主題深化提升 專(zhuān)題四

1、主題深化提升考點(diǎn)一“紙帶類(lèi)”實(shí)驗(yàn)“紙帶類(lèi)”實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法,對(duì)于紙帶常有以下三大應(yīng)用:1.由紙帶確定時(shí)間:要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系,便于測(cè)量和計(jì)算。2.求解瞬時(shí)速度:利用做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,打n點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vn=。3.用“逐差法”求加速度:如圖所示,a=有些實(shí)驗(yàn)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)完成瞬時(shí)速度和加速度的測(cè)量,具體做法如下:(1)求瞬時(shí)速度:把遮光條(寬度為d)通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度,即v=。(2)求加速度:若兩個(gè)光電門(mén)之間的距離為L(zhǎng),則利用速

2、度與位移的關(guān)系可求加速度,即a=。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中:(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端裝有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源、彈簧測(cè)力計(jì)。其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。如圖所示為實(shí)驗(yàn)所打出的一段紙帶,在順次打出的點(diǎn)中,從O點(diǎn)開(kāi)始每5個(gè)打點(diǎn)間隔取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),分別記為A、B、C、D。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已在圖中標(biāo)出,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)C時(shí),小車(chē)的瞬時(shí)速度v=_m/s;小車(chē)的加速度a=_m/s2。 【解析】(1)在本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量力的大小,因此不需要彈簧測(cè)力計(jì)。

3、(2)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度,因此有:vC=0.23 m/s根據(jù)逐差法知,a=0.40 m/s2。答案:(1)彈簧測(cè)力計(jì)(2)0.230.402.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作和數(shù)據(jù)處理,下列說(shuō)法正確的是_。 A.可以用天平測(cè)出砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m1和小車(chē)的質(zhì)量m2,由公式a=求出小車(chē)的加速度B.應(yīng)使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量,以減小實(shí)驗(yàn)誤差C.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫(huà)圖象,是為了減小誤差D.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a-圖象,是為了便于根據(jù)圖線直觀地做出判斷(2)在實(shí)驗(yàn)中,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出了

4、多條紙帶,該同學(xué)選取了其中較為理想的一條進(jìn)行分析,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1 s,距離如圖乙所示,單位是cm,則小車(chē)的加速度為_(kāi)m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 【解析】(1)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度必須根據(jù)小車(chē)后面的打點(diǎn)紙帶進(jìn)行處理計(jì)算,故A錯(cuò)誤;設(shè)在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輕繩對(duì)小車(chē)的拉力為FT,則根據(jù)牛頓第二定律有:FT=m2a,m1g-FT=m1a,整理可得T=,由此式可以看出,只有當(dāng)m1m2即砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)才有FTm1g,所以B錯(cuò)誤;利用圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可有效減小實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的誤差,C正確;在實(shí)驗(yàn)時(shí)作a-圖象而不

5、是作a-m圖象,是為了便于直接從圖象上觀察a、m之間的關(guān)系,D正確。(2)根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用逐差法可求得加速度a=1.59 m/s2。答案:(1)C、D(2)1.59【補(bǔ)償訓(xùn)練】某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。按住小車(chē),在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊。釋放小車(chē),小車(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。按實(shí)驗(yàn)要求正確裝上紙帶,讓小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,按住小車(chē),打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車(chē),獲得一條帶有點(diǎn)跡的紙帶。在獲得的紙帶上清晰的部分,每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并分別標(biāo)注為A、B、C、測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1、s2、s3、并將其記錄在紙帶上對(duì)應(yīng)的位置處。完成下列填空:(1)已知實(shí)驗(yàn)裝置中

6、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是頻率為50 Hz的低壓交流電源,若打點(diǎn)的時(shí)間間隔用t表示,則t=_s。 (2)如圖乙為用刻度尺測(cè)量所得紙帶上的s1、s2、s3和s4的情況,a可用s1、s4和t表示為a=_;vB可用s1、s2和t表示為vB=_。 (3)由圖乙可讀出s1=_cm,s2=_cm,s4=_cm。由此求得加速度的大小a=_m/s2,vB=_m/s。(計(jì)算結(jié)果取3位有效數(shù)字) 【解析】(1)打點(diǎn)的時(shí)間間隔t= s=0.02 s。(2)由逐差法和s=aT2,T=5t得s4-s1=3a(5t)2,解得a=。根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)

7、刻的瞬時(shí)速度可得vB=。(3)根據(jù)刻度尺的讀數(shù)規(guī)則可知,s1=2.58 cm-0.90cm=1.68 cm,s2=5.00 cm-2.58 cm=2.42 cm,s4=12.00 cm-8.12 cm=3.88 cm。加速度的大小a=0.733 m/s2,打B點(diǎn)時(shí)的速度VB=0.205 m/s。答案:(1)0.02(2)(3)1.682.423.880.7330.205考點(diǎn)二物理實(shí)驗(yàn)中的圖象問(wèn)題的處理方法1.圖象中圖線的特征:注意觀察圖象中圖線的形狀是直線、曲線,還是折線等,分析圖線所反映兩個(gè)物理量之間的關(guān)系,進(jìn)而明確圖象反映的物理內(nèi)涵。圖線分析時(shí)還要注意圖線的拐點(diǎn)具有的特定意義,它是兩種不同

