高考力學實驗總復習

1、一、誤差和有效數(shù)字1.誤差測量值與真實值的差異叫做誤差。 系統(tǒng)誤差偶然誤差多次重復實驗總是偏大或偏小。 多次重復實驗偏大偏小的機會相同。 減小偶然誤差：多次實驗取平均值， 屬于線性關(guān)系的,畫出擬合直線。 絕對誤差和相對誤差。 測量值A(chǔ)和真實值A(chǔ)0之差的絕對值|A-A0|叫絕對誤差； 絕對誤差與真實值的比叫相對誤差。00AAA （或絕對誤差與測量值的比叫相對誤差。）AAA02.有效數(shù)字帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字。 僅適用于近似數(shù)字。只能帶有一位不可靠數(shù)字。 用測量儀器直接測量時，一般要求 在最小刻度下再估讀一位。(不受有效 數(shù)字位數(shù)的限制。)運算結(jié)果一般保留2-3位有效數(shù)字。 游標卡尺例外，不

2、要求估讀。二、常用的基本操作1.長度的測量 游標卡尺01cm051001cm0510游標每小格比主尺每小格小0.1mm.讀數(shù)為4.7mm.0.7mm某0.47cm710分度的游標卡尺0 1 2 3 4 5cm0 10 200 1 2cm20分度的游標卡尺游標每小格比主尺每小格小0.05mm.游標每小格比主尺每小格小0.02mm.50分度的游標卡尺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內(nèi)測量爪外測量爪深度尺0 1 2 34 5 6 7 8 9 00 1 2 34 5 6 7 8 9 0讀數(shù)為2

3、2.70mm.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 下圖是用下圖是用50分度的游標卡尺測量長分度的游標卡尺測量長度時游標的位置度時游標的位置,試讀出被測量的長度試讀出被測量的長度是是_ cm。0.642螺旋測微器 可動刻度一周有50個等分刻度，每旋轉(zhuǎn)一周測微螺桿前進或后退0.5mm.相鄰兩條刻線間代表0.01mm.測微螺桿固定刻度可動刻度測砧旋鈕微調(diào)旋鈕尺架29.8mm34 cm05106780102061.70mm01234560123456789010.52mm0

4、10150.641mm10.294mm05102530例1讀出下列游標卡尺測量的讀數(shù)。 例2讀出下列螺旋測微器的讀數(shù)。 2.時間的測量 打點計時器 (計時儀器） 都使用頻率為50Hz的交變電源。電磁打點計時器用低壓交變電源，火花打點計時器用220V交變電源。打點周期均為0.02s。電磁打點計時器 火花打點計時器 由于秒表是0.1s跳一格,不估讀下一位.461214161820222426283028100126789101134512131431333537394143454749515355575937秒表 小圓內(nèi)的短針是分針,最小刻度是0.5min 大圓內(nèi)的長針是秒針,最小刻度是0.1s

5、每1分鐘的前半分鐘內(nèi)的秒數(shù)按大表盤的紅字讀數(shù)；后半分鐘內(nèi)的秒數(shù)按大表盤的黑字讀數(shù)。（1分50.5秒） 3各種傳感器的應(yīng)用 經(jīng)常用到的傳感器有:力的傳感器、位移傳感器、速度傳感器、光電計時器等。 通過這些傳感器直接得到測量值,或?qū)⑦@些傳感器與計算機連接，直接在屏幕上描繪出被測物理量的變化曲線。 例3測量物塊沿斜面下滑通過B點時的瞬時速度，可在B處放置一光電門,用光電計時器記錄滑塊通過光電門過程擋光的時間t；用游標卡尺測量滑塊的擋光長度d。ABdtdv 4平衡摩擦力 力學實驗中經(jīng)常會利用物塊（或小車）沿水平長木板滑行的情景，而且希望物塊和木板間沒有摩擦，但實際上物塊與木板間不可能是絕對光滑的。 為

6、了消除摩擦力帶來的系統(tǒng)誤差，需要在開始實驗前平衡摩擦力。 方法是將原來水平放置的木板的一端適當抬高,將物塊放在木板上,稍加推動后,如果物塊能自動保持勻速下滑,表明它受到的重力的下滑分力恰好與滑動摩擦力大小相等。例4探究橡皮筋對原來靜止的小車做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,裝置如圖.由于小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒?可以使木板適當傾斜.某同學在一次實驗中,得到一條記錄紙帶,紙帶上的點兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因可能是什么？紙帶紙帶橡皮筋橡皮筋打點計時器打點計時器 說明小車離開橡皮筋后做減速運動。 原因：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。即實驗前沒有使木板傾斜或傾角太小。 紙帶處理。選點跡清

