高考物理自由复习步步高系列08(解析版)

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作2014年高考备考之考前十天自主复习物理—第八天（力学实验）【课本内容再回顾——查缺补漏】回顾一：基本仪器的使用与读数1．长度测量类（1）游标卡尺的读数：游标尺（mm）精度（mm）测量结果（游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线对正时）（mm）刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.1主尺上读的毫米数＋0.1 n20190.050.05主尺上读的毫米数＋0.05 n50490.020.02主尺上读的毫米数＋0.02n（2）螺旋测微器的读数：测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数（含估读）×0.01 mm。

2．时间测量类（1）机械秒表的读数：①原理：机械秒表的长针是秒针，转一周是30 s，因为机械表采用的是齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比0.1 s更短的时间。

位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，指针走一圈15 min，每小格为0.5 min。

②秒表的读数方法是：T＝短针读数（t1）＋长针读数（t2）。

（2）打点计时器：计时器种类工作电源电压打点间隔电磁打点计时器交流50 Hz，4～6 V0.02 s电火花打点计时器交流50 Hz ，220 V 0.02 s（3）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。

回顾二：对纸带的处理1．计时点与计数点要区别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，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔Δt ＝0.02×5 s ＝0.1 s 。

2．求瞬时速度的方法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。

如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T 的两段位移x n 和x n ＋1，则打n 点时的速度v n ＝x n ＋x n ＋12T。

3．利用纸带求加速度的方法（1）利用a ＝ΔxT 2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx ＝x n ＋1－x n ＝aT 2求加速度a 。

（2）逐差法：如图所示，由x n －x m ＝（n －m ）aT 2 可得：a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2， 所以a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 4＋x 5＋x 6－x 1－x 2－x 39T 2（3）两段法：把上面x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6分成时间相等（均为3T ）的两大段，则由x 2－x 1=aT 2得：（x 4＋x 5＋x 6）－（x 1＋x 2＋x 3）=a （3T ）2，解出的a 与上面逐差法结果相等，但却要简单得多。

（4）图像法：①由v n ＝x n ＋x n ＋12T，求出相应点的速度。

②确定各计数点的坐标值（v 1，T ）、（v 2，2T ）、…（v n ，nT ）。

③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。

4．利用纸带判断物体做匀变速直线运动的方法（1）若相邻两计数点之间的距离满足Δx =x 2－x 1=x 3－x 2=…=x n －x n －1=恒量（aT 2），说明物体做匀变速直线运动。

（2）v －t 图像为倾斜直线，说明物体做匀变速直线运动。

【热点知识再梳理——胸有成竹】热点一：游标卡尺、螺旋测微器的读数【典例】有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm ，游标上有20个小的等分刻度。

用它测量一小球的直径，如图甲所示的读数是________ cm 。

用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图乙所示的读数是________ mm 。

【答案】 1.050 1.731【解析】游标卡尺的精确度为120 mm ＝0.05 mm ，所以d 甲＝10 mm ＋0.05 mm×10＝10.50 mm ＝1.050 cm 。

螺旋测微器的读数d 乙＝1.5 mm ＋0.01 mm×23.1＝1.731 mm 。

【跟踪训练】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸。

分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图（a ）和（b ）所示，长度为________cm ，直径为________mm 。

【答案】5.01 5.315【解析】游标卡尺的精度为0.1 mm ，所以L ＝（50＋1×0.1）mm ＝5.01 cm ，螺旋测微器的读数为d ＝（5＋31.5×0.01） mm ＝5.315 mm 。

热点二：探究小车的加速度与小车所受合外力F 及质量M 的关系【典例】某同学用图甲的实验装置探究小车的加速度a 与小车所受合力F 及质量M 的关系。

打点计时器所用交变电流的频率为50 Hz 。

（1）某次实验中得到的纸带如图乙所示，每两个点间还有四个计时点未画出。

则可求出小车的加速度大小为________ m/s2；（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力（填“大于”“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足________的条件。

