專題五物理實驗課件

1、專題五 物理實驗第10講 力學實驗一、誤差和有效數(shù)字1誤差知識鏈接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)字左邊第一個不為零的數(shù)字算起，如0.012 5為三位有效數(shù)字3.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)可動刻度讀數(shù)(含估讀)0.01 mm.三、實驗數(shù)據(jù)的處理方法1列表法在記錄和處理數(shù)據(jù)時，為了簡單而明確地表示出有關(guān)物理量之間的對應關(guān)系，將數(shù)據(jù)填寫在適當?shù)谋砀駜?nèi)，稱為列表法列成表格不但可以減少或避免錯誤，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)時一般先找出相同量，再分析其

2、他量的數(shù)據(jù)關(guān)系表格要求簡單明了，用符號標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)規(guī)定備課札記1(2013新課標全國卷，22)圖5101(a)為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖實驗步驟如下：真題體驗圖5101(a)用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M，重物的質(zhì)量m，用游標卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s；調(diào)整輕滑輪，使細線水平；讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB，求出加速度a；多次重復步驟，求a的平均值；根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù).回答下列問題：(1)測量d時，某次游標卡尺(主尺的

3、最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖5101(b)所示其讀數(shù)為_ cm.圖5101(b)(1)實驗中，為了使細線對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，使細線與長木板平行接下來還需要進行的一項操作是()A將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動B將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動C將長木板的一端墊起適當?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

4、運動(2)實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是()AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gBM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gCM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gDM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g命題角度視角一游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)【典例1】 2013山東卷，21(1)圖5104甲為一游標卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時，應該用游標卡尺的_(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為

5、_mm.圖5104解析游標卡尺測量鋼筆帽的內(nèi)徑時，使用內(nèi)測腳，故填“A”，該游標卡尺的最小分度為0.05 mm，游標尺的第6個刻度線與主尺上的某刻線對齊，所以讀數(shù)為11 mm0.05 mm611.30 mm.答案A11.30(11.25或11.35)2游標卡尺的讀數(shù)測量值主尺上的整毫米數(shù)與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)精確度(單位mm)3關(guān)于估讀問題：游標卡尺不需要估讀；毫米刻度尺、螺旋測微器需要估讀應考組訓1(2012課標全國卷，22)某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖5105(a)所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖(b)所示圖(a)所示讀數(shù)為_mm，圖(b)所

6、示讀數(shù)為_mm，所測金屬板的厚度為_mm.圖51052某同學在測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率時： (1)用游標尺為20分度的卡尺測量其長度如圖5106甲，由圖可知其長度為_cm；圖5106(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖5106乙，由圖可知其直徑為_mm.解析(1)從題圖甲可以看出，主尺讀數(shù)為50 mm，游標尺的第3條刻度線和主尺上的一刻度線對齊，則讀數(shù)應為50 mm0.053 mm50.15 mm5.015 cm；(2)由題圖乙可以看出，螺旋測微器的固定刻度為4.5 mm，可動刻度讀出刻度為20.0(或20.1)0.01 mm0.200 mm(或0.201 mm)，故圓柱體的直徑為4.

7、5 mm0.200 mm(或0.201 mm)4.700 mm(或4.701 mm)答案(1)5.015(2)4.700(或4.701)視角二與打點計時器和紙帶相關(guān)的力學實驗命題角度【典例2】 2013廣東卷，34(1)研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖5107(a)所示，其中斜面傾角可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出圖5107部分實驗步驟如下：A測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶B接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車C將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連D把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔上述實驗

8、步驟的正確順序是：_(用字母填寫)圖(b)中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T_ s.計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5_.為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a_.應考策略紙帶的三大應用(1)由紙帶確定時間：要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點之間的區(qū)別與聯(lián)系，便于測量和計算，一般每五個點取一個計數(shù)點，這樣時間間隔為t0.025 s0.1 s.應考組訓3(2013浙江卷，21)如圖5108所示，裝置甲中掛有小桶的細線繞過定滑輪，固定在小車上；裝置乙中橡皮筋的一端固定在導軌的左端，另一端系在小車上一同學用裝置甲和乙分別進行實驗，經(jīng)正確操作獲得兩條紙帶和，紙帶上的a、

9、b、c均為打點計時器打出的點圖5108答案(1)2.10 cm或2.40 cm(0.05 cm，有效數(shù)字位數(shù)正確)(2)1.13 m/s或1.25 m/s(0.05 m/s，有效數(shù)字位數(shù)不作要求)小于(3)C4為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖5 109所示的實驗裝置請思考探究思路并回答下列問 題：圖5109(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是_；A將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動C將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動D將木板不帶滑輪的一

10、端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上(2)在實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖51010所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出，則小車加速度的表示式為a_；圖51010(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖51011所示圖線_是在軌道傾斜情況下得到的(選填“”或“”)；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m_ kg.圖5101152013福建卷，19(1)在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖51012甲)：圖51012甲下列說法

11、哪一項是正確的_(填選項前字母)A平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上B為減小系統(tǒng)誤差，應使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量C實驗時，應使小車靠近打點計時器由靜止釋放圖51012乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為_ m/s(保留三位有效數(shù)字)圖51012乙 命題角度視角三“橡皮筋、彈簧”類實驗【典例3】 (2013全國新課標，22)某同學利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究，一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而 圖51013(a)不固連彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣

12、，如圖51013(a)所示向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，小球離開桌面后落到水平地面通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能回答下列問題：(1)本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等已知重力加速度大小為g.為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的_(填正確答案標號)A小球的質(zhì)量mB小球拋出點到落地點的水平距離sC桌面到地面的高度hD彈簧的壓縮量xE彈簧原長l0(2)用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek_.圖51013(b)應考組訓6.(1)某實驗小組用如圖51014所示的裝置驗證“力的平行四邊形定則”將彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物

13、M.彈簧測力計B的掛鉤處系一細線，把細線的另一端系在A下端 圖51014細線上的O點手持B水平向左拉，使O點緩慢地向左移動，保持B的拉力方向不變不計彈簧測力計重力，拉力不超出量程，則A、B的示數(shù)FA、FB的變化情況是_AFA、FB均變大，其合力大小和方向都不變BFA、FB均變大，其合力大小和方向都改變CFA變大，F(xiàn)B變小，其合力大小不變，方向改變DFA、FB的合力大小改變，方向不變(2)另一實驗小組的甲、乙、丙三位同學做此實驗，所用彈簧測力計的量程為05 N，他們都把橡皮條的一端固定在木板上的A點，橡皮條的另一端通過細繩連接彈簧測力計，用兩個彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點，此時細

14、繩都與平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小甲同學F1和F2的方向互相垂直，F(xiàn)13.0 N、F23.8 N；乙同學F1和F2方向間的夾角約為30，F(xiàn)1F24.0 N；丙同學F1和F2方向間的夾角約為120，F(xiàn)1F24.0 N這三位同學中操作不合適的是_(填“甲”、“乙”或“丙”)解析(1)當O點緩慢地向左移動時，合力大小和方向都不變，利用圖解法可以判斷FA、FB均變大，選項A正確(2)因為乙的兩個力的合力超過了測力計刻度的最大值5 N，再用一個彈簧測力計拉時超出其量程答案(1)A(2)乙7“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖51015所示，當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做

15、的功記為W；當用2條、3條、4條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出圖51015(2)如圖51016給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖5101682012廣東卷，34(2)某同學探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應在_方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表：表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_由表可知所用刻度尺的最小分度為_(3)圖51017是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，