2009屆高三第一輪復(fù)習(xí)-力學(xué)實(shí)驗(yàn)教案10

力學(xué)實(shí)驗(yàn)總復(fù)習(xí)一、偏差和有效數(shù)字1.偏差丈量值與真切值的差別叫做偏差。偏差可分為系統(tǒng)偏差和有時(shí)偏差兩種。1）系統(tǒng)偏差的特色是在多次重復(fù)同一實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏差老是相同地偏大或偏小。2）有時(shí)偏差老是有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，而且偏大和偏小的時(shí)機(jī)相同。減小有時(shí)偏差的方法，能夠多進(jìn)行幾次丈量，求出幾次丈量的數(shù)值的均勻值。這個(gè)均勻值比某一次測(cè)得的數(shù)值更靠近于真切值。2.有效數(shù)字帶有一位不行靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。1）有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。2）只好帶有一位不行靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。注：凡是用丈量?jī)x器直接丈量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值（靠譜數(shù)字）后，再向下估讀一位（不行靠數(shù)字），這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。間接丈量的有效數(shù)字運(yùn)算不作要求，運(yùn)算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。二、考試綱領(lǐng)規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)度的丈量（游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器）1）游標(biāo)卡尺10分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為0.9mm，比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小

0.1mm。讀數(shù)時(shí)先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，而后用游標(biāo)讀出

0.1毫米位的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對(duì)齊，

0.1毫米位就讀幾（不能讀某）。其讀數(shù)正確到

0.1mm。②20分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為0.95mm，比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小0.05mm。讀數(shù)時(shí)先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，而后用游標(biāo)讀出毫米以下的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對(duì)齊，毫米以下的讀數(shù)就是幾乘0.05毫米。其讀數(shù)正確到0.05mm。③50分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個(gè)刻度間的距離為0.98mm，比主尺上相鄰兩個(gè)刻度間距離小0.02mm。這類(lèi)卡尺的刻度是特別的，游標(biāo)上的刻度值，就是毫米以下的讀數(shù)。這類(lèi)卡尺的讀數(shù)能夠正確到0.02mm。注意：游標(biāo)卡尺都是依據(jù)刻線對(duì)齊來(lái)讀數(shù)的，所以都不再往01234567891下一位估讀。01234567890要知道主要結(jié)構(gòu)的名稱(chēng)：主尺、游標(biāo)尺、外丈量爪、內(nèi)丈量爪、深度尺、緊固螺釘。（2）螺旋測(cè)微器固定刻度上的最小刻度為0.5mm（在中線的上側(cè)）；可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一圈行進(jìn)（或退后）0.5mm。在可動(dòng)刻度的一周上均勻刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數(shù)時(shí)，從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，而后從可動(dòng)刻度上讀取節(jié)余部分（因?yàn)槭?0分度，所以①②在最小刻度后一定再估讀一位），再把兩部分讀數(shù)相加，得丈量值。要知道主要結(jié)構(gòu)的名稱(chēng)：以下的①-⑦挨次是：測(cè)砧、測(cè)微螺桿、固定刻度、可動(dòng)刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕和尺架。例1讀出以下游標(biāo)卡尺丈量的讀數(shù)。

③④⑤⑦

⑥⑴34cm⑵678cm⑶051001020012345cm解：（1）2.98cm；（2）6.170cm；（3）1.050cm6例2讀出以下螺旋測(cè)微器丈量的讀數(shù)。4567890123⑴0⑵解：（1）0.642mm5013互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成00510510A2（1）原理是兩只BO彈簧秤成角度拉橡皮條AB和一只彈簧秤拉橡皮條AB的成效相同，這個(gè)成效a就是指橡皮條的形變量（大小和方向）相同。（2）在畫(huà)力的圖b示時(shí)，一定有箭頭、標(biāo)度、刻度。（3）實(shí)驗(yàn)常常有必定的有時(shí)偏差，只需用平行四邊形定章求得c的協(xié)力F和一只彈簧秤的拉力F/的圖示大小和方向在偏差同意的范圍內(nèi)相同就能夠了。例3橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端栓上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)，沿著兩個(gè)不一樣的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮筋01234的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩互相垂51直，如下圖。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)2可從圖中讀出。⑴由圖可讀得兩個(gè)互相4334(N)

