=N·m=kg·m2·s-2,容易得出与图线斜率有关的物理量单位为
kg-1,
(5)若重物量质m不满足远小于小车量质M,则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重
力,
由mg=(M+m)a和F=Ma
M
知F=mg,
M+m
由动能定理得:
12F2Mg
m2=Fx,2=x=x,
2vvmM+m
而W=mgx,
2M
则实际v2-W图线的斜率k=,重物质量m与小车质量M不变,速度虽然增大,
M+mm
但斜率不变,选项A正确.
x-x
【答案】(1)B(2)AB(3)mgx31(4)v2=(~)
22T
质量(5)A
命题点2数据处理与误差分析
3.(2017·江苏卷,10)
车的质量为M=,钩码的质量为m=,打点计时器的电源为50Hz的交流电.
(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观
察到________.
(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图所示,选择某一点为O,依次每隔4个
,
计数点时小车的速度,其中打出计数点“1”时小车的速度=________m/s.
vv1
(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,取g=,利用W=mgΔx算出拉力对小
1
=Mv2算出小车动能,.
k2k
W/×10-
ΔE/×10-
k
请根据表中的数据,在下图中作出ΔE-W图象.
k
(4)实验结果表明,
k
=________N.
【解析】(1)完全平衡摩擦力的标志是轻推小车,小车做匀速运动,打出纸带间隔相
等.
(2)两计数点间的时间间隔T=5×=
x+×
v=02=m/s=.
12T2×
(3)确定标度,.
(4)从图线上取两个点(,),(,)
-
图线的斜率k=≈①
-
ΔEMv2
又有k=k=②
ΔW2mgΔx
根据运动学公式有v2=2aΔx③
根据牛顿第二定律有
F=Ma④
由①②③④式解得F≈.
【答案】(1)小车做匀速运动(2)(3)见解析图
(4)