7、楚的紙帶，選開始點O，每5個點取一個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間時間間隔0.1s.測出相鄰計數(shù)點間的距離s1、s2、s3 OABCs1s2s3 三、考試說明規(guī)定的實驗1研究勻變速直線運動 在小車后面連接紙帶，用打點計時器記錄小車的運動情況。 計算相鄰相等時間內(nèi)的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3是否相等，判定被測物體的運動是否是勻變速直線運動。 利用紙帶求被測物體在任意計數(shù)點對應(yīng)時刻的瞬時速度。 OABCs1s2s3Tssv232B如：判定勻變速直線運動。 利用紙帶求被測物體的加速度a。 “逐差法”：從紙帶上得到6個相鄰相等時間內(nèi)的位移求a，有 23216549Tssssssa 利用任意兩段

8、相鄰記數(shù)點間的位移（第m段和第n段）求a，有 2Tnmssanm利用v-t圖象求a。3.0Ot/sv/(ms-1)0.10.2 0.3 0.4 0.50.51.52.51.02.03.50.64.0在v-t圖象中描點；畫出擬合直線；在直線上取兩點；由這兩點求斜率k；該斜率即加速度aa=5.3m/s2(0.00,0.8)(0.60,4.0)寫出這兩點坐標；例5研究勻變速直線運動實驗中選出了如下的一條紙帶，圖中標出的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離。打點計時器的電源頻率為50Hz。 O A B C D E F5.12 7.10 9.11 11.10 13.12 15.11 單位cm 由這些已知數(shù)據(jù)計算

9、：該勻變速直線運動的加速度a=_m/s2. 紙帶上D點相對應(yīng)的瞬時速度v=_ m/s.（答案均要求保留3位有效數(shù)字）2.001.212探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系k=mg/L =28N/m代表符號代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值刻度數(shù)值/cm1.70 3.40 5.108.6010.312.1714讀數(shù)錯誤L5,L66.8514.05L7-L3=7.20 cm10.30 12.10444321ddddL=1.75cm用逐差法求L：例6 3驗證力的平行四邊形定則c 兩只彈簧秤拉橡皮條和一只彈簧秤拉的效果相同。 效果指橡皮條的形變相同。 實驗中要用O、M、N、P4個點記錄力的方向；用a

10、、b、c的示數(shù)記錄力的大小。OabABMNP 釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是_。 例7某同學用三條相同的橡皮筋和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子等驗證平行四邊形定。他將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的釘子A、B上,另一端與第三條橡皮筋連接結(jié)點為O.將第三條橡皮筋的下端通過細繩掛一重物. 下述操作中必需的是 a測量細繩的長度 b測量橡皮筋的原長 c測量懸掛重物后橡皮筋的長度 d記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置ABOCbcd換用不同的小重物 先保持小車m不變,改變m 即改變F多做幾次實驗,由紙帶算出與F對應(yīng)的a,作出a-F圖象,若是過原點的直線則證明a

11、F；4.驗證牛頓第二定律砝碼砝碼砝碼盤砝碼盤小車小車 打點計時器打點計時器m m時可認為F=mg實驗前必須平衡摩擦力研究a、m、F三者的關(guān)系，要采用控制變量法。 再保持m不變即F不變，改變小車m做幾次實驗,由紙帶算出與m對應(yīng)的a,作出a-m-1圖象，若是過原點的直線則證明am-1。aFOam-1O小車質(zhì)量 例8如圖用位移傳感器和計算機（DIS ）研究加速度和力的關(guān)系。實驗前已平衡摩擦力。 采用控制變量法，應(yīng)保持_不變,用鉤碼的重力作為_,測小車的加速度；位移傳感器位移傳感器（發(fā)射器）（發(fā)射器）位移傳感器位移傳感器（接收器）（接收器）軌道軌道小車小車鉤碼鉤碼小車所受外力 加速度a與外力F成正比

12、(C) a/(m s-2)F/NOAB 改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)畫出a-F圖線如圖。圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 A.小車與軌道之間存在摩擦 B.導軌保持了水平狀態(tài) C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D.所用小車的質(zhì)量太大5研究平拋運動 斜槽末端切線水平。 用重錘線檢驗坐標紙上的豎直邊是否豎直。 以斜槽末端為原點建立直角坐標系。 Ox y小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。 由描跡法得到小球平拋的軌跡。 由軌跡任一點的坐標可求平拋初速度。 （x0,y0）0002 ygxv例9.如圖所示,某同學描出了小球平拋運動的軌跡

