高一物理长度测量 验证平行四边形定则人教版

1、高一物理高一物理长度测量长度测量 验证平行四边形定则验证平行四边形定则人教版人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 实验一：长度测量 实验二：验证平行四边形定则 二. 知识要点： 了解误差和有效数字的初步知识。了解刻度尺、游标卡尺的构造原理，测量的 读数方法。验证平行四边形定则，能正确选用弹簧，初步分析结果中产生误差的原 因。 三. 学习中注意点： 1. 误差：测量值与真实值的差异叫误差。误差存在于一切测量之中，贯穿于测 量过程的始终。误差分为系统误差，偶然误差。系统误差是由于实验原理不够完备， 实验仪器精度有限，实验方法粗略而产生的。这种误差不能通过多次实验消除。系 统误差特点是实验

2、结果与真实值的差异具有相同的倾向性，即总是偏大或总是偏小。 减小系统误差只能从产生原因上改进。偶然误差是由于各种偶然因素对实验者及仪 器的影响而产生的，偶然误差可以采取一定的措施减小。偶然误差特点：结果有时 偏大有时偏小，几率相等。通常用累积法减小偶然误差。 2. 有效数字：带有一位估读数字的近似数字叫有效数字。有效数字位数从左面 第 1 个不为 0 的数起到最末位，这些数就是有效数字。有效数字的位数与小数位数 无关。零在数位中间或末尾都是有效数字。如 0.01201 是四位有效数字，0.01210 也是四位有效数字。有效数字末位的零不能随意舍去。 3. 用游标卡尺测长度 （1）游标卡尺。游标

3、卡尺构造如图 41 所示。主要由一条主尺和游标尺组成， 一对内测量爪可以测槽宽和管内径，一对外测量爪可以用来测量厚度和外径，与游 标尺相连的测深尺可测槽或桶的深度。旋纽螺钉可以固定游标尺。 图 41 一般游标卡尺的准确度有 0.1mm（10 等分游标），0.05mm（常称 20 等分游标） ，0.02mm（常称 50 等分游标）。 准确度为 0.1mm 卡尺，游标尺的最小分度比主尺的最小分度小 0.1mm；准确度 为 0.05mm 的卡尺，游标尺的最小分度比主尺最小分度小 0.05mm；准确度为 0.02mm 的游标卡尺，游标尺上的最小分度比主尺最小分度小 0.02mm。 （2）游标卡尺的读数

4、分两步进行，第 1 步读主尺：由游标尺上的零刻线位置 所对应主尺上毫米整数，即为主尺读数。第二步读游标尺数：由游标尺上第 k 条刻 度线对准主尺上的刻线，用 k 乘以该尺准确度即为毫米的小数部分就是游标尺上的 读数。最后把主尺读数与游标尺读数相加。一般游标卡尺不估读。 使用中注意，测量物不可在测量爪间移动或过紧卡住被测物，以免损坏测量爪。 测量物上被测距离的连线必须平行于主尺。当用旋钮螺钉固定好游标尺后方可读数。 测量中用力适当，避免撞击。用后使测量爪并拢，收拾妥当。 4. 验证力的平行四边形定则。同时用两个力拉橡皮绳，使橡皮绳伸长，改用一 个力直接拉橡皮绳，使橡皮绳伸长，且使两次橡皮绳伸长相

5、同。由第 1 次两个力求 得合力，与第 2 次拉的拉力比较，即可验证平行四边形定则的正确性。 实验目的：验证平行四边形定则。 实验器材：木板、白纸、弹簧秤（两只完全相同）、橡皮绳、细绳套（两个）、 三角板、刻度尺、图钉（若干个）。 实验步骤： （1）把白纸用图钉固定在木板上。 （2）把绳套、橡皮绳连接好，另一端固定在木板上。 （3）同时用两个弹簧秤拉橡皮绳，记下弹簧秤读数、拉力方向、绳套与橡皮 绳连接点的位置。 （4）作出第 3 步中两力的图示并用平行四边形定则求出合力。 （5）用一只弹簧秤拉绳套使橡皮绳与第 3 步中标记的位置重合，记下弹簧秤 读数和拉力方向。作出力的图示。 （6）比较第 4

6、 号中求得合力与第 5 步中拉力是否吻合，误差不超过 5%即可认 为是吻合的。 （7）重复上述（3）（6）二次 做本实验时注意： 拉橡皮绳时弹簧秤紧贴木板。 拉动弹簧秤时，弹簧与支架不要摩擦，拉力尽量大些。 绳套尽量长些。 作图记位置时取绳上同一点。作力的图示，尽量使线段长一些。 【典型例题】 例 1 游标卡尺的主尺最小分度为 1mm，游标尺上有 20 个等分刻度。如图 42 所 示，用它测量一工件内径，读数为多少？ 图 42 解：游标尺的零刻线对主尺读数为 23mm，游标尺上读数为 13，即05 . 0 13 65 . 0 mm，被测工件内径为 23.65mm。 例 2 用一把准确度为 0.

