安徽省2013年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題六第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、專題六物理實(shí)驗(yàn)第 1 講力學(xué)實(shí)驗(yàn)核心整合一、誤差和有效數(shù)字1誤差誤差產(chǎn)生原因大小特點(diǎn)減小方法實(shí)驗(yàn)儀器不精確實(shí)驗(yàn)原總是偏大更新儀器系統(tǒng)誤差完善實(shí)驗(yàn)理不完善實(shí)驗(yàn)方法粗略或偏小原理偶然誤差測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確可大可小畫圖象或取平均值2有效數(shù)字（ 1）定義：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字。 有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的，是誤差的來源。（2）從數(shù)字左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0.012 5 為三位有效數(shù)字。二、長度的測量1毫米刻度尺的讀數(shù)精確到毫米，估讀一位。2游標(biāo)卡尺的讀數(shù)游標(biāo)尺 /mm測量結(jié)果（游標(biāo)尺上第 n個(gè)刻精度刻度刻度總每小格與 1線與主尺上的某刻度對(duì)正時(shí)mm格數(shù)長度毫米差mm1090.1

2、0.1主尺上讀的毫米數(shù)0.1 n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)0.02n3螺旋測微器的讀數(shù)測量值固定刻度整毫米數(shù)半毫米數(shù)可動(dòng)刻度讀數(shù)（含估讀）×0.01 mm。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法1列表法在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了簡單而明確地表示出有關(guān)物理量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀駜?nèi)，稱為列表法。列成表格不但可以減少或避免錯(cuò)誤，便于發(fā)現(xiàn)問題和分析問題，而且有助于找出各物理量之間的變化規(guī)律。分析表格中的記錄數(shù)據(jù)時(shí)一般先找出相同量，再分析其他量的數(shù)據(jù)關(guān)系。表格要求簡單明了，用符號(hào)標(biāo)明各物理量并寫明單位，所列數(shù)據(jù)要符合有效數(shù)字的有關(guān)

3、規(guī)定。2平均值法即把測定的若干組數(shù)相加求和，然后除以測量次數(shù)。3作圖法用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法之一。用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，有取平均的效果。由圖線的斜率、截距、包圍面積等可以研究物理量之間的變化關(guān)系，找出規(guī)律。熱點(diǎn)例析熱點(diǎn)一游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)【例 1】如圖甲所示游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_cm，圖乙中螺旋測微器讀數(shù)為_mm。- 1 -解題指導(dǎo)：分析游標(biāo)卡尺的精確度，觀察螺旋測微器的半毫米刻線是否露出，再利用讀數(shù)公式分別讀數(shù)。規(guī)律總結(jié) 游標(biāo)卡尺讀數(shù)技巧（ 1）讀數(shù)時(shí)應(yīng)以毫米為單位，讀出后再進(jìn)行單位換算。（ 2）主尺上的讀數(shù)，應(yīng)以游標(biāo)尺零刻度左端主尺上的刻度為準(zhǔn)。（ 3

4、）20 分度的游標(biāo)卡尺， 其讀數(shù)要精確到 0.05 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“ 0”或“ 5”。 50 分度的游標(biāo)卡尺， 其讀數(shù)要精確到 0.02 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“ 0”“ 2”“ 4”“ 6” 或“ 8”。熱點(diǎn)二 與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)【例 2】（2012·廣東潮州期末）用自由落體法進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)（ 1）實(shí)驗(yàn)完畢后選出一條紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、 B、C 為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50 Hz 的交流電。用刻度尺測得OA 12.41 cm ， OB 18.60 cm， OC27.21cm，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A 和 B

5、、 B 和 C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重物的質(zhì)量為1.00kg，取 g 9.80 m/s 2。甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B 點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能比開始下落時(shí)減少了_J ；此時(shí)重物的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了_J。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是_ 。（2）乙同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，測量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以 h 為橫軸，以 1v2 為縱軸畫出了如圖的圖線。2圖線未過原點(diǎn)O的原因是 _ 。規(guī)律點(diǎn)撥 （ 1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的正確使用先接通電源，再釋放紙帶；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為低壓交流4 6 V ；電火花計(jì)時(shí)器工作

