課時1 基本實驗儀器的使用

1、第十四章實驗第十四章實驗課時課時1:1:基本實驗儀器的使用基本實驗儀器的使用內(nèi)容一內(nèi)容一. .誤差與誤差分析誤差與誤差分析1.1.誤差的定義誤差的定義: :實驗中得到的實驗中得到的 的差異稱為誤差的差異稱為誤差. .2.2.誤差的種類誤差的種類: :誤差分為誤差分為 和和 . .由于實驗原理不完善、實驗方法粗略、實驗儀器不精確等客觀原因由于實驗原理不完善、實驗方法粗略、實驗儀器不精確等客觀原因產(chǎn)生的誤差產(chǎn)生的誤差, ,稱為系統(tǒng)誤差稱為系統(tǒng)誤差. .系統(tǒng)誤差的特點是測量數(shù)據(jù)和真實值相系統(tǒng)誤差的特點是測量數(shù)據(jù)和真實值相比較總是偏大或總是偏小比較總是偏大或總是偏小. . 由于各種偶然因素由于各種偶然

2、因素( (例如氣候、溫度、濕度和實驗者的素質(zhì)例如氣候、溫度、濕度和實驗者的素質(zhì))對對測量儀器、被測對象、實驗人員的影響造成的誤差叫做偶然誤差測量儀器、被測對象、實驗人員的影響造成的誤差叫做偶然誤差. .偶然誤差的特點是測量數(shù)據(jù)與真實值相比較偶然誤差的特點是測量數(shù)據(jù)與真實值相比較, ,時而偏大時而偏大, ,時而偏小時而偏小. .3.3.減小誤差的方法減小誤差的方法: :完善實驗原理、改進實驗方法、提高實驗儀器完善實驗原理、改進實驗方法、提高實驗儀器精度可以減小精度可以減小 ; ;在多次測量的基礎上在多次測量的基礎上, ,通過作圖或求平通過作圖或求平均的方法可以減小均的方法可以減小 . .測量值與

3、真實值測量值與真實值系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差偶然誤差偶然誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差偶然誤差偶然誤差VA打點計打點計 時器時器關于實驗誤差關于實驗誤差, ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是A.A.實驗誤差是實驗中產(chǎn)生的錯誤實驗誤差是實驗中產(chǎn)生的錯誤, ,是由于測量不仔細或測量工具不是由于測量不仔細或測量工具不精密產(chǎn)生的精密產(chǎn)生的B.B.實驗誤差是不可避免的實驗誤差是不可避免的, ,但可以通過采用精密儀器或改進實驗原但可以通過采用精密儀器或改進實驗原理和方法來減小誤差理和方法來減小誤差C.C.多次測量取平均值多次測量取平均值, ,可以減小系統(tǒng)誤差可以減小系統(tǒng)誤差D.D.采用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差

4、采用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差 偶然誤差偶然誤差偶然誤差偶然誤差內(nèi)容二內(nèi)容二. .有效數(shù)字有效數(shù)字有效數(shù)字有效數(shù)字: :帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)稱為有效數(shù)字帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)稱為有效數(shù)字. .從一個數(shù)的左邊第一個非從一個數(shù)的左邊第一個非“0”0”數(shù)字起數(shù)字起, ,到末位數(shù)字止到末位數(shù)字止, ,所有的數(shù)字所有的數(shù)字都是這個數(shù)的有效數(shù)字都是這個數(shù)的有效數(shù)字. .有效數(shù)字中只能有一位不可靠數(shù)字有效數(shù)字中只能有一位不可靠數(shù)字. .小數(shù)點后面最后一位的零是有意義的小數(shù)點后面最后一位的零是有意義的, ,不能隨便舍去或添加不能隨便舍去或添加, ,而小而小數(shù)中的第一個非零數(shù)字前面的零是用來表