(N)垂直的拉力的大小分別為_(kāi)____N和_____N。（只須讀到0.1N）⑵在右圖的方格紙中按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的協(xié)力。解：（1）2.5N和4.0N2）注意平行四邊形中的實(shí)線、虛線的差別和箭頭、標(biāo)度、單位。測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加快度（1）紙帶辦理。從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條，舍掉開(kāi)始比較密集的點(diǎn)跡，從便于丈量的地方取一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)O，而后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、（或許說(shuō)每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)），這樣做的利處是相鄰記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，便于計(jì)算。測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離s1、s2、s3（2）利用s1、s2、s3能夠計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差s2-s1、s3-s2、s4-s3，假如它們?cè)谠试S的偏差范圍內(nèi)相等，則能夠判斷被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。（3）利用紙帶能夠求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的剎時(shí)速度s2s3v：如vc2T（4）利用紙帶求被測(cè)物體的加快度a。詳細(xì)來(lái)說(shuō)又有3種方法：①“逐差法”：從紙帶上獲得6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，則v/(ms-1)s4s5s6s1s2s3a29Tsmsn②利用隨意兩段相鄰記數(shù)點(diǎn)間的位移求a：如anT2m③利用v-t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的即時(shí)速度，畫(huà)0T2T3T4T5T6Tt/s出如右的v-t圖線，圖線的斜率就是加快度a。例4某同學(xué)在做“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加快度”實(shí)驗(yàn)時(shí)，從打下的若干紙帶中選出了如圖所示的一條（每?jī)牲c(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出來(lái)），圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻次為50Hz。5.007.109.1010.8112.7015.10單由這些已知數(shù)據(jù)計(jì)算：①該勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加快度a=___________m/s2。②與紙帶上D點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的剎時(shí)速度v=__________m/s。（答案均要求保存3位有效數(shù)字）OABCDE4.考證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律（1）認(rèn)識(shí)該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)偏差的根源。①用砂和砂桶的總重量取代小車(chē)遇到的拉力。由牛頓第二定律可知，因?yàn)樯巴耙苍谧鰟蚣涌爝\(yùn)動(dòng)，所以砂和砂桶的總重量必定大于小車(chē)遇到的實(shí)質(zhì)拉力。能夠推導(dǎo)出結(jié)論：只有在小車(chē)的總質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量m時(shí)，才能使該系統(tǒng)偏差足夠小。②沒(méi)有考慮摩擦阻力的作用。應(yīng)當(dāng)用均衡摩擦力的方法來(lái)除去這個(gè)系統(tǒng)偏差。（2）為研究a、F、m三者的關(guān)系，要利用“控制變量法”，分別研究a與F、a與m的關(guān)系。（3）用圖象法考證a∝F、a∝m-1（后者一定用a-m-1圖象，不可以用a-m圖象）例5一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上某處，一小車(chē)拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器從斜面上滑下，如右圖所示。以下圖是打出的紙帶的一段。⑴已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的溝通電頻次為50Hz，利用以下圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車(chē)下滑的加快度a=_____。圖1⑵為了求出小車(chē)在下滑過(guò)程中所受的阻力，還需要丈量的物理量有_______。用測(cè)得的量及加快度a表示阻力的計(jì)算式為f=_________。9.47(單解：（1）3.89m/s2（2）小車(chē)質(zhì)量m；斜面上隨意兩點(diǎn)間距離l及這兩點(diǎn)的高度差h。mgh/l-ma5.碰撞中的動(dòng)量守恒（1）每次入射小球都地點(diǎn)開(kāi)始自由下滑。（2）被碰小球的地點(diǎn)重中心與斜槽末垂線球半徑的2倍。OO/（3）因?yàn)関1、v1/、v2/2rMPN豎直著落高度

應(yīng)當(dāng)從斜槽軌道的同一一定與入射小球等高，其端的水平距離恰巧是小均為水平方向，且兩球的相等，所以它們飛翔時(shí)間相等，若以該時(shí)間為時(shí)間單位，那么小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在右圖中分別用OP、OM和O/N表示。所以只需考證：m112/）OP=mOM+m(ON-2r即可。4）一定以質(zhì)量較大的小球作為入射小球（保證碰撞后兩小球都向前運(yùn)動(dòng)）。5）小球落地址的均勻地點(diǎn)要用圓規(guī)來(lái)確立：用盡可能小的圓把全部落點(diǎn)都圈在里面，圓心就是落點(diǎn)的均勻地點(diǎn)。6）所用的儀器有：天平、刻度尺、游標(biāo)卡尺（測(cè)小球直徑）、碰撞實(shí)驗(yàn)器、復(fù)寫(xiě)紙、白紙、重錘、兩個(gè)直徑相同質(zhì)量不一樣的小球、圓規(guī)。7）若被碰小球放在斜槽尾端，而不用支柱，那么兩小球?qū)⒉辉偻瑫r(shí)落地，但兩個(gè)小球都將從斜槽尾端開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，于是考證式就變成：m1OP=m1OM+m2ON，兩個(gè)小球的直徑也不需丈量了（但一定相等）。例6在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中，儀器按要求安裝好后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽尾端的水平部分，在百紙上記錄下重錘地點(diǎn)和各小球落點(diǎn)的均勻地點(diǎn)挨次為O、A、B、C，設(shè)入射小球和被碰小球的質(zhì)量挨次為m1、m2，則以下說(shuō)法中正確的有A.第一、二次入射小球的落點(diǎn)挨次是

