2019版高考物理二轮复习讲义:第一部分 第三板块 第2讲 “追根溯源”智取创新实验——学会迁移(含解析)
《2019版高考物理二轮复习讲义:第一部分 第三板块 第2讲 “追根溯源”智取创新实验——学会迁移(含解析)》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019版高考物理二轮复习讲义:第一部分 第三板块 第2讲 “追根溯源”智取创新实验——学会迁移(含解析)(33页珍藏版)》请在七七文库上搜索。
1、第 2 讲 Error!考法学法从近几年的高考实验题来看,创新型的题目越来越突出,设计型实验的考查将逐步取代对教科书中原有的单纯学生实验的考查。复习本讲内容时,要注意以下几点: 熟悉各种实验器材的原理和使用方法; 熟知基础实验,能在基础实验的基础上进行创新与改进;熟悉物理规律,能根据现有的器材设计实验,达到实验目的。创新点(一) 实验器材的等效与替换1实验器材的等效与替换是实验考题的主要创新设计思路之一。从近几年的高考命题来看,主要有以下几个方向:(1)用气垫导轨代替长木板,用光电门或频闪相机代替打点计时器。(2)用拉力传感器代替弹簧测力计。(3)用钩码或已知质量的物体代替弹簧测力计。2对于实
2、验器材的替换,解决问题的思维方式不变,需要注意以下几点:(1)气垫导轨代替长木板时,应调整导轨水平,不必平衡摩擦力。(2)拉力传感器的示数即为细线对滑块的拉力,与钩码质量大小无关。(3)用钩码或已知质量的物体代替弹簧测力计时,钩码或物体的重力不一定等于弹簧测力计的读数。命题角度 1 用光电门或频闪相机代替打点计时器例 1 某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先后通过光电门 A、B,计时装置测出钢球通过 A、B 的时间分别为 tA、t B。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为 h,钢球直径为D,当地的重力加速度为 g。(1)
3、用 20 分度的游标卡尺测量钢球的直径 D,读数如图乙所示,则 D_cm。(2)要验证机械能守恒定律,需要比较_。AD 2 与 gh 是否相等(1tA2 1tB2)BD 2 与 2gh 是否相等(1tA2 1tB2)CD 2 与 gh 是否相等(1tB2 1tA2)DD 2 与 2gh 是否相等(1tB2 1tA2)(3)实际上,钢球通过光电门的平均速度_( 填“”或“”)钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差_( 填“能”或“不能 ”)通过增加实验次数减小。解析 (1)根据游标卡尺的读数规则知读数为 0.8 cm0.05 mm100.850 cm。(2)由题意知钢球通过光电门的平均速度
4、等于钢球球心通过光电门的瞬时速度,即 v,由机械能守恒定律知 mgh mD2 ,所以只要比较 D2 与 2gh 是否相Dt 12 ( 1tB2 1tA2) ( 1tB2 1tA2)等即可,D 正确。(3)由匀变速直线运动规律知钢球通过光电门的平均速度等于此过程中中间时刻的瞬时速度,钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度;由此产生的误差属于系统误差,不能通过增加实验次数来减小。答案 (1)0.850 (2)D (3) 不能命题角度 2 用气垫导轨代替长木板例 2 某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。(1)将气垫导轨调至水平,安装好实验器材,从图中读出两光电门中心之间的距离
5、s_cm。(2)测量挡光条的宽度 d,记录挡光条通过光电门 1 和 2 所用的时间 t1 和 t2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力 F,为了完成实验,还需要直接测量的一个物理量是_。(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量?_(填“是”或 “否”)解析 (1)光电 门 1 处 导 轨 标 尺 读 数 为 : 20.0 cm,光电门 2 处导轨标尺读数为:70.0 cm,故两光电门中心之间的距离 s70.0 cm20.0 cm50.0 cm。(2)由于光电门的宽度 d 很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。滑块通过光电门 1 的瞬时速度为
6、:v 1 ,滑块通过光电门 2 的瞬时速度为:v 2 ,根据动dt1 dt2能定理需要验证的关系式为:Fs Mv22 Mv12 M 2 M 2,可见还需要测量出12 12 12 (dt2) 12 (dt1)M,即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。(3)该实验中由于已经用传感器测出细绳拉力大小,不是将砝码和砝码盘所受的重力作为小车的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。答案 (1)50.0 (2) 滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 M (3)否命题角度 3 用钩码或已知质量的物体代替测力计例 3 (2018商丘五校联考)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在
7、家中验证力的平行四边形定则。(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶_时电子秤的示数F。(2)如图(b),将三根细线 L1、 L2、L 3 的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A 和水壶杯带上。水平拉开细线 L1,在白纸上记下结点 O 的位置、_和电子秤的示数 F1。(3)如图(c),将另一颗墙钉 B 钉在与 O 同一水平位置上,并将 L1 拴在其上。手握电子秤沿着(2)中 L2 的方向拉开细线 L2,使_和三根细线的方向与(2) 中重合,记录电子秤的示数 F2。(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力 F、F 1、F 2 的图示,根据平行四边形定则作出F1、F 2