5、示小數(shù)點的位置的數(shù)中的第一個非零數(shù)字前面的零是用來表示小數(shù)點的位置的, ,不是不是有效數(shù)字有效數(shù)字. .3670036700和和3.673.6710104 4是不一樣的是不一樣的, ,前者是五位有效數(shù)字前者是五位有效數(shù)字, ,最后一個最后一個“0”0”是不可靠數(shù)字是不可靠數(shù)字; ;后者是三位有效數(shù)字后者是三位有效數(shù)字, ,其中其中“7”7”是不可靠數(shù)字是不可靠數(shù)字. .0.1101.1150.00110下列關于有效數(shù)字說法正確的是下列關于有效數(shù)字說法正確的是A.A.測量結果測量結果184.2mm184.2mm和和18.42cm18.42cm是不同的是不同的B.B.測量結果中測量結果中, ,小數(shù)

6、點后面的小數(shù)點后面的0 0都是有效數(shù)字都是有效數(shù)字C.C.測量結果中測量結果中, ,小數(shù)點前面的小數(shù)點前面的0 0都是有效數(shù)字都是有效數(shù)字D.0.0123m,17.0mm,3.85D.0.0123m,17.0mm,3.8510103 3kmkm都是三位有效數(shù)字都是三位有效數(shù)字0.00110基本物理量基本物理量測量儀器測量儀器力學力學長度長度刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器時間時間秒表秒表( (停表停表) )、打點計時器、打點計時器質(zhì)量質(zhì)量天平天平電學電學電阻電阻歐姆表、電阻箱歐姆表、電阻箱電流電流電流表電流表電壓電壓電壓表電壓表內(nèi)容三內(nèi)容三. .基本實驗儀器的使用基本實

7、驗儀器的使用要求會正確使用的儀器要求會正確使用的儀器: :刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧測力計、溫度計、電流表、電壓表、多用電表、打點計時器、彈簧測力計、溫度計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱表、滑動變阻器、電阻箱. .在力學和電學實驗中在力學和電學實驗中, ,需要利用測量工具直接測量的需要利用測量工具直接測量的物理量物理量關于測量儀器的讀數(shù)一般遵循以下規(guī)則關于測量儀器的讀數(shù)一般遵循以下規(guī)則: :最小刻度是最小刻度是1 1、0.10.1、0.010.01, ,要求讀到最小刻度后再往下估讀一位要求讀到最小刻度后再往下

8、估讀一位最小刻度不是最小刻度不是1 1、0.10.1、0.01,0.01,只要求讀到最小刻度所在的這一位只要求讀到最小刻度所在的這一位, ,不不再往下估讀再往下估讀. .秒表、游標卡尺、電阻箱讀數(shù)時不需要估讀秒表、游標卡尺、電阻箱讀數(shù)時不需要估讀. .13.0V2.60V2.40A0.48A游標卡尺的讀數(shù)游標卡尺的讀數(shù): :游標卡尺可分為游標卡尺可分為1010分度、分度、2020分度、分度、5050分度分度. .1010分度的游標卡尺分度的游標卡尺. .游標的總長度為游標的總長度為9mm,9mm,游標上相鄰兩個刻度間游標上相鄰兩個刻度間的距離為的距離為 0.9mm,0.9mm,比主尺上相鄰兩個

9、刻度間距離小比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.1mm.0.1mm.讀數(shù)準確讀數(shù)準確到到0.1mm.0.1mm.游標卡尺的讀數(shù)游標卡尺的讀數(shù): :游標卡尺可分為游標卡尺可分為1010分度、分度、2020分度、分度、5050分度分度. .1010分度的游標卡尺分度的游標卡尺. .游標的總長度為游標的總長度為9mm,9mm,游標上相鄰兩個刻度間游標上相鄰兩個刻度間的距離為的距離為 0.9mm,0.9mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.1mm.0.1mm.讀數(shù)準確讀數(shù)準確到到0.1mm.0.1mm.2020分度的游標卡尺分度的游標卡尺. .游標的總長度為游標的總長度為19m