A、BB.第一、二次入射小球的落點(diǎn)挨次是

B、AC.第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r(shí)落地D.m1

AB=m2OC解：最遠(yuǎn)的C點(diǎn)必定是被碰小球的落點(diǎn)，碰后入射小球的速度將減小，所以選B；因?yàn)楸慌鲂∏蚴欠旁谛辈畚捕说?，所以被碰小球飛出后入射小球才可能從斜槽尾端飛出，兩小球不行能同時(shí)落地；由動(dòng)量守恒得m1OB=m1OA+m2OC，選D。答案是BD。6.研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)1）斜槽尾端的切線一定水平。2）用重錘線查驗(yàn)坐標(biāo)紙上的豎直線能否豎直。3）以斜槽尾端所在的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。4）假如是用白紙，則應(yīng)以斜槽尾端所在的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在斜槽尾端懸掛重錘線，先以重錘線方向確立y軸方向，再用直角三角板畫(huà)出水平線作為x軸，成立直角坐標(biāo)系。5）每次小球應(yīng)從斜槽上的同一地點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑。6）由描跡法獲得小球平拋的軌跡，從軌跡上任何一點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)都能夠計(jì)算出該平拋物體拋出時(shí)的初速度。7）若用閃光照相來(lái)研究，所獲得的照片上相鄰小球間的時(shí)間間隔是相等的，利用這一結(jié)論和運(yùn)動(dòng)分解的知識(shí)，能夠求小球平拋的初速度，也能夠求小球在任何一個(gè)地點(diǎn)的瞬時(shí)速度。ox例7.如下圖，在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按要求A描述出了小球做平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三個(gè)點(diǎn)A、B、C，并利用刻度尺量B出了三點(diǎn)的坐標(biāo)挨次是A(0.369，0.112)、B(0.630，0.327)、C(0.761，C0.480)，單位為m。又稱(chēng)得小球的質(zhì)量為20g，試計(jì)算小球平拋的初y動(dòng)能EK。xg，所以初動(dòng)能EK12mgx2解：小球的初速度vxmv，帶入數(shù)據(jù)后得：t2y24yEK1=0.0596J，EK2=0.0594J，EK3=0.0591J，所以初動(dòng)能的均勻值為EK=0.0594J7.考證機(jī)械能守恒定律本實(shí)驗(yàn)要求考證自由著落過(guò)程中機(jī)械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。01234（1）要多做幾次實(shí)驗(yàn)，選點(diǎn)跡清楚，且第一、二兩點(diǎn)間距離靠近2mm的紙帶進(jìn)行丈量。（2）用刻度尺量出從0點(diǎn)到1、2、3、4、5各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的即時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的均勻速度”，算出2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少許mgh和動(dòng)能增添量1mv2能否2、v3、v4，考證與2相等。（3）因?yàn)槟Σ梁涂諝庾枇Φ挠绊?，本?shí)驗(yàn)的系統(tǒng)偏差老是使mgh4）本實(shí)驗(yàn)不需要在打下的點(diǎn)中取計(jì)數(shù)點(diǎn)。也不需要測(cè)重物的質(zhì)量。例8在用落體法考證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某同學(xué)依據(jù)正確的操作選得紙帶如右。此中O是開(kāi)端點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的9.513個(gè)點(diǎn).該同學(xué)用毫米刻度尺丈量O到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中(單位

