【學(xué)海導(dǎo)航】高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專題6 第1講 力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)實驗課件

第講1力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)實驗專題六中學(xué)物理實驗

一、誤差和有效數(shù)字

1．誤差：分系統(tǒng)誤差和偶然誤差，系統(tǒng)誤差是由于實驗原理或?qū)嶒灧椒ǖ牟煌陚鋵?dǎo)致，誤差值總是偏大或偏??；偶然誤差是測量、讀數(shù)不準(zhǔn)導(dǎo)致，誤差值忽大忽小，可采用取平均值或圖象法來減小誤差．

2．有效數(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．

二、高中物理實驗所涉及基本方法圍繞實驗的設(shè)計原理、誤差控制、數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)，高中物理實驗涉及的主要是以下方法：

1．設(shè)計實驗原理

(1)控制變量法．如：在“驗證牛頓第二定律的實驗”中，加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系控制；在“研究單擺的周期”中，擺長、偏角和擺球質(zhì)量的關(guān)系控制．

(2)近似替代法．用伏安法測電阻時，選擇了合適的內(nèi)外接方法，一般就忽略電表的非理想性．

(3)等效替代法．某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗．在“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗中，兩球碰撞后的速度不易直接測量，在將整個平拋時間定為時間單位后，速度的測量就轉(zhuǎn)化為對水平位移的測量了．

(4)留跡法．把瞬息即逝的現(xiàn)象(位置、軌跡等)記錄下來．如通過紙帶上打出的小點記錄小車的位置，例如研究勻變速直線運動、驗證機械能守恒、用描跡法畫出平拋物體的運動軌跡、用沙擺顯示振動的圖象等．

2．控制實驗誤差

(1)多次測量法．多次測量法減小偶然誤差，這是很多實驗必須采取的辦法，也是做實驗應(yīng)具有的基本思想．

(2)積累法．一些小量直接測量誤差較大，可以累積起來測量，以減小誤差．“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為了減小周期的測量誤差，不是測量完成一次全振動的時間，而是測量完成30～50次全振動的時間．

3．處理實驗數(shù)據(jù)

(1)列表法．在記錄和處理數(shù)據(jù)時，常常將數(shù)據(jù)列成表格．?dāng)?shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間規(guī)律性的聯(lián)系．

(2)作圖法．用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)是物理實驗中最常用的方法之一，其優(yōu)點是直觀、簡便且有取平均的效果．可以由圖線的斜率、截距、包圍面積等研究出物理量之間的關(guān)系，找出規(guī)律．

(3)平均值法．現(xiàn)行教材中只介紹算術(shù)平均值，即把測定的數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量的次數(shù)．必須注意的是，求平均值時應(yīng)該按測量儀器的精確度決定應(yīng)保留的有效數(shù)字的位數(shù)．

(4)逐差法．如：用打點計時器打出的紙帶計算加速度時用這種方法，這種方法充分利用了測量數(shù)據(jù)，具有較好的取平均的效果．

類型一：長度的測量【例1】(2010·安徽卷)在測定金屬的電阻率實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖6-1-1所示，讀數(shù)為

mm.圖6-1-1【解析】0.5mm+11.7×0.01mm=0.617mm【變式題】如圖6-1-2，讀出下列螺旋測微器測量的讀數(shù)：圖6-1-2答案：(1)

0.642mm

(2)

10.294mm

類型二：“紙帶類”實驗

1．正確使用打點計時器：先接通電源，后釋放紙帶；電磁打點計時器工作電壓為低壓交流4V～6V，電火花打點計時器的工作電壓為交流220V.

2．紙帶的選?。阂话銓嶒瀾?yīng)從點跡清晰、無漏點的紙帶中選取有足夠多點的一段作為實驗紙帶．在“驗證機械能守恒定律”實驗中還要求紙帶包含第一、二點，并且第一、二兩點距離接近2.0mm.3．根據(jù)紙帶上上點的密集程程度選取計數(shù)數(shù)點．打點計時器每每打n個點取一個計計數(shù)點，則計計數(shù)點時間間間隔為n個打點時間間間隔，即T=0.02n(s)

4．測量計數(shù)點間距離．為了測量、計算的方便和減小偶然誤差的考慮，測量距離時不要分段測量，盡可能一次測量完畢，即測量計數(shù)起點到其他各計數(shù)點的距離．

