高三物理二轮专题突破 倒数第2天 物理实验（一）课件

倒数第2天 物理实验(一)必记热点知识 1.游标卡尺和螺旋测微器的读数游标卡尺和螺旋测微器的读数(1)游标卡尺游标卡尺测量大于测量大于1 mm的长度时，整的毫米数从主尺上读出，毫米以的长度时，整的毫米数从主尺上读出，毫米以下的部分从游标尺上读出，即读数主尺读数游标尺读数，下的部分从游标尺上读出，即读数主尺读数游标尺读数，其中其中“游标尺读数游标尺读数”就是与主尺某刻度线对齐的游标刻度的就是与主尺某刻度线对齐的游标刻度的序数乘以精确度序数乘以精确度.注意游标卡尺不估读注意游标卡尺不估读.(2)螺旋测微器螺旋测微器图图1螺旋测微器又叫千分尺，螺旋测微器又叫千分尺，“千分千分”就是千分之一毫米，即就是千分之一毫米，即0.001 mm.螺旋测微器的读数应是螺旋测微器的读数应是0.5 mm以上的部分从固定以上的部分从固定刻度上读，并且要看其刻度上读，并且要看其“半半mm”刻度线是否露出；刻度线是否露出；0.5 mm以下的部分从可动刻度上读出，要估读一位，再把两部分读以下的部分从可动刻度上读出，要估读一位，再把两部分读数相加即得测量值数相加即得测量值.如图如图1所示的读数应该是所示的读数应该是6.700 mm.2.研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动(1)纸带处理纸带处理.从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个起始点个起始点O，然后每，然后每5个点取一个计数点个点取一个计数点A、B、C、(或者说或者说每隔每隔4个点取一个计数点个点取一个计数点)，这样做的好处是相邻计数点间的时，这样做的好处是相邻计数点间的时间间隔间间隔T0.1 s，便于计算，便于计算.如图如图2所示，测出相邻计数点间的所示，测出相邻计数点间的距离距离x1、x2、x3、.图图2(2)利用利用x1、x2、x3、可以计算相邻相等时间内的位移差可以计算相邻相等时间内的位移差x2x1、x3x2、x4x3、，如果它们在允许的误差范围内相等，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动.(3)利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度度v.如如vB.(4)利用纸带求被测物体的加速度利用纸带求被测物体的加速度a.具体来说又有两种方法：具体来说又有两种方法：“逐差法逐差法”：从纸带上得到：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则个相邻相等时间内的位移，则a利用利用vt图象求图象求a：求出：求出A、B、C、D、E、F各点的瞬时速各点的瞬时速度，画出如图度，画出如图3所示的所示的vt图线，图线的斜率就等于加速度图线，图线的斜率就等于加速度a.图图3(5)注意事项注意事项细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变；细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变；开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器；开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器；小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约50 cm的范的范围内清楚地取围内清楚地取78个计数点为宜；个计数点为宜；正确区别计时器打出的点与人为选取的计数点正确区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把计时一般把计时器打出的每器打出的每5个点作为个点作为1个计数点个计数点)，选取的计数点不少于，选取的计数点不少于6个；个；最好不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕最好不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕.读读数时估读到毫米的下一位数时估读到毫米的下一位.3.探究弹力和弹簧伸长量的关系探究弹力和弹簧伸长量的关系(1)原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，这样弹力的大小可以通过测定外力而得出力大小相等，这样弹力的大小可以通过测定外力而得出(可以可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力).弹簧的伸长量可用直尺测弹簧的伸长量可用直尺测出出.多测几组数据，用列表或作图的方法探究出弹力和弹簧伸多测几组数据，用列表或作图的方法探究出弹力和弹簧伸长量的定量关系长量的定量关系.(2)注意事项注意事项悬吊弹簧时让它自然下垂，另外要记住测量弹簧的原长；悬吊弹簧时让它自然下垂，另外要记住测量弹簧的原长；每改变一次拉力的大小就需要做一次测量记录每改变一次拉力的大小就需要做一次测量记录.为了探究弹为了探究弹力和弹簧伸长量的关系，要尽可能地多测几组数据，以便在力和弹簧伸长量的关系，要尽可能地多测几组数据，以便在坐标纸上能描出更多的点；坐标纸上能描出更多的点；实验时拉力不要太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹实验时拉力不要太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度；性限度；在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线时，要顺着各点的走向在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线时，要顺着各点的走向来描，描出的点不一定正好在曲线上，但要注意使描出的点来描，描出的点不一定正好在曲线上，但要注意使描出的点大致分布在曲线两侧大致分布在曲线两侧.4.验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则(1)原理：如图原理：如图4所示，两只弹簧测力计所示，两只弹簧测力计a、b成角度拉橡皮条成角度拉橡皮条AB和一只弹簧测力计和一只弹簧测力计c拉橡皮条拉橡皮条AB的效果相同，这个效果就的效果相同，这个效果就是指橡皮条的形变量是指橡皮条的形变量(大小和方向大小和方向)相同相同(两次必须把橡皮条拉两次必须把橡皮条拉至同一位置至同一位置).