初中力学实验

1、物理实验设计与应用物理实验设计与应用一、力学内容一、力学内容2016 2016 年 1 1 月2021-9-191实验一实验一 长度的测量长度的测量实验二实验二 物体密度的测定物体密度的测定实验四实验四 用单摆法测量重力加速度用单摆法测量重力加速度2021-9-192实验二实验二. 长度的测量长度的测量1.1.了解测量长度量的基本工具和方法了解测量长度量的基本工具和方法2021-9-193（1 1）游标卡尺）游标卡尺 （2）千分尺）千分尺 （螺旋测微计）（螺旋测微计）（3）读数显微镜）读数显微镜 游标卡尺的结构游标卡尺的结构图图 2-12021-9-1941深度尺深度尺2主尺主尺3尺框尺框4固

2、定螺栓固定螺栓5外量爪外量爪6游标游标7内量爪内量爪2021-9-195外量爪外量爪内量爪内量爪深度尺深度尺数显式游标卡尺数显式游标卡尺常用游标有十分、二十分、五十分三种规格常用游标有十分、二十分、五十分三种规格l 十分游标：游标上有10个分格，其总长正好等于主尺的 9个分格。主尺上一个分格是 1 mm，因此游标上10个分格的总长等于 9 mm它一个分格长度是 0. 9 mm，与主尺一格的宽度之差（游标分度值）为 0. 1 mm。l同理，二十分游标与主尺上19格对应，每一小格为0.05 mm. 五十分游标与主尺上49格对应，每一小格为0.02 mm.2021-9-19十分游标十分游标0.2mm

3、1010分度游标卡尺分度游标卡尺2020分度游标卡尺分度游标卡尺5050分度游标卡尺分度游标卡尺2021-9-190.6mm4mm4.6mm2021-9-190.9mm1mm1.9mm2021-9-1910考古挖掘出古代游标卡尺的雏形，考古挖掘出古代游标卡尺的雏形，在公元一世纪初的新莽（东汉）时期。在公元一世纪初的新莽（东汉）时期。现原物展出于江苏省扬州博物馆现原物展出于江苏省扬州博物馆2. 2. 螺旋测微计（千分尺）螺旋测微计（千分尺）千分尺的结构千分尺的结构1. 测砧测砧2. 测微螺杆测微螺杆3. 固定套筒固定套筒4. 微分筒微分筒5. 测力装置测力装置6. 锁紧装置锁紧装置 7. 护板护

4、板 8. 后盖后盖 图图 2-42021-9-1912千分尺的读数原理千分尺的读数原理读千分尺和读游标尺一样，也分三步：读千分尺和读游标尺一样，也分三步：l读整数读整数 读小数读小数 求和求和 图图 2-52021-9-19133.5+0.182=3.682v 螺旋测微计的螺旋测微计的读数读数 4.0+0.183 4.5+0.187 1.5+0.478 2021-9-1915螺旋测微计的放大原理是怎样的？螺旋测微计的放大原理是怎样的？螺丝和螺丝帽的形式螺丝和螺丝帽的形式1.圆周运动变成直线运动的过程圆周运动变成直线运动的过程lC2.将螺距展开成圆周长将螺距展开成圆周长 3. 3. 读数显微镜读

5、数显微镜l 读数显微镜的结构和读数显微镜的结构和测量原理测量原理l 读数显微镜的使用方读数显微镜的使用方法法 图图 2-6 图图 2-62.鼓轮读数鼓轮读数1.主尺读数主尺读数螺旋测微装置螺旋测微装置从显微镜中看到的玻璃标尺图象从显微镜中看到的玻璃标尺图象注意其中的斜十字准线注意其中的斜十字准线和一平行双线和一平行双线定标的作用定标的作用从显微镜中看到的印刷电路的图象从显微镜中看到的印刷电路的图象用显微镜测出其中用显微镜测出其中一端铜帛的尺寸一端铜帛的尺寸具体测量与读数具体测量与读数思考题思考题如何利用细铁丝和测长工具来测量开口比如何利用细铁丝和测长工具来测量开口比较小的管子内部体积？请写出实

6、验方案较小的管子内部体积？请写出实验方案2021-9-1920细铁丝细铁丝思考题思考题2. 2. 如何用细铁丝、测长工具和计时工具来测如何用细铁丝、测长工具和计时工具来测 量直香燃烧的速度？请写出实验方案量直香燃烧的速度？请写出实验方案2021-9-1921细铁丝细铁丝思考题思考题3. 某一游标卡尺主尺上一格的宽度是某一游标卡尺主尺上一格的宽度是 1 mm，游标，游标尺上尺上 20 个分格的总长等于主尺上个分格的总长等于主尺上 19 个分格，则个分格，则该游标卡尺的游标分度值为该游标卡尺的游标分度值为（） A. 0.10 mm B. 0.05 mm C. 0.02 mm D. 0.01 mm4