mv212.4215.7cm)。（1）這三個(gè)數(shù)據(jù)中不切合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_____,應(yīng)記作_______cm。（2）該同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)考證機(jī)械能守恒，已知當(dāng)?shù)氐闹亓涌於萭=9.80m/s2，他用AC段的均勻速度作為跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，則該段重錘重力勢(shì)能的減少許為_(kāi)______，而動(dòng)能的增添量為_(kāi)_______，(均保存3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用m表示).這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)偏差老是使重力勢(shì)能的減少許_______動(dòng)能的增添量，原由是_________________。（3）另一位同學(xué)依據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)考證機(jī)械能守恒，可是他數(shù)了一下：從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O數(shù)起，圖中的B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)。所以他用vB=gt計(jì)算跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，獲得動(dòng)能的增添量為_(kāi)_____，這樣考證時(shí)的系統(tǒng)偏差老是使重力勢(shì)能的減少許_______動(dòng)能的增添量,原由是________________________________。解：（1）OC，15.702）1.22m，1.20m，大于，v是實(shí)質(zhì)速度，因?yàn)橛心Σ辽鸁幔瑴p少的重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)變成內(nèi)能；3）1.23m，小于，v是依據(jù)自由落體計(jì)算的，對(duì)應(yīng)的著落高度比實(shí)質(zhì)測(cè)得的高度要大。8.用單擺測(cè)定重力加快度（1）擺長(zhǎng)的丈量：讓單擺自由下垂，用米尺量出擺線長(zhǎng)L/（讀到0.1mm），用游標(biāo)卡尺量出擺球直徑（讀到0.1mm）算出半徑r，則擺長(zhǎng)L=L/+r（2）開(kāi)始搖動(dòng)時(shí)需注意：擺角要小于5°（要保證做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，不要使搖動(dòng)成為圓錐擺）（3）從擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出單擺做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間，算出周期的均勻值T。（4）改變擺長(zhǎng)重做幾次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算每次實(shí)驗(yàn)獲得的重力加快度，再求這些重力加快度的均勻值。例9一組同學(xué)在做“用單擺測(cè)定重力加快度”的實(shí)驗(yàn)中，用正確的操作方法，測(cè)定了6組擺長(zhǎng)L和周期T的對(duì)應(yīng)值。為了求出當(dāng)?shù)氐闹亓涌於萭，4位同學(xué)提出了4種不一樣的方法：①?gòu)臏y(cè)定的6組數(shù)據(jù)中隨意選用1組，用公式g=4π2L/T2求出g作為丈量值；②分別求出6個(gè)L值的均勻值L和6個(gè)T值的均勻值T，用公式g=4π2L/T2求出g作為丈量值；③分別用6組L、T的對(duì)應(yīng)值，用公式g=4π2L/T2求出6個(gè)對(duì)應(yīng)的g值，再求這6個(gè)g的均勻值作為丈量值；④在座標(biāo)紙上作出T2-L圖象，從圖象上當(dāng)算出圖線的斜率K，依據(jù)g=4π/K求出g作為丈量值。你以為以上4種方法中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是哪一種____（填代號(hào)即可），其他正確方法中有時(shí)誤差最小的是哪一種______(填代號(hào)即可)。解：錯(cuò)誤的選項(xiàng)是②，因?yàn)長(zhǎng)和T之間不是一次函數(shù)的關(guān)系。有時(shí)偏差最小的是④，因?yàn)橛袝r(shí)偏差老是有時(shí)偏大有時(shí)偏小。而描點(diǎn)后畫(huà)線時(shí)要求盡可能多的點(diǎn)在該直線上，其他點(diǎn)盡可能均衡地散布在該直線雙側(cè)，其實(shí)是把有時(shí)偏差減小到最小了。例10某同學(xué)在家里做用單擺測(cè)定重力加快度的實(shí)驗(yàn)，但沒(méi)有適合的擺球，他找到了一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊取代小球。他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是：αA.將石塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點(diǎn)為M，將尼龍線的上端固定于O點(diǎn)MB.用刻度尺丈量OM間尼龍線的長(zhǎng)度L作為擺長(zhǎng)C.將石塊拉開(kāi)一個(gè)大概α=30°的角度,而后由靜止開(kāi)釋D.從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí)間t,，由T=t/30得出周期E.改變OM間尼龍線的長(zhǎng)度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的L和T22F.求出多次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的的均勻值作為計(jì)算時(shí)使用的數(shù)據(jù),帶入公式L求出重力gT加快度g⑴你以為該同學(xué)以上實(shí)驗(yàn)步驟中有重要錯(cuò)誤的選項(xiàng)是_______________。為何?⑵該同學(xué)用OM的長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)，這樣做惹起的系統(tǒng)偏差將使重力加快度的丈量值比真切值偏大仍是偏小?________。你以為用什么方法能夠解決擺長(zhǎng)沒(méi)法正確丈量的困難?解：（1）B（擺長(zhǎng)應(yīng)從懸點(diǎn)到大理石塊的質(zhì)心）、C（擺角太大，不可以看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）、F（一定先分別乞降各組L和T值對(duì)應(yīng)的g，再取所求得的各個(gè)g的均勻值）。（2）小。設(shè)兩次實(shí)驗(yàn)中擺線長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，對(duì)應(yīng)的周期分別為T(mén)1、T2，石塊質(zhì)心到M點(diǎn)的距離為x，由T12L1x和T2L2x可解得g42L1L2g2T2T2g129.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)舉例例11