微专题15 力学实验 导学案《高考物理二轮专题复习》
微专题 15 力学实验导学案
考点一 力学物理量的测量和计算
1
.
长度的测量
(1)毫米刻度尺的读数:精确到毫米,估读一位。
(2)游标卡尺的读数:
游标尺
测量结果(游标尺上第
n
个刻度线与
主尺上的某刻度线对齐时)
/
mm
刻度
格数
刻度总
长度
/
mm
每小格与 1 毫
米的差值
/
mm
精确度
/
mm
10 9 0
.
1 0
.
1 主尺上读的毫米数
+
0
.
1
n
20 19 0
.
05 0
.
05 主尺上读的毫米数
+
0
.
05
n
50 49 0
.
02 0
.
02 主尺上读的毫米数
+
0
.
02
n
2
.
时间的测量
(1)频率为 50 Hz 的打点计时器:打点的时间间隔为 0
.
02 s,一般每五个点取一个计数点,则时间间
隔 Δ
t=
5
×
0
.
02 s
=
0
.
1 s。
(2)频闪照相机: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。
(3)光电计时器:记录遮光时间。
3
.
力的测量
力的大小
=
精确度
×
指针指示的格数(注意估读)。
4
.
速度的测量
(1)打点纸带:若纸带做匀变速直线运动,则打某点时的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。
(2)频闪照相:利用等时间间隔照片,测量物体在某段时间的距离,用平均速度代替某点的瞬时速度。
(3)光电门:把遮光条(宽度为
d
)通过光电门的时间 Δ
t
内的平均速度看作物体经过光电门的瞬时
速度,即
v=
d
Δt
。
探究 1
.
(2020 年江苏卷,T11)疫情期间“停课不停学”,小明同学在家自主开展实验探究。用手机
拍摄物体自由下落的视频,得到分帧图片,利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度,实验
装置如图 1 所示。
1
(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中下落物体的是小钢球。Ð
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是①③④②。(填写各步骤前的序号)Ð
①
把刻度尺竖直固定在墙上
②
捏住小球,从刻度尺旁静止释放
③
手机固定在三脚架上,调整好手机镜头的位置
④
打开手机摄像功能,开始摄像
(3)停止摄像,从视频中截取三帧图片,图片中的小球和刻度如图 2 所示。已知所截取的图片相邻
两帧之间的时间间隔为
1
6
s,刻度尺的分度值是 1 mm,由此测得重力加速度为 9
.
6(9
.
5
-
9
.
7
均
可 ) m/s2。Ð
(4)在某次实验中,小明释放小球时手稍有晃动,视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频
中截取图片, 仍能(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。Ð
考点二 以纸带为核心的力学实验
新课标《考试大纲》规定的力学实验中有四个涉及打点计时器:研究匀变速直线运动,探究加
速度与力、质量的关系,验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律。这类实验的关键是要掌握纸
带的分析处理方法。
1
.
纸带的三大应用
(1)由纸带确定时间与位移
要知道打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点之间的区别与联系,便于测量和计算。
(2)求解瞬时速度
2
利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度。
如图 1 所示,打下
n
点时的瞬时速度
vn=
xn+xn+1
2T
。
(3)用“逐差法”求加速度
如图 2 所示,
a=
(x4+x5+x6)-( x1+x2+x3)
9T2
。
2
.
光电门的两大应用
有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量,具体做法如下:
①求瞬时速度:把遮光条(宽度为 d)通过光电门的时间 Δt 内的平均速度看作遮光条经过光电门
的瞬时速度,即 v=
d
Δt
。
②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=
v2
2-v1
2
2L
。
探究 2
.
(2020 年高考全国卷
Ⅲ
,T22)某同学利用图 1 所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平
衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据
如图 2 所示。
图 1
3
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