10、m,19mm,游標上相鄰兩個刻度間游標上相鄰兩個刻度間的距離為的距離為0.95mm,0.95mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.05mm.0.05mm.讀數(shù)準確讀數(shù)準確到到0.05mm.0.05mm.5050分度的游標卡尺分度的游標卡尺. .游標的總長度為游標的總長度為49mm,49mm,游標上相鄰兩個刻度間游標上相鄰兩個刻度間的距離為的距離為0.98mm,0.98mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.02mm.0.02mm.讀數(shù)準確讀數(shù)準確到到0.02mm.0.02mm.螺旋測微器的讀數(shù)螺旋測微器的讀數(shù): :螺旋測微器固定刻度上的最小

11、刻度為螺旋測微器固定刻度上的最小刻度為0.5mm;0.5mm;測測微螺桿微螺桿( (可動刻度可動刻度) )每旋轉一圈前進每旋轉一圈前進( (或后退或后退)0.5mm.)0.5mm.在測微螺桿在測微螺桿( (可可動刻度動刻度) )的一周上平均刻有的一周上平均刻有5050條刻線條刻線, ,所以相鄰兩條刻線間代表所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm.0.01mm.讀數(shù)時讀數(shù)時, ,從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù), ,然后從可動刻度然后從可動刻度上讀取剩余部分上讀取剩余部分( (因為是因為是1010分度分度, ,所以在最小刻度后應再估讀一位所以在最小刻度后應再估讀一位),),再

12、把兩部分讀數(shù)相加再把兩部分讀數(shù)相加, ,得測量值得測量值. .如圖所示如圖所示,(,(甲甲) )圖中螺旋測微器的讀數(shù)為圖中螺旋測微器的讀數(shù)為mm,(mm,(乙乙) )圖中螺旋圖中螺旋測微器的讀數(shù)為測微器的讀數(shù)為mm.mm.1.5 10.1 0.011.50.1011.601mm10 19.5 0.01100.19510.195mm秒表的讀數(shù)分兩部分秒表的讀數(shù)分兩部分: :小圈內(nèi)表示分小圈內(nèi)表示分, ,每小格表示每小格表示0.50.5分鐘分鐘; ;大圈內(nèi)表大圈內(nèi)表示秒示秒, ,最小刻度為最小刻度為0.10.1秒秒. .當分針在前當分針在前0.50.5分內(nèi)時分內(nèi)時, ,秒針在秒針在0 03030秒

13、內(nèi)讀秒內(nèi)讀數(shù)數(shù); ;當分針在后當分針在后0.50.5分內(nèi)時分內(nèi)時, ,秒針在秒針在30306060秒內(nèi)讀數(shù)秒內(nèi)讀數(shù). .要注意要注意: :因為機械秒表采用齒輪傳動因為機械秒表采用齒輪傳動, ,指針不可能停留在兩小格之間指針不可能停留在兩小格之間, ,所以所以不能估讀出比不能估讀出比0.1s0.1s更短的時間更短的時間, ,所以所以不需要估讀不需要估讀. .如圖所示如圖所示, ,秒表的示數(shù)是秒表的示數(shù)是 秒秒18048.8228.8s 打點計時器是一種特殊的計時儀器打點計時器是一種特殊的計時儀器, ,一般有電磁打點計時器和電火一般有電磁打點計時器和電火花計時器兩種花計時器兩種( (如圖所示如圖所