8、運(yùn)動(dòng)情況的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2.巧用圖象的斜率:物理圖象的斜率代表兩個(gè)物理量增量的比值,其大小往往代表另一物理量值。如x -t圖象的斜率為速度,v -t圖象的斜率為加速度。3.巧用圖象的截距:截距是圖線與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)所代表的坐標(biāo)數(shù)值,該數(shù)值具有一定的物理意義。如x -t圖象的縱截距表示開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的位置,v -t圖象的縱截距表示初速度。4.巧用圖象的面積:有些物理圖象的圖線與橫軸所圍的面積的數(shù)值,常代表另一個(gè)物理量的大小。如v -t圖中,圖線與t軸所夾的面積代表位移。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練某同學(xué)將力傳感器固定在小車(chē)上,然后把繩的一端固定在傳感器拉鉤上,用來(lái)測(cè)量繩對(duì)小車(chē)的拉力,探究在小車(chē)及傳感器總質(zhì)量不變時(shí)加速度跟它們所

9、受拉力的關(guān)系,根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖所示的a-F圖象。(1)圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_。 (2)本實(shí)驗(yàn)中是否仍需要砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量_(選填“是”或“否”)。 (3)由圖象求出小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量為_(kāi)kg。 【解析】(1)a-F圖象與橫軸交點(diǎn)為(0.1,0),說(shuō)明施加外力在0.1 N之內(nèi)小車(chē)和傳感器沒(méi)有加速度,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。(2)因傳感器可直接測(cè)出小車(chē)和傳感器受到的拉力,因此不需要保證砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量。(3)a-F圖象斜率為,由圖知圖象斜率k=1 kg-1,則小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量為

10、1 kg。答案:(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2)否(3)1【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)利用紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度。然后他以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,共描出了10個(gè)點(diǎn),并畫(huà)出了小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,如圖所示。針對(duì)該同學(xué)作出的v-t圖象,他所在的實(shí)驗(yàn)小組的其他四位同學(xué)分別交流了自己的看法,以下四種看法,你認(rèn)為有道理的是()A.這10個(gè)點(diǎn)無(wú)論如何也不在一條直線上,因此小車(chē)運(yùn)動(dòng)的圖象不可能為一條直線,而應(yīng)為一條平滑的曲線B.這10個(gè)點(diǎn)中有7個(gè)點(diǎn)雖然不在一條直線上,但它們緊挨在一條直線附近,只有F和B兩個(gè)點(diǎn)離這

11、條直線太遠(yuǎn)C.在這10個(gè)點(diǎn)中有3個(gè)點(diǎn)(A、D、I)能畫(huà)在一條直線上,其余7個(gè)點(diǎn)都不在該直線上,這條直線肯定不能表示小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律D.與直線偏差較小的點(diǎn)(C、E、G、H、J)可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的,而偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)(B、F)則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤造成的【解析】選B、D。在誤差許可的范圍內(nèi),多數(shù)點(diǎn)在一條直線上,即可說(shuō)明該運(yùn)動(dòng)的v-t圖象為直線,與直線偏差較小的點(diǎn)(C、E、G、H、J)可能是實(shí)驗(yàn)誤差造成的,而偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)(B、F)則可能是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)失誤造成的。綜上,選項(xiàng)B、D正確。考點(diǎn)三“橡皮條”“彈簧”類(lèi)實(shí)驗(yàn)1.常見(jiàn)的數(shù)據(jù)處理方法:(1)列表法:直接從表格數(shù)據(jù)中得到彈力F與伸長(zhǎng)量x

12、的比值是一個(gè)常數(shù)。(2)圖象法。以彈力F為縱坐標(biāo),彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo),根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線,可得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線。作圖象時(shí)要使盡可能多的點(diǎn)在一條直線上,不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱(chēng)分布在直線兩側(cè),如果遇到個(gè)別偏差較大的點(diǎn)屬誤差較大或錯(cuò)誤的,應(yīng)舍去。如果橫坐標(biāo)是彈簧的總長(zhǎng)度,則畫(huà)出的F-x關(guān)系圖象不過(guò)原點(diǎn)。但是F-x圖象中傾斜直線的斜率都等于彈簧的勁度系數(shù)。(3)函數(shù)法:在誤差允許范圍內(nèi),可寫(xiě)出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的函數(shù)關(guān)系式F=kx。實(shí)際解題中常與圖象法配合使用,以得到函數(shù)式或?qū)Ρ葘?shí)際關(guān)系式以計(jì)算物理量等。2.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù):先看清彈簧測(cè)力計(jì)的量程和分度值,然后根據(jù)指針?biāo)傅奈?/p>