7、1mm 的游标卡尺测一物体长度，游标尺及主尺的一部分 分别如图所示，被测物体长度为多少？ 5cm 10 5cm 0 图 43 图 44 解：从图上看出，游标尺上的第 8 条刻线与主尺上的 53mm 刻线对齐，游标尺 读数应为1 . 08mm8 . 0。 由游标尺上的第 8 条线寻找第 0 刻线与主尺所对位置应为 45mm。 被测物体长度为 45.8mm。 例 3 在做验证力的平行四边形定则实验时，橡胶条的一端固定在木板上，用两 个测力计把橡皮条的另一端拉到同一确定点 0，以下操作中错误的是（ ） A. 同一实验中，O 点位置可以移动 B. 实验中，测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对测力

8、计刻度线 C. 实验中，先将一个测力计拉到最大，然后调整另一个测力计拉力大小和方 向，把橡皮条的另一端点拉到 O 点 D. 实验中，把橡皮条的另一端拉到 O 点，同时两测力计的拉力方向必须保证 垂直，以算出合力大小。 解：同一实验中，用两个测力计拉橡皮条和用一个测力计拉橡皮条保证效果相 同，所以 O 点必须相同，不可移动，用测力计拉橡皮条不能一次拉到最大长度应逐 渐达到规定长度，只能使橡皮条长度增加不能减小。用作图法求合力，没必要两拉 力必须垂直。所以选 A、C、D。 例 4 在完成验证力的平行四边形定则实验时，测力计只给一支，其它器材都有， 能否做好本实验？若能，如何操作？ 解：可以完成本实

9、验。操作步骤如下： （1）用一条细绳代替一个测力计，结合另一测力计拉橡皮条到 O 点，记下测 力计读数，拉力方向。记下细绳方向。 （2）用细绳代替另一测力计重复（1）注意橡皮条拉到同一位置，记下测力计 读数。 其余步骤与用双测力计实验相同。 【模拟试题】 1. 常用的游标卡尺最多可测量 的长度。主尺的最小分度是 ，十 等分的游标尺上的每一个小等分的长度是 ，精度为 。另一种卡尺的 精度为 0.05mm，它的游标尺有 个等分刻度，这些刻度的总长度是 ，每一刻度比主尺最上刻度相差 mm。 2. 用游标卡尺（图 45）测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分 别如图乙和图丙所示。这根金属管的内

10、径读数是 cm，外径读数是 cm，管壁厚是 cm。 图 45 3. 有一游标卡尺，主尺的最小分度是 1mm，游标上有 20 个小的等分刻度。用它 测量一工件的长度，如图 46 所示，图示的读数是 mm。 图 46 4. 用如图 47 所示卡尺测量一个金属圆筒所用材料的体积。 应该用测脚a a 测 。 应该用测脚b b 测 。 应该用测脚c测 。 图 47 5. 精确度为 0.1mm 的游标卡尺，游标尺刻度总长度 9mm，若最末一刻度线与主 尺的 44mm 刻度线对齐，则游标尺的第五条刻线所对主尺的刻度为（ ） A. 35.0mm B. 39.5mm C. 43.4mm D. 35.4mm 6.

11、 在验证平行四边形定则的实验中，其中的三个实验步骤： （1）在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端 拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点 到达某一位置 O 点，在白纸上记下 O 点和两测力计的读数 F1和 F2。 （2）在纸上根据 F1和 F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力 F。 （3）只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同， 记下此时测力计的读数 F 和细绳的方向。 以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出错在哪里？ （1）中是 （2）中是 （3）中是 7. 在该实验中，采取下列哪些方法和步骤可减小实验误

12、差？ A. 两个分力 F1、F2间的夹角要尽量大些 B. 两个分力 F1、F2的大小要尽量大些 C. 拉橡皮条的细绳要稍长一些 D. 实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 8. 在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用 两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的 O 点，以下操作中错误的是（ ） A. 同一次实验过程中，O 点位置允许变动 B. 实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C. 实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另 一弹簧秤的大小和方向，把橡皮条另一端拉到 O 点 D. 实验中，把橡皮条的

13、另一端拉到 O 点时，两个弹簧秤之间夹角应取90，以 便于算出合力大小 9. 将橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个 量程为 5N，最小刻度为 0.1N 的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。 当橡皮筋的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂直，如图 48 所示，这时弹簧测 力计的读数可从图中读出。 （1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N 和 N。（只须读到 0.1N） （2）在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。 图 48 10. 在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某小组得出如图 49 所示 的图（F 与 A、O 共线），其中 A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳套的结点， 图中 是 F1和 F2合成的理论值； 是 F1与 F2合力的实际值，在实验中， 如果将两个细绳套换成两根橡皮