6、電壓為交流220 V 。（ 2）紙帶的選?。阂话銓?shí)驗(yàn)在點(diǎn)跡清晰、無漏點(diǎn)的紙帶中選取有足夠多點(diǎn)的一段作為實(shí)驗(yàn)紙帶，在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中還要求紙帶包含第一、二點(diǎn)，并且第一、二兩點(diǎn)距離接近 2.0 mm。（3）根據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打n 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為n個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔，即 0.02ns 。一般取n5，此時(shí) 0.1 s 。TT（ 4）測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離。為了測量、計(jì)算的方便和減小偶然誤差，測量距離時(shí)不要分段測量，盡可能一次測量完畢，即測量計(jì)數(shù)起點(diǎn)到其他各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離。如圖所示，則由圖可得：- 2 -x x1，x x2 x1， x x3 x2， x

7、x4 x3， x x5 x4， x x6 x5。（5）判斷物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)若 x 、 x、 x 、 x 、x、 x 基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)x1 x x ，x2 x x，x3 x x ，x4 x x ，x5 x x 。若x1 、x2、x3、 x4、x5 基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。（6）測定第 n 點(diǎn)的瞬時(shí)速度，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即測出第n 點(diǎn)相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T 內(nèi)的距離，由平均速度公式即可求得。如圖中第 x534 點(diǎn)的瞬時(shí)速度為： v4 x x x。2T2T舉一反

8、三1（2012·安徽理綜）圖1 為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮?。圖 1（ 1）實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行。接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是（）。A將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié) m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出

9、的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)（2）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量和的選取，以下最合理的一組是（）。mMAM 200 g ， m 10 g 、 15 g 、20 g 、 25 g 、 30 g 、 40 gBM 200 g ， m 20 g 、 40 g 、60 g 、 80 g 、 100 g 、 120 gCM 400 g ， m 10 g 、 15 g 、20 g 、 25 g 、 30 g 、 40 gDM 400 g ， m 20 g 、 40 g 、60 g 、 80 g 、 100 g 、 120 g（3）

10、圖 2 是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，、為 7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰ABCDEFGs 4.22 cm 、的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：ABsBC 4.65 cm 、 sCD 5.08 cm 、 sDE 5.49 cm 、sEF 5.91 cm 、 sFG 6.34 cm 。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為 50 Hz ，則小車的加速度 a _ m/s 2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 。圖 2熱點(diǎn)三用圖象處理數(shù)據(jù)- 3 -【例 3】（2012·江蘇模擬）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”實(shí)驗(yàn)：（1）甲同學(xué)在物體所受合外力不變時(shí)，改變物體的質(zhì)量，得到數(shù)據(jù)如下表所

11、示。物體質(zhì)量物體的加速物體質(zhì)量的倒實(shí)驗(yàn)次數(shù)度 a/ （m·s1 1m/kg2數(shù) /kg）m10.200.785.0020.400.382.5030.600.251.6740.800.201.2551.000.161.00根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在如圖所示的坐標(biāo)中描出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出1a 圖象。m1由 a 圖象，你得出的結(jié)論為_ 。m物體受到的合力大約為_。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）乙同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變對(duì)小車的拉力，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的 aF 圖象如圖所示，則該圖象中圖線不過原點(diǎn)的原因是：_ ，小車的質(zhì)量為 _kg 。（保留兩位有效數(shù)字）規(guī)律點(diǎn)撥 圖象法是物理

12、實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，以下為作圖的要求：（1）作圖一定要用坐標(biāo)紙，坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定；- 4 -（ 2）要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值；（ 3）圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè)；（ 4）作圖時(shí)常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化，即“變曲為直”；雖然圖象法有許多優(yōu)點(diǎn)，但在圖紙上連線時(shí)有較大的主觀性，另外連線的粗細(xì)、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有影響。（ 5）注意區(qū)別橫縱坐標(biāo)軸的物理意義，標(biāo)度及單位。（ 6）明確圖象的斜率、截距的物理意義。1（2012·

13、山東高三五月沖刺）探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)主要過程如下：（1）設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、 2W、 3W、；（2）分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求出小車的速度v1、 v2、 v3、；（3）作出 Wv 草圖；（4）分析 Wv 圖象。如果 Wv 圖象是一條直線，表明W v；如果不是直線，可考慮是否存在 W v2 、 W v3、 Wv等關(guān)系。以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確，它是_。A本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為、2、 3、所采用的方法是選用同樣的W WW橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1 條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為，用

14、 2 條、 3 條、橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 次、第 3 次、實(shí)驗(yàn)時(shí)，W2W、 3W、橡皮筋對(duì)小車做的功分別是B小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜C某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算2（2012·合肥一中沖刺）用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，分別用刻度尺和50 分度的游標(biāo)卡尺測定擺線長度和小球直徑，其讀數(shù)如圖甲、乙所示，則擺線長度為_cm，擺球直徑為 _cm。甲乙物理小組用如圖實(shí)驗(yàn)裝置測量滑塊與

