實驗一長度的測量實驗二研究勻變速直線運動

1、v實驗目的v練習正確使用刻度尺和游標卡尺測量長度測量一段金屬管的長度、內(nèi)徑和外徑；測量一個小量筒的深度v實驗器材v刻度尺，游標卡尺，金屬管，小量筒v實驗原理v1刻度尺v刻度尺的規(guī)格v實驗中常用的刻度尺是米尺，米尺的最小分度是1mm，量程不等，測量中常用的米尺有鋼卷尺、木直尺、帶刻度的三角板等v2游標卡尺v(1)游標卡尺的構造如圖所示，它的左測量爪固定在主尺上并與主尺垂直，右測量爪與左測量爪平行，固定在游標尺上，可以隨同游標尺一起沿主尺滑動v在下圖中，上邊是內(nèi)測腳，用來測槽寬和管的內(nèi)徑；下邊是外測腳，用來測物體的厚度或管的外徑；有些游標卡尺在主尺背后嵌著一根窄片，它和游標尺固定在一起，隨著游標尺

2、沿主尺滑動，用來測量槽或孔的深度v(2)常見的游標尺按游標尺刻度的格數(shù)分成以下3種游標尺游標尺(mm)測量結果測量結果(游標游標尺上第尺上第n個格個格與主尺上的刻與主尺上的刻度線對齊時度線對齊時/mm)刻度刻度格數(shù)格數(shù)刻度總刻度總長度長度每小格每小格與與1mm差差精度精度(mm)1090.10.1主尺上讀的毫主尺上讀的毫米數(shù)米數(shù)0.1n20190.050.05主尺上讀的毫主尺上讀的毫米數(shù)米數(shù)0.05n50490.020.02主尺上讀的毫主尺上讀的毫米數(shù)米數(shù)0.02nv(3)游標卡尺讀數(shù)的技巧v讀數(shù)時以mm為單位來讀，讀出后再按要求化成其他單位v以主尺讀數(shù)時一定要讀離游標零刻度線左邊最近的主尺刻

3、度線的值v在讀小數(shù)部分時一定要認清第幾根刻度與主尺的刻度對齊v一定要弄清所用卡尺的精確度v若用X表示由主尺上讀出整的毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達為：(XK精確度)mm.v實驗步驟v1用刻度尺測量金屬管的長度，每次測量后讓金屬管繞軸轉過約45，再測量下一次，共測量4次把測量的數(shù)據(jù)填入表格中，求出平均值v2用游標卡尺測量金屬管的內(nèi)徑和外徑測量時先在管的一端測量兩個互相垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，再在管的另一端測量兩個互相垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，把測量的數(shù)據(jù)填入表格中，分別求出內(nèi)徑和外徑的平均值.金屬管金屬管小量筒小量筒長度長度l/mm內(nèi)徑內(nèi)徑d內(nèi)內(nèi)

4、/mm外徑外徑d外外/mm深度深度h/mm123平均值平均值v注意事項v1刻度尺的刻度線要緊貼金屬管，并且讀數(shù)時視線與刻度線要對齊，避免誤差；如果刻度尺端頭有磨損，測量起點不要選在“0”刻度線v2分清游標卡尺的精確度是多少？讀數(shù)時應使視線與尺垂直，避免產(chǎn)生誤差v3讀數(shù)時可應用下列公式方法進行：v測量值主尺讀數(shù)游標尺與主尺刻度線對齊的格數(shù)精確度，單位是“mm”精確度等于主尺最小分度的長度除以游標尺刻度的格數(shù)在“主尺讀數(shù)”時一定要讀游標零刻度線左邊最近的主尺刻度線的值v4在游標卡尺測量金屬管的外徑時，金屬管不可在鉗口間移動或壓得太緊，以免磨損鉗口；用游標卡尺測量金屬管的外徑、內(nèi)徑和量筒的深度時，當