13、,并測出了軌跡上三個點的坐標依次是A(0.369，0.112)、 B(0.630，0.327)、C(0.761，0.480),單位為m。稱得小球的質(zhì)量為20g,試計算小球平拋的初動能Ek。 Ox yABC再計算出初動能的平均值為Ek=0.0594J ygxtxv2初速度 ymgxmvEK42122初動能 先根據(jù)A、B、C三點坐標計算對應(yīng)的動能。 例10探究橡皮筋對原來靜止的小車做的功與物體獲得的速度的關(guān)系.依次用1根、2根6根同樣的橡皮條做實驗,設(shè)每根橡皮條做的功為W，得到如下的數(shù)據(jù)表： 根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出的w-v草圖如圖中虛線所示，不是直線，而象是wv2。請按以上猜想計算上表的最后一行數(shù)據(jù)并填

14、入表中；將右邊圖象中的橫軸改為v2(m2s-2)后描點畫線；根據(jù)新畫出的圖線，可得到什么結(jié)論？6.探究動能定理新畫出的圖線是過原點的直線,因此可以判定：wv2wW2W3W4W5W6Wv(ms-1)0.50 0.71 0.87 1.00 1.12 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) 結(jié)論：合力做功與動能增加成正比。7驗證機械能守恒定律 01 2 3 4 5(驗證自由下落過程中機械能守恒。)選點跡清楚的紙帶進行測量。 利用紙帶測出2、

15、3、4各點對應(yīng)的下落高度h2、h3、h4和即時速度v2、v3、v4。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)驗證機械能守恒。 不取計數(shù)點；也不需要測重物的質(zhì)量。 分析系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因。 例11.驗證機械能守恒時選得紙帶如下 O A B C9.5115.712.42記錄數(shù)據(jù)不符合實驗讀數(shù)要求的是_，應(yīng)該記為_。 OB段對應(yīng)的重力勢能的減少量為_，而動能的增加量為_。 OC 15.70 1.22m 1.20m 系統(tǒng)誤差原因：有摩擦生熱，減少的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 A、B質(zhì)量分別為250g和100g。給A一個初速度，A勻速運動一段時間后與B相撞，撞后立即共同運動。打點計時器記錄紙帶如圖。8驗證動量守恒定律AB01

16、2345678910 11 12 13 14總質(zhì)量m(kg） 速度v(m/s)動量mv動能mv2/2碰前0.2500.770.190.074碰后0.3500.550.190.053結(jié)論：A、B碰撞前后總動量守恒，總動能不守恒。利用下圖裝置也可以驗證碰撞過程中動量守恒 小球每次從同一位置開始自由下滑。 重垂線OPMN被碰小球與入射小球的大小必須相等。 各小球飛行時間相等,以該時間為時間單位,則水平射程的數(shù)值就等于它們平拋速度的數(shù)值。入射小球質(zhì)量較大。 用圓規(guī)確定小球落地點的平均位置。 動量守恒的驗證式為: m1 OP=m1 OM+m2 ON保證斜槽末端的切線水平。 9.研究單擺的運動、用單擺測定

17、重力加速度 測量擺長:單擺自由下垂,用米尺量擺線長L (精確到mm),用游標卡尺量擺球直徑,算出半徑r(精確到mm),則擺長L=L+r釋放擺球開始擺動時擺角要小于5。 從擺球通過最低點時開始計時,測出50次全振動所用的時間,算周期的平均值T。 改變擺長重做幾次實驗,計算每次實驗得到的重力加速度,再求平均值。 例12.利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣?靜止時擺球重心在球心正下方.將懸點到球心的距離當作擺長L,通過改變擺線長,測得6組L和對應(yīng)的周期T,畫出L-T2圖線,在圖線上選取A、B兩點,坐標如圖.則計算重力加速度的表達式應(yīng)為g=_.得到的結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將_. +L/mT2/s

18、2LBLATA2TB2BAO2224ABABTTLLg消去x得gxLTAA2gxLTBB2，0 5 100 1 cm1.按照有效數(shù)字規(guī)則讀出以下各游標尺的測量值。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 2 3 4 5 6 7 8 9 01.180cm5.6mm20.3mm10.95mm11.80mm054502.用螺旋測微器測量長度時，可以精確到_m,讀數(shù)應(yīng)該讀到_mm。讀出下列四種情況下的測量結(jié)果。010153.141mm05055.040mm0.5040cm4504.990mm0 5 10101511.644mm0.011644m5.488mm5.48810-3m5.53810-3m10-510-305AC102030St/cm s-1t/0.01s40506070800510 15 20