板块装置在实验中的应用解读.pptx

板块装置在实验中的应用解读第1页/共29页【热点概述】 由一个长木板和一个滑块(或小车)组成的“板块装置”在力学实验中应用十分广泛,“板块装置”所涉及的实验主要有研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。“板块装置”在验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律实验及其创新实验中的应用是高考的热点。第2页/共29页【热点透析】一、“板块装置”在验证牛顿运动定律创新实验中的应用——测定动摩擦因数利用“板块装置”,当滑块在长木板上做匀变速直线运动时,若能测出滑块的加速度,则根据牛顿第二定律就可求出动摩擦因数。第3页/共29页【例证1】(2013·新课标全国卷Ⅰ)图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:第4页/共29页①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;②调整轻滑轮,使细线水平;③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;④多次重复步骤③,求a的平均值 ;⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。第5页/共29页回答下列问题:(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图乙所示,其读数为　cm。第6页/共29页(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a= 　。(3)动摩擦因数μ可用M、m、 和重力加速度g表示为μ=　。(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于　(选填“偶然误差”或“系统误差”)。第7页/共29页【规范解答】 (1)20分度游标卡尺的精确度为0.05mm,主尺读数0.9cm,游标尺读数=12×0.005cm=0.060cm,所以游标卡尺的读数为。(2)遮光片经过光电门A和B的平均速度分别表示A、B位置的瞬时速度,vA= ,vB= ,又由速度位移公式得:a=。第8页/共29页(3)对遮光片、物块和重物由牛顿第二定律得:F-μMg=M ,mg-F=m ,即mg-μMg=(M+m) ,所以μ=。(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差是实验原理不完善引起的系统误差。答案:　(2)(3) (4)系统误差第9页/共29页二、“板块装置”在验证机械能守恒定律实验中的应用利用“板块装置”验证机械能守恒定律是对实验或常见练习题进行器材和装置的改换而成的,解决此类问题的思路是从机械能守恒的方程出发,按照实验题目的要求,进行实验的设计或有关量的测量。第10页/共29页【例证2】利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时,先把导轨调成水平,然后按如图所示的方式,用垫块把导轨一端垫高H,质量为m的滑块上安装宽度的遮光板。使滑块由轨道上端任一处滑下,测出它通过光电门G1和G2时的速度v1和v2,就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量ΔEk= ,再算出重力势能的减少量ΔEp=mgh,比较ΔEk与ΔEp的大小,便可验证机械能是否守恒。图中H、L、s均已事先设定,滑块通过两个光电门所用时间分别为Δt1和Δt2。第11页/共29页(1)滑块速度v1、v2的表达式分别为v1=　、v2=　,滑块通过G1、G2时的高度差h的表达式h=　。第12页/共29页(2)若测得图中L=1.0m,s=0.50m,H=20cm,m=500g,滑块通过G1和G2的时间分别为5.0×10-2s和2.0×10-2s,当地重力加速度2,则动能增加量ΔEk=　,重力势能减少量ΔEp=　(以上两空保留三位有效数字),由此得到的实验结论是 ?。第13页/共29页【规范解答】 (1)由于遮光板宽度很小,而滑块通过光电门的时间极短,故可以认为滑块通过两光电门时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度,即v1= ,v2= ;由导轨的倾角sinα= = ,可得h= s。第14页/共29页(2)v1= = m/s=0.60m/s,v2= = m/s=1.50m/s,高度差。动能增加量ΔEk= =0.473J,重力势能减少量ΔEp=mgh=0.490J;实验结论为在误差允许范围内,滑块下滑过程中机械能守恒。答案:(1)　s　　　在误差允许范围内,滑块下滑过程中机械能守恒第15页/共29页【热点集训】1.(2012·江苏高考)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验。实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面。将A拉到P点,待B稳定后由静止释放,A最终滑到Q点。分别测量OP、OQ的长度h和s。改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据。第16页/共29页(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮。请提出