5、游標卡尺放在合適的位置后，應適當旋緊固定螺釘，然后再讀數(shù)v5如果游標卡尺的讀數(shù)是以試卷的形式出現(xiàn)，則一定要注意區(qū)分“0”刻度線與游標尺的邊線v6在完成“主尺讀數(shù)”和“游標尺讀數(shù)”之和的運算過程中，其單位必須統(tǒng)一；游標卡尺的讀數(shù)不作有效數(shù)字要求v誤差分析v1當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線與主尺的零刻線重合時，游標卡尺不存在零誤差，可以直接進行測量；當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線與主尺的零刻線不重合時，游標卡尺存在零誤差，測量、讀數(shù)的方法依舊，但最后的數(shù)據(jù)在處理時要考慮零誤差的影響v2當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線在主尺零刻線的右側，則用讀數(shù)的方法讀出零誤

6、差，用最終的讀數(shù)減去零誤差v3當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線在主尺零刻線的左側，則用讀數(shù)的方法讀出此時的零誤差，最后的數(shù)據(jù)等于最終的讀數(shù)減去零誤差加1.v4只要操作正確，本實驗的誤差主要為系統(tǒng)誤差，用游標卡尺測量的讀數(shù)屬于可靠數(shù)字，其誤差小于精度的50%.v實驗目的v1練習使用電火花計時器或電磁打點計時器，利用打上點的紙帶研究物體的運動情況v2掌握判斷物體是否做勻變速運動的方法v3測定勻變速直線運動的加速度v實驗原理和方法v1打點計時器的使用v(1)電磁打點計時器：電磁打點計時器是一種使用低壓交流電源的儀器，它的工作電壓為46V.當通過的電流頻率為f50Hz時，它每隔0.02s打

7、一次點v(2)電火花計時器：電火花計時器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡的計時儀器當電火花計時器接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、接負極的紙盤軸(墨粉紙盤)，產(chǎn)生火花放電，于是在運動的紙帶上打出一列點跡，當電源頻率為50Hz時，它的脈沖放電周期也是0.02s，即每隔0.02s打一個點v2由紙帶求物體運動加速度的方法v(方法一)逐差法：取偶數(shù)段位移v因為(x4x3)(x3x2)(x2x1)x4x13aT2v同理有x5x2x6x33aT2v實驗器材v電火花計時器或電磁打點計時器，紙帶，電源，小車，細繩，一端附有滑輪的長木板，刻度尺，鉤碼，

8、導線v實驗步驟v1如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并把滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路v2把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面v3把小車停在打點計時器處先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上新紙帶，重復實驗三次v數(shù)據(jù)處理v1從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點來確定計數(shù)點為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個點的時間作為時間單

9、位，即T0.1s.v2正確使用毫米刻度尺測量每相鄰的兩計數(shù)點間的距離，并填入表內(nèi)，用逐差法求出加速度，最后求其平均值(請讀者自己設計表格)v3也可求出各計數(shù)點對應的瞬時速度，作出vt圖象，求直線的斜率，即物體運動的加速度v誤差分析v本實驗參與計算的量有x和T，因此誤差來源于x和T.調(diào)整好打點計時器，由于市電的頻率很穩(wěn)定，其誤差小于0.2Hz，故可將打點時間誤差忽略不計若測各個x時用最小分度為1 mm的刻度尺，其誤差一般不超過0.5mm.若點子打得清晰而小，則誤差可小于0.2mm.因此我們應選擇點子打得小而清晰的紙帶，且要用最小分度為1mm的刻度尺估測到0.1mm，并要求眼睛要正對點和刻度尺，以

10、盡量減小誤差v考例1對于10分度的游標卡尺而言，一般是游標尺上的10小格與主尺上的9mm對應，達到放大0.1mm的目的某同學根據(jù)游標卡尺的放大原理，設計了一種10分度的游標卡尺，其結構如圖所示，其主尺上的最小刻度仍然是毫米，且所標示數(shù)以毫米為單位，游標上的格數(shù)仍然是10格，不過，游標上的10小格與主尺上的19mm對應請問，該同學設計的這種游標卡尺的功能是否與10分度的相同？如果相同，它有什么樣的一些優(yōu)點？v解析由于該游標卡尺游標上的每小格與主尺上的2mm相差0.1mm，因此，當游標每向右移動0.1mm時，必有一游標上的刻度線與主尺上的某一刻度線對齊，只要找到游標尺上的第幾條刻度線與主尺上的刻度

