高考物理力学实验专题

1、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。00AAA （或绝对误差与测量值的比叫相对误差。）AAA02.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

2、要求估读。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

3、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。ABdtdv 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

4、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。 纸带处理。选点迹清楚的纸带，选开始点O，每5个点取一个计数点，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一）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。 OABCs1s2s3Tssv232B如：判定匀变速直线运动。 利用纸带求被测

5、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 23216549Tssssssa 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 2Tnmssanm利用v-t图象求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。

6、 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）2.001.21二）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刻度数值刻度数值/cm1.703.405.108.6010.3 12.1714读数错误L5,L66.8514.05L7-L3=7.20 cm10.30 12.10444321ddddL=1.75cm用逐差法求L：例6 砝码质量砝码质量m m/g

7、/g0 05050100100150150200200250250标尺刻度标尺刻度x x/10/102 2 m m6.006.008.028.0210.0010.0013.1213.1214.1014.10 15.9215.92三）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两细线的方向两细线的方向( (或两力的方向或两力的方向), O), O点的位置点的位置F FAB 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-

8、F图象,若是过原点的直线则证明aF；四）.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

9、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五）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）0002 ygxv 例10探

10、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？六）.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 1.12 1.23v2(m2s-2)0.25 0.50 0.76 1.00 1.25 1.51W6W5W4W3W2WO

11、0.2 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。七）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

12、 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。图图2525图图5 5答案答案(1)AD(1)AD(2)(2)见解析见解析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

13、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/s2LBLATA2TB2BAO2224ABABTTLLg消去x得gxLTAA2gxLTBB2，0 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 2 3 4 5 6 7 8 9 01.180cm5.6mm20.3

14、mm10.95mm11.80mm054502.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 10101511.644mm0.011644m5.488mm5.48810-3m5.53810-3m10-510-305二、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22.70mm.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