8、的合力 F的图示,若 _,则平行四边形定则得到验证。解析 (1)要测量装满水的水壶所受的重力,需记下水壶静止时电子秤的示数 F。(2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点 O 的位置的同时也要记录三根细线的方向以及电子秤的示数 F1。(3)已经记录了一个分力,还要记录另一个分力,则结点 O 的位置不能变化,力的方向也不能变化,所以应使结点 O 的位置和三根细线的方向与 (2)中重合,记录电子秤的示数F2。(4)根据平行四边形定则作出 F1、F 2 的合力 F的图示,若 F 和 F在误差允许的范围内重合,则平行四边形定则得到验证。答案 (1)静止 (2) 三根细线的
9、方向 (3) 结点 O 的位置 (4)F 和 F在误差允许的范围内重合创新点(二) 实验情景的设计与创新近几年的考题在实验情景的设计上进行了较多的创新,不过其考查的实验原理和实验处理方法仍然不变,因此,对于创新型实验的处理,最根本的方法是要把其从新情景中分离出来,找出与常规实验的相通之处,然后运用熟悉的实验原理和数据处理方法进行解答。需要考生在常规实验的基础上学会灵活变通。命题角度 1 用凹形桥模拟器测小车过桥最低点速度例 1 某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为 R0.20 m)。完成下列填空
10、:(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为 1.00 kg。(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b) 所示,该示数为_kg。(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为 m;多次从同一位置释放小车,记录各次的 m 值如表所示。序号 1 2 3 4 5m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_N ;小车通过最低点时的速度大小为_m /s。( 重力加速度大小取 9.80 m/s2,计算结果保留两位有效数字)解析 (2)题
11、图(b) 中托盘秤的示数为 1.40 kg。(4)小车 5 次经过最低点时托盘秤的示数平均值为 m 1.80 1.75 1.85 1.75 1.905kg1.81 kg。小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 F( m1.00)g(1.811.00) 9.80 N7.9 N,由题意可知小车的质量为 m(1.401.00)kg 0.40 kg,小车经过凹形桥最低点时对桥的压力等于桥对小车的支持力,对小车,在最低点时由牛顿第二定律得 Fmg,解得 v1.4 m/s。m v2R答案 (2)1.40 (4)7.9 1.4命题角度 2 测量电动机转动的角速度例 2 如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置
12、,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动。在圆形卡纸的旁边垂直安装一个改装的电火花计时器( 电火花计时器每隔相同的时间间隔打一个点 )。(1)请将下列实验步骤按先后排序:_。使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触接通电火花计时器的电源,使它工作起来启动电动机,使圆形卡纸转动起来关闭电动机,拆除电火花计时器;研究卡纸上留下的一段点迹(如图乙所示) ,写出角速度 的表达式,代入数据,得出 的测量值。(2)要得到角速度 的测量值,还缺少一种必要的测量器材,它是 _。A秒表 B毫米刻度尺C圆规 D量角器(3)为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,在电火花计时器与盘面保持良好
13、接触的同时,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图丙所示。这对测量结果_(填“有”或“无” )影响。解析 (1)该实验应先将电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触,先使卡片匀速转动后再打点,最后取出卡片进行数据处理,故先后顺序为、。(2)要测出角速度,需要测量点跟点间对应的圆心角,需要的器材是量角器,故 D 对。(3)由于点跟点之间对应的圆心角没变化,则对测量角速度无影响。答案 (1) (2)D (3)无创新点(三) 实验结论的拓展与延伸命题角度 1 由测定加速度延伸为测定交流电的频率例 1 (2016全国卷)某同学
14、用图 (a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率 f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算。(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用 f 和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出 B 点时,重物下落的速度大小为_,打出 C 点时重物下落的速度大小为_,重物下落的加速度大小为_。(2)已测得 s1 8.89 cm,s 29.50 cm,s 310.10 cm;当地重力加速度大小为 9.80 m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小