15、木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)：一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤相接。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz。開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，0,1,2,3,4,5,6,7是計(jì)數(shù)點(diǎn)， 每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加- 5 -速度 a_。（保留三位有效數(shù)字）為測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有_。（填入所選物理量前的字母）A木板的長度LB木板的質(zhì)量

16、m1C滑塊的質(zhì)量m2D托盤和砝碼的總質(zhì)量m3滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) _（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）。3（2012·廣東汕頭高三二模）如圖甲是測量滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的裝置，將木板水平固定在桌面上，利用一根壓縮的短彈簧來彈開滑塊。請完成下列實(shí)驗(yàn)操作與分析：甲（ 1）先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放滑塊，滑塊被彈開后繼續(xù)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)一段距離后停下。（ 2）某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶后面的一段如圖乙，其中B 點(diǎn)為滑塊停下時(shí)在紙帶上記錄到的點(diǎn)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T，其他數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出，則滑塊通過A 點(diǎn)的速度 v _（用、1、2 表示）；再用 _測出、B之間的距離L。T xxA乙（

17、3）已知重力加速度為g，則滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù) _（用 、 、1、gLT xx2 表示）。由于紙帶與計(jì)時(shí)器存在阻力，測出的動(dòng)摩擦因數(shù) 與真實(shí)值相比（ 選填“一樣大”“偏大”或“偏小”） 。4（2012·江蘇單科）為測定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊A 位于水平桌面上的 O點(diǎn)時(shí)，重物 B 剛好接觸地面。將A拉到 P點(diǎn)，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到點(diǎn)。分別測量、的長度h和s。改變h，重復(fù)上QOP OQ述實(shí)驗(yàn)，分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。- 6 -（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，發(fā)現(xiàn)A 釋放后會(huì)撞到滑輪。請?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決方法。（2）請根據(jù)下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出sh

18、關(guān)系的圖象。h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5（3）實(shí)驗(yàn)測得A、 B的質(zhì)量分別為m 0.40 kg、 M 0.50 kg。根據(jù) sh 圖象可計(jì)算出A 木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) _。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（4）實(shí)驗(yàn)中， 滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致 的測量結(jié)果 _（選填“偏大”或“偏小”）。參考答案精要例析·聚焦熱點(diǎn)熱點(diǎn)例析【例 1】答案： 0.725 9.200解析： 根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)公式知，該讀數(shù)為：7 mm5×0.05 mm 7.25 mm0.725 cm根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)公式知，該讀數(shù)為：9 mm20.0 &#

19、215;0.01 mm 9.200 mm【例 2】答案：（ 1） 1.82 1.71 紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器受摩擦阻力、空氣阻力（2）先釋放重物，再接通計(jì)時(shí)器電源 2 J 1.82 J ， vB AC/0.08解析：（1 ） mgh 1.00 ×9.80 ×18.6 ×10 2k12J 1.71 J ，紙帶通過打點(diǎn)計(jì)0.08m/s 1.85 m/s ， E 2×1.00 ×1.85時(shí)器受摩擦阻力、空氣阻力。（2）先釋放重物，再接通計(jì)時(shí)器電源（“打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重物已經(jīng)有速度”也對(duì)）?！九e一反三1】答案：（ 1） B （ 2） C （ 3） 0.42解

20、析：（ 1）操作目的是平衡摩擦力，所以應(yīng)除去繩子的拉力，并有紙帶和運(yùn)動(dòng)，處于勻速時(shí)，說明恰好平衡。（ 2）當(dāng)用砂桶和砂子的重力當(dāng)做拉小車的力，則應(yīng)該讓砂桶和砂子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（ 3）依據(jù)題意，利用 sAB、sBC、 sCD、sDE、sEF、sFG，采用逐差法求加速度，取平均值，保留兩位有效數(shù)字。1【例 3】答案：（ 1） a 圖象如圖所示在物體受外力不變時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量m成反比 0.15 N 至 0.16 N 之間均對(duì)- 7 -（2）木板傾角過大（或平衡摩擦力太過）1.9 至 2.1 之間均對(duì)1解析：（ 1）由牛頓第二定律F ma得，a F· ，即圖線的斜率等于小車所受的合外力， m0.76大小為N0.16 N 。F4.88（2）由圖象可得拉力等于零時(shí)，加速度不等于零， 故木板傾角過大 （或平衡摩擦力太過） ；1由牛頓第二定律Fma得， a F· ，即圖線的斜率等于