高考物理力学实验g.ppt

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1、 高考力学实验总复习一、误差和有效数字一、误差和有效数字1.误差测量值与真实值的差异叫做误差。系统误差偶然误差多次重复实验总是偏大或偏小。多次重复实验偏大偏小的机会相同。减小偶然误差：多次实验取平均值，属于线性关系的,画出拟合直线。绝对误差和相对误差。测量值A和真实值A0之差的绝对值|A-A0|叫绝对误差；绝对误差与真实值的比叫相对误差。（或绝对误差与测量值的比叫相对误差。）2.有效数字带有一位不可靠数字的近似数字。仅适用于近似数字。只能带有一位不可靠数字。用测量仪器直接测量时，一般要求 在最小刻度下再估读一位。(不受有效 数字位数的限制。)运算结果一般保留2-3位有效数字。游标卡尺例外，不要

2、求估读。二、常用的基本操作1.长度的测量 游标卡尺01cm051001cm0510游标每小格比主尺每小格小0.1mm.读数为4.7mm.0.7mm某0.47cm710分度的游标卡尺0 1 2 3 4 5cm0 10 200 1 2cm20分度的游标卡尺游标每小格比主尺每小格小0.05mm.游标每小格比主尺每小格小0.02mm.50分度的游标卡尺0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 00 1 2 34 5 6 7 8 9 0内测量爪外测量爪深度尺0 1 2 34 5 6 7 8 9 00 1 2 34 5 6 7 8 9 0读数为22

3、.70mm.0 1 2 34 5 6 7 8 9 00123456789100 1 2 3 4 5 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10cm3 4 5326.42mm 下图是用下图是用50分度的游标卡尺测量长分度的游标卡尺测量长度时游标的位置度时游标的位置,试读出被测量的长度试读出被测量的长度是是_ cm。0.642螺旋测微器 可动刻度一周有50个等分刻度，每旋转一周测微螺杆前进或后退0.5mm.相邻两条刻线间代表0.01mm.测微螺杆固定刻度可动刻度测砧旋钮微调旋钮尺架29.8mm34 cm05106780102061.70mm01234560123456789010.52mm01

4、0150.641mm10.294mm05102530例1读出下列游标卡尺测量的读数。例2读出下列螺旋测微器的读数。2.时间的测量 打点计时器(计时仪器）都使用频率为50Hz的交变电源。电磁打点计时器用低压交变电源，火花打点计时器用220V交变电源。打点周期均为0.02s。电磁打点计时器 火花打点计时器 由于秒表是0.1s跳一格,不估读下一位.461214161820222426283028100126789101134512131431333537394143454749515355575937秒表 小圆内的短针是分针,最小刻度是0.5min 大圆内的长针是秒针,最小刻度是0.1s 每1分钟的

5、前半分钟内的秒数按大表盘的红字读数；后半分钟内的秒数按大表盘的黑字读数。（1分50.5秒）3各种传感器的应用 经常用到的传感器有:力的传感器、位移传感器、速度传感器、光电计时器等。通过这些传感器直接得到测量值,或将这些传感器与计算机连接，直接在屏幕上描绘出被测物理量的变化曲线。例3测量物块沿斜面下滑通过B点时的瞬时速度，可在B处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门过程挡光的时间t；用游标卡尺测量滑块的挡光长度d。ABd 4平衡摩擦力 力学实验中经常会利用物块（或小车）沿水平长木板滑行的情景，而且希望物块和木板间没有摩擦，但实际上物块与木板间不可能是绝对光滑的。为了消除摩擦力带来的系统误

6、差，需要在开始实验前平衡摩擦力。方法是将原来水平放置的木板的一端适当抬高,将物块放在木板上,稍加推动后,如果物块能自动保持匀速下滑,表明它受到的重力的下滑分力恰好与滑动摩擦力大小相等。例4探究橡皮筋对原来静止的小车做的功与物体获得的速度的关系,装置如图.由于小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带,纸带上的点两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是什么？纸带纸带橡皮筋橡皮筋打点计时器打点计时器 说明小车离开橡皮筋后做减速运动。原因：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。即实验前没有使木板倾斜或倾角太小。纸带处理。选点迹清楚的纸带，选开始点O，每5个点