13、置(一定要看指針末端所指的位置)讀出所測(cè)力的大小,若分度值為0.1,則讀數(shù)時(shí)在精確度后加一估讀數(shù)即可(即有兩位小數(shù))。若分度值為0.2,則所讀數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P,下端用細(xì)線掛一重物M,彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn),手持另一端向左拉,使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。(1)本實(shí)驗(yàn)用的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N,圖乙中的示數(shù)為_(kāi)N。 (2)下列的實(shí)驗(yàn)要求中不必要的是_。(填寫(xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母,下同) A

14、.細(xì)線應(yīng)盡可能長(zhǎng)一些B.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力C.細(xì)線AO與BO之間的夾角應(yīng)盡可能大于90°D.改變拉力的大小與方向,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置(3)圖丙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的力的圖示,下列說(shuō)法正確的是_。 A.圖中的F是力F1和F2合力的理論值B.圖中的F是力F1和F2合力的理論值C.F是力F1和F2合力的實(shí)際測(cè)量值D.本實(shí)驗(yàn)將細(xì)繩都換成橡皮條,同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?4)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_。 A.理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法【解析】(1)彈簧測(cè)力計(jì)每1 N被分成10格,每一小格為0.1 N,則彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)

15、為3.80 N。(2)細(xì)線應(yīng)盡可能長(zhǎng)一些,能更加準(zhǔn)確地記錄力的方向;實(shí)驗(yàn)通過(guò)作出彈簧的彈力和重物的重力這三個(gè)力的圖示,來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,因此重物的重力必須要知道;細(xì)線AO與BO之間的夾角適當(dāng)大一點(diǎn),不一定必須大于90°只要驗(yàn)證兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力大小等于重物的重力,方向豎直向上即可,每次只需保證O點(diǎn)保持靜止即可,沒(méi)必要每次都使O點(diǎn)靜止在同一位置。(3)在本實(shí)驗(yàn)中,按照平行四邊形定則作出的合力F是力F1和F2合力的理論值,而用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉出的力F是F1和F2合力的實(shí)際測(cè)量值,本實(shí)驗(yàn)將細(xì)繩都換成橡皮條,同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?4)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法。答案:(

16、1)3.80(3.793.81均可)(2)C、D(3)B、C、D(4)B2.某物理興趣小組的同學(xué)在研究彈簧彈力的時(shí)候,測(cè)得彈力的大小F和彈簧長(zhǎng)度l的關(guān)系如圖所示,則由圖線可知: (1)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m。 (2)為了用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定兩木塊A和B間的動(dòng)摩擦因數(shù),兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的甲、乙兩種方案。為了用某一彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)表示A和B之間的滑動(dòng)摩擦力的大小,你認(rèn)為方案_更合理。 若A和B的重力分別為10.0 N和20.0 N。當(dāng)A被拉動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)a的示數(shù)為6.0 N,b的示數(shù)為11.0 N,c的示數(shù)為4.0 N,則A和B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。 【解析】(

17、1)由圖知,當(dāng)F=0時(shí)l0=20 cm,即彈簧的原長(zhǎng),當(dāng)F0=60 N時(shí)l=40 cm,則l=l-l0=0.2 m;由胡克定律得k= N/m=300 N/m。(2)乙方案:因在拉著木塊A運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,拉A的彈簧測(cè)力計(jì)在不斷地運(yùn)動(dòng),示數(shù)可能會(huì)變化,讀數(shù)不準(zhǔn);甲方案:彈簧測(cè)力計(jì)a是不動(dòng)的,指針?lè)€(wěn)定便于讀數(shù),故甲方案更合理;由于彈簧測(cè)力計(jì)a示數(shù)為6.0 N,故A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.30。答案:(1)300(2)甲0.30【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長(zhǎng)度L關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖甲所示的F-L圖象,由圖象可知:彈簧原長(zhǎng)L0=_cm,求得彈簧的勁度系數(shù)k=_N/m。 (2)

18、按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G=1 N),使(1)中研究的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖乙,則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為_(kāi)cm。由此可推測(cè)圖乙中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為_(kāi)個(gè)。 【解析】(1)由胡克定律F=k(L-L0),結(jié)合圖中數(shù)據(jù)得:L0=3.0 cm,k=200 N/m。(2)由乙圖知指針?biāo)缚潭葹?.50 cm,由F=k(L0-L),得彈力為F=3 N,故所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)。答案:(1)3.0200(2)1.5032.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,需要將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上兩根細(xì)繩套,如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中先用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條,把橡皮條的一端拉到O點(diǎn),用鉛筆描下O點(diǎn)位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),然后只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩套再次把橡皮條的一端拉到O點(diǎn),記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向,作出三個(gè)力的圖示,如圖乙所示。(1)下列說(shuō)法正確的是_(填選項(xiàng)前字母)。 A.實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,可以減小實(shí)驗(yàn)誤差B.在用力拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí),拉力應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線方向C.在作力F1、F2的圖示時(shí),必須選取同樣的標(biāo)度,而作F的圖示時(shí),可以選取不同的標(biāo)度D.連接F1、F2和F三個(gè)力的末端,驗(yàn)證所得圖形是不是平