15、约为其重力的 1%。由此推算出 f 为_Hz。解析 (1)重物匀加速下落时,根据匀变速直线运动的规律得 vB f(s1s 2),s1 s22T 12vC f(s2s 3),由 s3s 12aT 2 得 a 。s2 s32T 12 f2s3 s12(2)根据牛顿第二定律,有 mgkmgma ,整理得 f ,代入数据可得 f21 kgs3 s140 Hz。答案 (1) f(s1s 2) f(s2s 3) f2(s3s 1) (2)4012 12 12命题角度 2 利用平抛运动规律探究动能定理例 2 在“探究动能定理”实验中,采用如图甲所示装置,水平正方形桌面距离地面高度为 h,将橡皮筋的两端固定在
16、桌子边缘上的两点,将小球置于橡皮筋的中点,向左移动距离 s,使橡皮筋产生形变,由静止释放后,小球飞离桌面,测得其平抛的水平射程为L。改变橡皮筋的条数,重复实验。(1)实验中,小球每次释放的位置应_( 填“不同” “相同”或“随意”)。(2)取橡皮筋对小球做功 W 为纵坐标,为了在坐标系中描点得到一条直线,如图乙所示,应选_(填“ L”或“L 2”)为横坐标。若直线与纵轴的截距为 b,斜率为 k,可求小球与桌面间的动摩擦因数为_( 使用题中所给符号表示) 。解析 (1)每次通过改变橡皮筋的条数重复实验,为使每条橡皮筋对小球做功相同,故小球每次释放的位置应相同。(2)设小球飞离桌子边缘时的速度为
17、v0,则由动能定理得 Wmgs mv02,小球飞离12桌面后做平抛运动,则有 h gt2,Lv 0t,解得 W L2mgs,故若取橡皮筋对小球做12 mg4h功 W 为纵坐标,为了在坐标系中描点得到一条直线,应选 L2 为横坐标;由题意可知bmgs,k ,解得 。mg4h b4hsk答案 (1)相同 (2) L2 b4hsk创新点(四) 三种观点测动摩擦因数命题角度 1 利用平衡观点测动摩擦因数根据公式 FfF N,只要测出摩擦力 Ff 和正压力 FN,即可计算出动摩擦因数。测量时可测出多组摩擦力和正压力,画出 FfFN 图像,其斜率即为动摩擦因数。例 1 (2018全国卷)某同学用图 (a)
18、所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中 f4 的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。砝码的质量 m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25滑动摩擦力 f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93回答下列问题:(1)f4_N;(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出 fm 图线;(3)f 与 m、木块质量 M、木板与
19、木块之间的动摩擦因数 及重力加速度大小 g 之间的关系式为 f_,fm 图线(直线) 的斜率的表达式为 k_;(4)取 g9.80 m/s 2,由绘出的 fm 图线求得 _。( 保留两位有效数字)解析 (1)由题图(b) 可读出弹簧秤的示数 f42.75 N 。(2)fm 图线如图所示。(3)摩擦力表达式 f(Mm)g,其斜率 kg 。(4)图线的斜率 k N/kg3.9 N/kg,解得 0.40。fm 2.93 2.150.25 0.05答案 (1)2.75 (2) 见解析图 (3) (Mm )g g (4)0.40命题角度 2 利用动力学观点测动摩擦因数利用纸带结合运动学公式求出物块的加速
20、度,再利用牛顿第二定律求出合外力,根据力的合成与分解求出摩擦力,再根据公式 FfF N 求出动摩擦因数。例 2 在测定滑块与桌面间的动摩擦因数时,设计的实验装置如图 1 所示,进行如下操作:首先用天平测出滑块的质量 M300 g,将纸带与滑块拴接在一起穿过打点计时器,拴接在滑块另一端的轻绳跨过定滑轮连接一定数量的质量均为 m100 g 的钩码,在实验过程中通过调节始终让轻绳与水平桌面平行。接通电源,由静止释放滑块,让滑块在钩码的牵引下做加速运动,得到一条纸带。在纸带上选取点迹清晰的 A 点为第一个计数点,然后每间隔四个点选择一个计数点,经测量计数点间的距离如图 2 所示。如果该打点计时器的打点
21、周期为 T0.02 s ,重力加速度为 g10 m/s 2。回答下列问题:(1)由纸带求出打点计时器打 B 点时,滑块的速度为 vB _m/s。(2)滑块的加速度大小为 a_m/s 2。(3)由以上可知,钩码数量为 2 个时,该滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为_。 (以上结果均保留两位有效数字)解析 (1)滑块做匀变速直线运动,一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,又由题意可知相邻计数点间的时间间隔为 t5T50.02 s0.1 s,则 vB AC vxAC2tm/s0.74 m/s。0.147 320.1(2)利用逐差法可求得滑块的加速度axDE xCD xBC xAB4t2 m/s2
22、0.64 m/s2。32.01 14.73 14.7310 240.12(3)对滑块和钩码组成的系统,由牛顿第二定律可得:2mgMg(2mM) a,代入数据解得:0.56 。答案 (1)0.74 (2)0.64(0.630.65 均可) (3)0.56命题角度 3 利用能量观点测动摩擦因数物体运动过程中克服摩擦力做功,根据功能关系和能量守恒定律可求出克服摩擦力做的功,并进一步求出摩擦力,再利用公式 FfF N 求出动摩擦因数。例 3 某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数。图中长木板固定在水平桌面上,光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在 O 点相切,一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 高考 物理 二轮 复习 讲义 第一 部分 第三 板块 追根溯源 智取 创新 实验 学会 迁移 解析
链接地址:https://www.77wenku.com/p-64543.html