7、取一个计数点，相邻计数点间时间间隔0.1s.测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 OABCs1s2s3 三、考试说明规定的实验1研究匀变速直线运动 在小车后面连接纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3-s2、s4-s3是否相等，判定被测物体的运动是否是匀变速直线运动。利用纸带求被测物体在任意计数点对应时刻的瞬时速度。OABCs1s2s3如：判定匀变速直线运动。利用纸带求被测物体的加速度a。“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移求a，有 利用任意两段相邻记数点间的位移（第m段和第n段）求a，有 利用v-t图象求a。3.0Ot/sv/(ms-1

8、)0.10.2 0.3 0.4 0.50.51.52.51.02.03.50.64.0在v-t图象中描点；画出拟合直线；在直线上取两点；由这两点求斜率k；该斜率即加速度aa=5.3m/s2(0.00,0.8)(0.60,4.0)写出这两点坐标；例5研究匀变速直线运动实验中选出了如下的一条纸带，图中标出的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。O A B C D E F5.12 7.10 9.11 11.10 13.12 15.11 单位cm 由这些已知数据计算：该匀变速直线运动的加速度a=_m/s2.纸带上D点相对应的瞬时速度v=_ m/s.（答案均要求保留3位有效数字）

9、2.001.212探究弹力和弹簧伸长的关系k=mg/L =28N/m代表符号代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数刻度数值值/cm1.703.405.108.6010.312.1714读数错误L5,L66.8514.05L7-L3=7.20 cm10.30 12.10=1.75cm用逐差法求L：例6 3验证力的平行四边形定则c 两只弹簧秤拉橡皮条和一只弹簧秤拉的效果相同。效果指橡皮条的形变相同。实验中要用O、M、N、P4个点记录力的方向；用a、b、c的示数记录力的大小。OabABMNP 钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_。例7某同学用三条相同的橡皮筋和若干

10、小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子等验证平行四边形定。他将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接结点为O.将第三条橡皮筋的下端通过细绳挂一重物.下述操作中必需的是 a测量细绳的长度 b测量橡皮筋的原长 c测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d记录悬挂重物后结点O的位置ABOCbcd换用不同的小重物 先保持小车m不变,改变m 即改变F多做几次实验,由纸带算出与F对应的a,作出a-F图象,若是过原点的直线则证明aF；4.验证牛顿第二定律砝码砝码砝码盘砝码盘小车小车 打点计时器打点计时器m m时可认为F=mg实验前必须平衡摩擦力研究a、m、F三者的关系，要采用控

11、制变量法。再保持m不变即F不变，改变小车m做几次实验,由纸带算出与m对应的a,作出a-m-1图象，若是过原点的直线则证明am-1。aFOam-1O小车质量 例8如图用位移传感器和计算机（DIS）研究加速度和力的关系。实验前已平衡摩擦力。采用控制变量法，应保持_不变,用钩码的重力作为_,测小车的加速度；位移传感器位移传感器（发射器）（发射器）位移传感器位移传感器（接收器）（接收器）轨道轨道小车小车钩码钩码小车所受外力 加速度a与外力F成正比(C)a/(m s-2)F/NOAB 改变所挂钩码的数量，多次重复测量。根据测得的数据画出a-F图线如图。图线的OA段可得出的实验结论是_。此图线的AB段明显

12、偏离直线，造成此误差的主要原因是 A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大5研究平抛运动 斜槽末端切线水平。用重锤线检验坐标纸上的竖直边是否竖直。以斜槽末端为原点建立直角坐标系。Ox y小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。由描迹法得到小球平抛的轨迹。由轨迹任一点的坐标可求平抛初速度。（x0,y0）例9.如图所示,某同学描出了小球平抛运动的轨迹,并测出了轨迹上三个点的坐标依次是A(0.369，0.112)、B(0.630，0.327)、C(0.761，0.480),单位为m。称得小球的质量为20g,试计算小球平抛的初动能Ek。Ox

13、 yABC再计算出初动能的平均值为Ek=0.0594J 初速度 初动能 先根据A、B、C三点坐标计算对应的动能。例10探究橡皮筋对原来静止的小车做的功与物体获得的速度的关系.依次用1根、2根6根同样的橡皮条做实验,设每根橡皮条做的功为W，得到如下的数据表：根据以上数据画出的w-v草图如图中虚线所示，不是直线，而象是wv2。请按以上猜想计算上表的最后一行数据并填入表中；将右边图象中的横轴改为v2(m2s-2)后描点画线；根据新画出的图线，可得到什么结论？6.探究动能定理新画出的图线是过原点的直线,因此可以判定：wv2wW2W3W4W5W6Wv(ms-1)0.50 0.71 0.87 1.00 1