【跟踪训练1】如图所示为“研究加速度与力关系”的实验装置，保持小车和车上砝码的总质量M不变，改变吊盘中物块的质量m，完成下列填空：①如图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，A、B、C、D、E是计数点，计数点间的距离如图所示，所用交流电的频率为50Hz，相邻计数点间时间间隔为0.1s，则AB之间还有________个点没画出；运动过程中小车的加速度大小为__________m/s2（要求充分利用记录数据减小误差）（结果保留2 位有效数字）②以F为横坐标，a 为纵坐标，在坐标纸上作出a-F的图线如图。

图线上部弯曲的原因是______________________________③由图线可知，在实验过程中漏掉了平衡摩擦力这个步骤，若忽略滑轮与轻绳之间的摩擦，则小车和长木板之间的滑动摩擦力大小为_____________N。

④图中AB段的图线近似为直线，则小车和车上砝码的总质量M＝______________kg.【跟踪训练2】某同学用如图所示装置验证“质量一定时，物体的加速度与外力的关系”，他将光电门固定在气垫导轨上的某点B处，用细线拴住重力为F的钩码绕过定滑轮拉滑块，滑块从导轨上的A点由静止释放，测出AB间的距离及遮光条的宽度，记录遮光条通过光电门的挡光时间t。

通过改变钩码的个数，仍让滑块从同一位置A由静止释放，重复上述实验，记录数据如下表所示：①请在答题卡的坐标图上作出21F t-图线； ②据21F t -图象得出的结论是 ； ③若AB 间的距离为x ，遮光条的宽度为d ，推导出加速度a 与21t 的关系式 ；所以质量一定时，物体的加速度与外力的关系是 。

【解析】热点三：验证动能定理、机械能守恒定律【典例1】在探究功与速度变化关系的实验中，某同学设计了如下实验。

如图所示，将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一个光电门，让小滑块由静止从木板h高处（从光电门所在平面算起'）‘自由滑下至光电门时，读出滑块上的挡光板经过光电门的时间t，从而算出小滑块经过光电门时的速度v，多次改变滑块的下滑高度h（斜面的倾角不变），对应计算得到的速度值记录在表中：（1）用游标卡尺测量滑块上挡光板的宽度d，示数如图所示，则挡光板的宽度d= mm。

（2）在本实验操作的过程中，是否需要平衡小滑块的摩擦力（填“要”或“不要”）。

（3）要得到此过程中功与速度变化的线性关系，该同学建立了纵轴表示h的坐标系，你认为坐标系的横轴应该表示。

（4）重力加速度g取10 m/s2，测得木板与水平桌面的夹角为45°，请根据表格中最后一组数据算出滑块与木板间的动摩擦因数为。

【典例2】在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图。

其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。

用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中。

（已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，重锤质量为mkg，计算结果均保留3位有效数字）①图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是段的读数，应记作cm；②甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的即时速度v B，则求得该过程中重锤的动能增加量△E k= J，重力势能的减少量△E p= J。

这样验证的系统误差总是使△E k△E p（选填“>”、“<”或“=”）；③乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点。

因此他用v =gt计算与B点对应的即时速度v B，求得动能的增加量△E k= J。

这样验证的系统误差总是使△E k△E p（选填“>”、“<”或“=”）。

④上述两种处理方法中，你认为合理的是同学所采用的方法。

（选填“甲”或“乙”）【综合模拟练兵——保持手感】1．用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数L＝____________ mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其读数D＝________ mm.2．如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上a、b、c…均为打点计时器打出的点．（1）任选一条纸带读出b、c两点间距离为________；（2）任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度v________v②（选填“大于”、“等于”或“小于”）；①（3）图中__________________．（填选项）A．两条纸带均为用装置甲实验所得B．两条纸带均为用装置乙实验所得C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得（3）由纸带①各点间距分析可知，小车做匀加速运动，从纸带②各点间距来看，小车开始做加速运动，一段距离后做匀速运动，故可知纸带①是用装置甲实验所得，纸带②是用装置乙实验所得，选C.3.某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.（空气阻力对本实验的影响可以忽略）（1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________．（2）滑块与斜面间的动摩擦因数为________．（3）以下能引起实验误差的是________．a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时4、请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容。