图图4(2)注意问题注意问题在同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法：将两只弹簧在同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法：将两只弹簧测力计钩好对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，测力计钩好对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，否则不可选；则可选，否则不可选；在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减少误差；性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减少误差；画力的图示时，应该选定恰当的标度，尽量使图画得大一画力的图示时，应该选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，同时严格按照力的图示要求和几何作图法作出合力；些，同时严格按照力的图示要求和几何作图法作出合力；在同一次实验中，橡皮条拉长的节点位置在同一次实验中，橡皮条拉长的节点位置O一定相同；一定相同；本实验误差的主要来源除了弹簧测力计外，还可能来自读本实验误差的主要来源除了弹簧测力计外，还可能来自读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，按有效数数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，按有效数字正确读数和记录，作图时须保证两力的对边一定要平行字正确读数和记录，作图时须保证两力的对边一定要平行.5.探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系(1)了解该实验的系统误差的来源了解该实验的系统误差的来源.用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力.由牛顿第二定律由牛顿第二定律可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量肯定大于小车受到的实际拉力肯定大于小车受到的实际拉力.可以推导出结论：只有在小车可以推导出结论：只有在小车的总质量的总质量M远大于砂和砂桶的总质量远大于砂和砂桶的总质量m时，才能使该系统误差时，才能使该系统误差足够小足够小.没有考虑摩擦阻力的作用没有考虑摩擦阻力的作用.应该用平衡摩擦力的方法来消除应该用平衡摩擦力的方法来消除这个系统误差这个系统误差.(2)为研究为研究a、F、m三者的关系，要利用三者的关系，要利用“控制变量法控制变量法”，分，分别研究别研究a与与F、a与与m的关系的关系.6.探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系(1)原理：作用在物体上的力越大，在力的方向上发生的位移原理：作用在物体上的力越大，在力的方向上发生的位移就越大，力对物体做的功就越多就越大，力对物体做的功就越多.而力越大产生的加速度也而力越大产生的加速度也就越大，物体通过较大的位移后获得的速度也就越大就越大，物体通过较大的位移后获得的速度也就越大.所以所以力对物体做的功与速度是正相关性关系，可能与速度的一次力对物体做的功与速度是正相关性关系，可能与速度的一次方、二次方、三次方等成正比方、二次方、三次方等成正比.如图如图5所示，小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行所示，小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行.当当我们用我们用2条、条、3条、条、同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第2次、第次、第3次、次、实实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，那么，第验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，那么，第2次、第次、第3次、次、实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的2倍、倍、3倍、倍、如果把第一次实验时橡皮筋做的功记为如果把第一次实验时橡皮筋做的功记为W，以后各次，以后各次做的功就是做的功就是2W、3W、.图图5橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，进行若干次测量，就得到若干次功和速度的数据出，进行若干次测量，就得到若干次功和速度的数据.(2)按图组装好实验器材，由于小车在运动中会受到阻力，平按图组装好实验器材，由于小车在运动中会受到阻力，平衡阻力的方法是将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的衡阻力的方法是将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑高度，使小车缓慢匀速下滑.(3)在处理数据时，应先对测量数据进行估计，大致判断两个在处理数据时，应先对测量数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以量可能的关系，然后以W为纵坐标，为纵坐标，v2(或或v、v3、 )为横坐为横坐标作图标作图.7.验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律本实验要求验证自由下落过程中机械能守恒，如图本实验要求验证自由下落过程中机械能守恒，如图6所示的纸所示的纸带的左端是用夹子夹重物的一端带的左端是用夹子夹重物的一端.图图6(1)原理：用刻度尺量出从原理：用刻度尺量出从0点到点到1、2、3、4、5各点的距离各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用，利用“匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该段位移内的平均速度等于该段位移内的平均速度”，算出，算出2、3、4各点对应的瞬时各点对应的瞬时速度速度v2、v3、v4，验证与，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量和动能增加量 mv2是否相等是否相等.(2)注意事项注意事项实验中打点计时器的安装，重物与纸带限位孔必须在同一实验中打点计时器的安装，重物与纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减小摩擦阻力；竖直线上，以减小摩擦阻力；实验时必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开实验时必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落；纸带让重物下落；要多做几次实验，选点迹清晰，且第一、二两点间距离接近要多做几次实验，选点迹清晰，且第一、二两点间距离接近2 mm的纸带进行测量；的纸带进行测量；测量下落高度时，必须从起始点算起测量下落高度时，必须从起始点算起.为了减小测量值为了减小测量值h的相的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在有效长度可在6080 cm；因不需要知道动能的具体数值因不需要知道动能的具体数值,因此不需要测出重物的质量因此不需要测出重物的质量m；由于摩擦和空气阻力的影响，由于摩擦和空气阻力的影响，mgh总是稍大于总是稍大于 mv2.