5．判定物體運動的性質(zhì)：圖6-1-3(3)測定第n點的瞬時速度度．物體做勻勻變速直線運運動時，在某某段時間內(nèi)的的平均速度等等于中間時刻刻的瞬時速度度．即測出第第n點的相鄰的前前、后兩段相相等時間T內(nèi)的距離，由由平均速度公公式就可求得得，如圖6-1-3中第4點的瞬時速度度為：【例2】某同學(xué)用打點點計時器測量量做勻加速直直線運動的物物體的加速度度，電源頻率率f=50Hz，在紙帶上打打出的點中，，選出零點，，每隔4個點取1個計數(shù)點，因因保存不當(dāng)，，紙帶被污染染，如圖6-1-4所示，A、B、C、D是依次排列的的4個計數(shù)點，僅僅能讀出其中中3個計數(shù)點到零零點的距離：：sA=16.6mm，sB=126.5mm，sD=624.5mm圖6-1-4若無法再做實實驗，可由以以上信息推知知：(1)相鄰兩計數(shù)點點的時間間(2)打C點時物體的速度大小為________m/s(取2位有效數(shù)字)．(3)物體的加速度大小為__________(用sA、sB、sD和f表示)．【解析】(1)打點計時器打打出的紙帶每每隔4個點選擇一個個計數(shù)點，則則相鄰兩計數(shù)數(shù)點的時間間間隔為T=5×0.02s=0.1s.【變式題】在“驗證機械械能守恒定律律”的實驗中中，打點計時時器接在電壓壓為U，頻率為f的交流電源上上，從實驗中中打出的幾條條紙帶中選出出一條理想紙紙帶，如圖6-1-5所示，選取紙紙帶上打出的的連續(xù)5個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點的的距離為s0，點AC間的距離為s1，點CE間的距離為s2，已知重錘的的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓α铀俣葹間，則：圖6-1-5紙帶與限位孔孔之間的摩擦擦力(或紙帶與其他他部分的阻力力或摩擦阻力力)類型三三：用用圖象象法處

【例3】(2011·全國新課標(biāo))利用圖6-1-6所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度．一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動，當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示．圖6-1-6完成下下列填填空和和作圖圖：(1)若滑塊塊所受受摩擦擦力為為一常常量，，滑塊塊加速速度的的大小小a、滑塊塊經(jīng)過過光電電門乙乙時的的瞬時時速度度v1、測量量值s和t四個物物理量量之間間所滿滿足的的關(guān)系系式是是___________；(2)根據(jù)表表中給給出的的數(shù)據(jù)據(jù)，在在圖6-1-7給出的的坐標(biāo)圖6-1-7(3)由所畫畫出的的圖線線，得得出滑滑塊加加速度度的大大小為為a=_______m/s2(保留2位有效效數(shù)字字)．(2)找點畫畫出圖圖象即即可得出出，如如圖所所示．．【規(guī)律總總結(jié)】用圖象象處理理數(shù)據(jù)據(jù)的解解題技技巧1．根據(jù)據(jù)實驗驗數(shù)據(jù)據(jù)，標(biāo)標(biāo)明坐坐標(biāo)軸軸的物物理量量、單單位，，選擇擇恰當(dāng)當(dāng)?shù)目炭潭龋?．圖象象的連連線不不一定定通過過所有有的數(shù)數(shù)據(jù)點點，應(yīng)應(yīng)盡量3．尋找因變量與自變量之間的關(guān)系時，要適當(dāng)選取坐標(biāo)軸使圖線線性化，即“變曲為直”．可根據(jù)數(shù)據(jù)特點確定坐標(biāo)起點．4．要根據(jù)相關(guān)知識挖掘圖線的蘊涵的信息(從斜率、面積、點等角度)【變式題題】(2011··重慶卷卷)某同學(xué)學(xué)設(shè)計計了如如圖6-1-8所示的的裝置置，利利用米米尺、、秒表表、輕輕繩、、輕滑滑輪、圖6-1-8(1)為測量量滑塊塊的加加速度度a，須測測出它它在A、B間運動動的________與_________，計算算a的運運動動學(xué)學(xué)公公式式是是a=位移移時間間(2)根據(jù)據(jù)牛牛頓頓運運動動定定律律得得到到a與m的關(guān)關(guān)系系為為：：他想想通通m′+m滑塊塊上上(3)實驗驗得得到到a與m的關(guān)關(guān)系系如如圖圖6--0圖6--1--9類型型四四：：測測量量方方法法的的應(yīng)應(yīng)用用【例4】】(2011·全國國大大綱綱卷卷)在““油油膜膜法法估估測測油油酸酸分分子子的的大大小小””實實驗驗中中，，①往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上．②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定．③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計算出油酸分子直徑的大小．④用注注射射器器將將事事先先配配好好的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液一一滴滴一一滴滴地地滴滴入入量量筒筒中中，，記記下下量量筒筒內(nèi)內(nèi)每每增增加加一一定定體體積積時時的的滴滴數(shù)數(shù)，，由由此此計計算算出出一一滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液的的體體積積．．⑤將將玻玻璃璃板板放放在在淺淺盤盤上上完成下列填空：(1)上述步驟中，正確的順序是_____________.(填寫步驟前面的數(shù)字)(2)將1cm3的油油酸酸溶溶于于酒酒精精，【答案案】(1)④④①①②②⑤⑤③③(如果果④④放放在在③③之之前前的的其其他他位位置置也也正正確確)(2)5【變式式題題】(2011··天津津卷卷)(1)某同同(2)用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖6-1-10甲所示．該金屬絲的直徑是________________________mm.減速速上上升升或或加加速速下下降降1.706(1.704～1.708均可可)圖6--1--10(3)某同學(xué)用用大頭針針、三角角板、量量角器等等器材測測半圓形形玻璃磚磚的折射射率，開開始玻璃璃磚的位位置如圖圖6-1--10乙中實線線所示，，使大頭頭針P1、P2與圓心O在同一直直線上，，該直線線垂直于于玻璃磚磚的直徑徑邊，然然后使玻玻璃磚繞繞圓心O緩緩轉(zhuǎn)動動，同時時在玻璃璃磚的直直徑邊一