11、線對齊，便知游標尺移動的距離，因此，它的功能與通常介紹的10分度的游標卡尺相同v答案見解析v游標卡尺的主尺最小分度為1mm，游標尺上有20個小的等分刻度，用它來測量一工件的內(nèi)徑，如圖所示，該工件的內(nèi)徑為_mm.v答案23.85v解析游標卡尺是20分度的，游標尺的最小分度值為0.05mm，由圖可知vL12.3cm23mmvL2170.05mm0.85mmv所以工件的內(nèi)徑為vLL1L223mm0.85mm23.85mmv考例2在一些實驗中需要較準確地測量物體轉過的角度為此人們在這樣的儀器上設計了一個可轉動的圓盤，在圓盤的邊緣標有刻度(稱為主尺)，圓盤外側有一個固定不動的圓弧游標尺，如圖所示(圖中畫

12、出了圓盤的一部分和游標尺)，圓盤上刻有對應的圓心角，游標尺上把與主尺的9對應的圓心角等分為10格試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時游標尺上的零刻線與圓盤的零刻線之間所夾的角度為_v解析因為游標尺上把與主尺上9對應的圓心角等分為10格，所以，將精確度為0.1mm的游標卡尺的原理和讀數(shù)方法遷移到這里，就可得到該游標尺的精確度為d(1/10)0.1，主尺上的整數(shù)部分為19，游標尺上的第7條刻度線與主尺上的26條刻度線相重合，則其小數(shù)部分為70.10.7，故總的讀數(shù)為190.719.7.v答案19.7v命題規(guī)律根據(jù)打點的紙帶判斷物體運動性質及求某時刻的速度和加速度v考例3(2010東營模擬)在“研究勻變速直

13、線運動的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車做勻變速運動的紙帶如圖甲所示，在紙帶上選擇6個計數(shù)點A、B、C、D、E、F，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，其他各點到A點的距離依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm.v(1)根據(jù)學過的知識可以求出小車在B點的速度為vB_m/s，CE間的平均速度為_m/s；v(2)以打B點時為計時起點，建立vt坐標系如圖乙所示，請在圖中作出小車運動的速度與時間的關系圖線；v(3)根據(jù)圖線可得小車運動的加速度為_m/s2.v答案(1)0.250.45(2)見解析(3)1.0v總結評述(1)審題時要注意：計數(shù)點

14、是如何選取的；長度采用了什么單位；“距離”是哪段距離v(2)作vt圖象時，要使盡可能多的點分布在直線上，不在上面的點盡量平均分配到直線兩側，誤差過大的點可不予考慮v(2010重慶)某同學用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f50Hz，在紙帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：SA16.6 mm，SB126.5 mm，SD624.5 mm.v若無法再做實驗，可由以上信息推知：v相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為_s；v打C點時物體的速度大小為_m/s(取2位有效數(shù)字)

15、；v物體的加速度大小為_(用sA、sB、sD和f表示)v解析因電源頻率f50Hz，v故打點周期為0.02s.v又因每隔4個點取1個計數(shù)點，所以相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.1s.vB、D兩計數(shù)點之間的距離為vsBDsDsB624.5mm126.5mm498mmv命題規(guī)律根據(jù)所給的閃光照片來確定物體的運動性質，求某一時刻物體的速度及運動的加速度v考例4一個小球沿斜面向下運動，用每間隔1/10s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為1/10s，測得小球在幾個連續(xù)相等時間內(nèi)位移(數(shù)據(jù)見下表)，則s1s2s3s48.20cm9.30cm10.40cm11.50cmv答案(1)相等勻加速(2)乙1.1m/s2v某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來測量勻加速直線運動的加速度滑塊上的左右端各有一個完全一樣的遮光板若光線被遮光板遮擋，光電傳感器會輸出高電壓滑塊在細線的索引下向左加速運動，遮光板1、2分別經(jīng)過光電傳感器時，通過計算機可以得到如