专题 力学实验 - 图文

专题 力学实验

【命题趋势】

一、误差和有效数字 1．误差

误差 系统误差 产生原因 实验仪器不精确、实验原理不完善、实验方法粗略 大小特点 总是偏大或偏小 减小方法 更新仪器完善实验原理 画图象或取平均值

偶然误差 测量、读数不准确 2.有效数字

忽大忽小 从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字． 二、测量性实验

1．包括：用游标卡尺和螺旋测微器测量长度，练习使用打点计时器．

2．(1)游标卡尺的读数方法：d＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)． (2)螺旋测微器的读数方法：

测量值＝固定刻度＋可动刻度×0.01 mm＋估读值． 注意要估读到0.001 mm. (3)用纸带求加速度的方法

Δx

①利用a＝T2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＝xn＋1－xn＝aT2 求加速度a. ②逐差法：

x4－x1x5－x2x6－x3a1＋a2＋a3

如图5－10－1所示，因为a1＝3T2，a2＝3T2，a3＝3T2，所以a＝＝3

x4＋x5＋x6－x1－x2－x3

. 9T2三、验证性实验

1．包括：验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律． 2．验证性实验的两种方法

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(1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实；

(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证． 四、探究性实验

1．包括：探究弹力和弹簧伸长的关系，探究动能定理． 2．探究性实验与验证性实验的区别

探究性实验，在实验前并不知道满足什么规律，所以在坐标纸中描点后所做的曲线是试探性的，只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点．而验证性实验，在坐标纸上描点后所作图线的根据就是所验证的规律。 【重点、难点剖析】

一、游标卡尺和螺旋测微器的读数 1．毫米刻度尺

长度测量的基本工具是刻度尺，其最小分度一般为1 mm(此时叫做毫米刻度尺)．毫米刻度尺可以精1

确读到mm位、估读到10 mm位(能读取十分之几毫米)．估读的“0”不能舍弃． 2．游标卡尺的读数

游标尺(mm) 刻度格数 10 20 50 刻度总长度 9 19 49 每小格与1毫米差 0.1 0.05 0.02 精度(mm) 0.1 0.05 0.02 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时)(mm) 主尺上读的毫米数＋0.1 n 主尺上读的毫米数＋0.05 n 主尺上读的毫米数＋0.02 n 3.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. 4．关于估读问题：游标卡尺不需要估读；毫米刻度尺、螺旋测微器需要估读． 【特别提醒】游标卡尺读数技巧：

(1)读数时应以毫米为单位，读出后再进行单位换算。 (2)主尺上的读数，应以游标尺零刻度左端主尺上的刻度为准。

(3)20分度的游标卡尺，其读数要精确到0.05 mm，读数的最后一位数字为“0”或“5”；50分度的游标卡尺，其读数要精确到0.02 mm，读数的最后一位数字为“0”“2”“4”“6”或“8”。

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二、与打点计时器和纸带相关的力学实验 （1)打点计时器的正确使用： ①先接通电源，再释放纸带；

②电磁打点计时器工作电压为低压交流4~6 V；电火花计时器工作电压为交流220 V。

(2)纸带的选取：一般实验在点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带；在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0 mm。 (3)根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n个打点时间间隔，即T=0.02n s。一般取n=5，此时T=0.1 s。

(4)测量计数点间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其他各计数点的距离。如图所示，则由图可得： xⅠ=x1，xⅡ=x2-x1，xⅢ=x3-x2，xⅣ=x4-x3，xⅤ=x5-x4，xⅥ=x6-x5。 (5)判断物体运动的性质

①若xⅠ、xⅡ、xⅢ、xⅣ、xⅤ、xⅥ基本相等，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动。 ②设Δx1=xⅡ-xⅠ，Δx2=xⅢ-xⅡ，Δx3=xⅣ-xⅢ，Δx4=xⅤ-xⅣ，Δx5=xⅥ-xⅤ。

若Δx1、Δx2、Δx3、Δx4、Δx5基本相等，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀变速直线运动。 (6)测定第n点的瞬时速度，物体做匀变速直线运动时，在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即测出第n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离，由平均速度公式即可求得。如图中

第4点的瞬时速度为：v4=三、用图象处理数据

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图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法，以下为作图的要求： (1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。 (2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。 (3)图上的连线不一定通过所有的数据点，而应尽量使数据点合理地分布在线的两侧。 (4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”。

虽然图象法有许多优点，但在图纸上连线时有较大的主观性，另外连线的粗细、图纸的大小、图纸

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本身的均匀程度等，都对结果的准确性有影响。 (5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。 (6)明确图象的斜率、截距的物理意义。 【题型示例】

题型一 基本仪器的使用

例1．(2015·海南单科，11，6分)(难度★★)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示．该工件的直径为________cm，高度为________mm.

1 解析 游标卡尺读数为d＝12 mm＋4×20 mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm 答案 (1)1.220 6.861

【变式探究】[2014·福建理综，19(1)，6分](难度★★)某同学测定一金属杆的长度和直径， 示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和

________mm.

解析 毫米刻度尺读数时应估读一位，其读数为60.10 cm；游标卡尺读数时 不需要估读，读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm. 答案 60.10 4.20

题型二 匀变速直线运动的研究

例2、【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用

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