14、.12 1.23v2(m2s-2)0.25 0.50 0.76 1.00 1.25 1.51W6W5W4W3W2WO0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4v/(ms-1)wv2(m2 s-2)结论：合力做功与动能增加成正比。7验证机械能守恒定律 01 2 3 4 5(验证自由下落过程中机械能守恒。)选点迹清楚的纸带进行测量。利用纸带测出2、3、4各点对应的下落高度h2、h3、h4和即时速度v2、v3、v4。根据以上数据验证机械能守恒。不取计数点；也不需要测重物的质量。分析系统误差产生的主要原因。例11.验证机械能守恒时选得纸带如下 O A B C9.5115.712.42记录数

15、据不符合实验读数要求的是_，应该记为_。OB段对应的重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_。OC 15.70 1.22m 1.20m 系统误差原因：有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能。A、B质量分别为250g和100g。给A一个初速度，A匀速运动一段时间后与B相撞，撞后立即共同运动。打点计时器记录纸带如图。8验证动量守恒定律AB012345678910 11 12 13 14总质量m(kg）速度v(m/s)动量mv动能mv2/2碰前0.2500.770.190.074碰后0.3500.550.190.053结论：A、B碰撞前后总动量守恒，总动能不守恒。利用下图装置也可以验证碰撞过程中

16、动量守恒 小球每次从同一位置开始自由下滑。重垂线OPMN被碰小球与入射小球的大小必须相等。各小球飞行时间相等,以该时间为时间单位,则水平射程的数值就等于它们平抛速度的数值。入射小球质量较大。用圆规确定小球落地点的平均位置。动量守恒的验证式为:m1 OP=m1 OM+m2 ON保证斜槽末端的切线水平。9.研究单摆的运动、用单摆测定重力加速度 测量摆长:单摆自由下垂,用米尺量摆线长L(精确到mm),用游标卡尺量摆球直径,算出半径r(精确到mm),则摆长L=L+r释放摆球开始摆动时摆角要小于5。从摆球通过最低点时开始计时,测出50次全振动所用的时间,算周期的平均值T。改变摆长重做几次实验,计算每次实

17、验得到的重力加速度,再求平均值。例12.利用单摆测定当地重力加速度,静止时摆球重心在球心正下方.将悬点到球心的距离当作摆长L,通过改变摆线长,测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线,在图线上选取A、B两点,坐标如图.则计算重力加速度的表达式应为g=_.得到的结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_.+L/mT2/s2LBLATA2TB2BAO消去x得，0 5 100 1 cm1.按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值。0.56cm0 5 101 2 cm0 5 102 3 cm1 2 3 cm0 10 209.8mm2.0310-2m1.095cm0 1 2 3 4 5 6 cm0 1

18、2 3 4 5 6 7 8 9 01.180cm5.6mm20.3mm10.95mm11.80mm054502.用螺旋测微器测量长度时，可以精确到_m,读数应该读到_mm。读出下列四种情况下的测量结果。010153.141mm05055.040mm0.5040cm4504.990mm0 5 10101511.644mm0.011644m5.488mm5.48810-3m5.53810-3m10-510-305AC102030St/cm s-1t/0.01s40506070800510 15 20 25 t=0.08s时，t=0.20s时，由变形得截距即v0=0.18m/s 斜率即a/2，a=4

19、.8m/s-22.98cm，13.18cm3.8.Oa/(m s-2)3.02.01.51.02.50.51.00.2 0.4 0.6 0.8F/N如右图。根据x=aT2，得a=0.16m/s2计算中未考虑砝码盘的质量和重力。F+m0g=(M+m+m0)a 若设砝码盘的质量为m0，则有：9.T=0.10s10.对棉球用动能定理：由已知：得lABxhC(a)l2xO实际11.小车释放小车 改变钩码数量次数M/kg|v22-v12|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.430.6000.610E/JW/J1.51.00.50.51.01.5O验证了W=Ek