14、示),),電磁打點計時器的工作電壓是交流電磁打點計時器的工作電壓是交流4 46V,6V,電火花計時器的工作電壓是交流電火花計時器的工作電壓是交流220V.220V.若電源用若電源用50Hz50Hz的交流電的交流電, ,那么那么打相鄰兩個點的時間間隔是打相鄰兩個點的時間間隔是0.02s.0.02s.電火花計時器工作時電火花計時器工作時, ,紙帶運動紙帶運動時受到的阻力小時受到的阻力小, ,實驗誤差小實驗誤差小. .天平的讀數(shù)天平的讀數(shù): :天平使用前首先要進行調(diào)節(jié)天平使用前首先要進行調(diào)節(jié). .調(diào)節(jié)分兩步調(diào)節(jié)分兩步: :調(diào)底座水平調(diào)底座水平和橫梁水平和橫梁水平( (在調(diào)節(jié)橫梁水平前在調(diào)節(jié)橫梁水平前

15、, ,必須把游碼移到左端零刻度處必須把游碼移到左端零刻度處, ,左左端與零刻線對齊端與零刻線對齊).).測量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標共同讀出測量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標共同讀出. .如圖所示如圖所示, ,某種型號的天平平衡時某種型號的天平平衡時, ,右盤中有右盤中有25g25g砝碼砝碼, ,游碼在圖中所游碼在圖中所示位置示位置, ,則被測物體質(zhì)量為多少則被測物體質(zhì)量為多少? ?25 1.426.4g 電阻箱電阻箱: :如圖如圖, ,電阻箱每個旋鈕旁都標有倍率電阻箱每個旋鈕旁都標有倍率, ,將每個旋鈕上指針所將每個旋鈕上指針所指的數(shù)值乘以各自的倍率指的數(shù)值乘以各自的倍率, ,從最高位依次往下讀從最高

16、位依次往下讀, ,即可得到這時電阻即可得到這時電阻箱的實際阻值箱的實際阻值. .圖中最左邊的兩個黑點是接線柱圖中最左邊的兩個黑點是接線柱. .8000040005008000.284580.22.2.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律課課時時2:2:3.3.探究加速度與力、質(zhì)量的關系探究加速度與力、質(zhì)量的關系1.1.用打點計時器測速度用打點計時器測速度一一. .用打點計時器測速度用打點計時器測速度Cxvt二二. .探究小車速度隨時間變化的規(guī)律探究小車速度隨時間變化的規(guī)律不需要平衡摩擦力不需要平衡摩擦力三三. .探究加速度與力、質(zhì)量的關系探究加速度與力、質(zhì)量的關系 一一.

17、.實驗方法（控制變量法）實驗方法（控制變量法）m m不變不變, ,改變物體受力改變物體受力F,F,用圖象法研究用圖象法研究a a與與F F關系關系F F不變不變, ,改變物體質(zhì)量改變物體質(zhì)量m,m,用圖象法研究用圖象法研究a a與與m m關系關系二二. .注意事項注意事項平衡摩擦力平衡摩擦力: :平衡摩擦力時不要掛小桶平衡摩擦力時不要掛小桶, ,應連著紙帶且通過打點計應連著紙帶且通過打點計時器的限位孔時器的限位孔. .細繩與木板平行細繩與木板平行. .整個實驗平衡了摩擦力后整個實驗平衡了摩擦力后, ,不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量, ,還還是改變小車及鉤碼的質(zhì)量是

18、改變小車及鉤碼的質(zhì)量, ,都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力. .實驗條件實驗條件: :小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車及鉤碼的總質(zhì)量時小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車及鉤碼的總質(zhì)量時, ,可可近似認為繩子的拉力等于小盤和砝碼的重力近似認為繩子的拉力等于小盤和砝碼的重力. .sincosmgMgMgsincosMgMg三三. .數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理以以a a為縱坐標為縱坐標,F,F為橫坐標為橫坐標, ,描點、連線描點、連線以以a a為縱坐標為縱坐標,1/m,1/m為橫坐標為橫坐標, ,描點、連線描點、連線某同學設計了一個某同學設計了一個“探究加速度探究加速度a a與物體所受合力與物體所受合力F F及質(zhì)量及質(zhì)量m m的關系的關系”實驗實驗. .如圖為實驗裝置簡圖如圖為