7、. 用游标分度值为用游标分度值为 0.05 mm 的游标卡尺测量某一的游标卡尺测量某一物体的长度，得到的正确的数据为物体的长度，得到的正确的数据为（） A. 56.8 mm B. 56.875 mm C. 56.88 mm D. 56.90 mmBD2021-9-1922思考题思考题5. 读数显微镜是用于精确测量微小长度的专用显读数显微镜是用于精确测量微小长度的专用显微镜。它主要由两部分组成，一部分是用于观微镜。它主要由两部分组成，一部分是用于观察的显微镜，另一部分是用于测量的（察的显微镜，另一部分是用于测量的（） A. 毫米尺毫米尺 B. 游标游标 C. 调焦手轮调焦手轮 D. 螺旋测微装置

8、螺旋测微装置6. 读数显微镜中用于精确测量微小长度的螺旋测读数显微镜中用于精确测量微小长度的螺旋测微装置的主要组成部分包括微装置的主要组成部分包括 （） A. 标尺标尺 B. 调焦手轮调焦手轮 C. 测微鼓轮测微鼓轮 D. 读数准线读数准线DACD2021-9-1923思考题思考题7. 用读数显微镜精确测量微小长度时，应当注意用读数显微镜精确测量微小长度时，应当注意的有的有（） A. 被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向平被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向平行行 B. 被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向垂被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向垂直直 C. 测量时若超过了被测目标，应反

9、方向转动测微测量时若超过了被测目标，应反方向转动测微鼓轮使十字叉丝对准目标鼓轮使十字叉丝对准目标 D. 测量时必须向同一方向转动测微鼓轮测量时必须向同一方向转动测微鼓轮AD2021-9-1924思考题思考题8. 螺旋测微计初读数如图螺旋测微计初读数如图1（a）所示，）所示， 其值其值为为mm，测量物体时，读数如图，测量物体时，读数如图1（b）所示，其值为所示，其值为 mm，则待测物体的，则待测物体的长度为长度为mm。图图1（a）图图1（b）-0.0111.9771.9882021-9-1925实验二实验二. . 物体的密度测定物体的密度测定Vm实验室常用的质量称量工具实验室常用的质量称量工具

10、物理天平物理天平托盘天平托盘天平天平测量物体时采用的几种方法天平测量物体时采用的几种方法1.1.复称法复称法2.2.交换法交换法（考虑不等臂）（考虑不等臂）3.3.替代法替代法4.4.减码法减码法12122mmmm m12mmm1mmmm 测量物体密度的一般方法测量物体密度的一般方法1. 1. 用天平和量筒测固体的密度用天平和量筒测固体的密度 =m/V=m/V2. 2. 用天平和量筒测液体的密度用天平和量筒测液体的密度 =(m=(mm m0 0)/V)/V3. 3. 用天平和比重瓶测气体的密度用天平和比重瓶测气体的密度 =(m=(m1 1m m2 2)/V )/V 4. 4. 用流体静力称衡法

11、测固体的密度用流体静力称衡法测固体的密度 =m=m1 10 0/(m/(m1 1m m2 2) )5. 5. 如果将上述固体悬设在某待测液体中，设天平平衡时的如果将上述固体悬设在某待测液体中，设天平平衡时的 砝码示值为砝码示值为M M3 3，则可求待测液体的密度，则可求待测液体的密度 ，它等于，它等于 =(m=(m1 1m m3 3)0 0/(m/(m1 1m m2 2) )6. 6. 用比重瓶法测液体的密度用比重瓶法测液体的密度 比重瓶的容积比重瓶的容积 V=(mV=(m3 3m m1 1)/)/0 0 待测液体的密度待测液体的密度 =(m=(m2 2m m1 1)0 0/(m/(m3 3m

12、 m1 1) )7. 7. 同样可用比重瓶法测量微小颗粒固体的密度同样可用比重瓶法测量微小颗粒固体的密度 =m=m1 10 0/(m/(m1 1+m+m2 2m m3 3) ) 用天平和量筒测量用天平和量筒测量q 测量公式测量公式q 测量步骤测量步骤 调节天平的水平和零点（气泡在中央、指针在零点）调节天平的水平和零点（气泡在中央、指针在零点） 称出待测固体的质量称出待测固体的质量m ； 在量筒内灌入一定量的水，并读出液面的读数在量筒内灌入一定量的水，并读出液面的读数V1 ； 将待测物体放入量筒内的水中，读出液面的读数将待测物体放入量筒内的水中，读出液面的读数V2 ； 求出固体的体积求出固体的体

13、积V=V2-V1 ； 代入公式代入公式 计算出密度计算出密度 。vm vm 固体密度的测量固体密度的测量（铜块、铝块）（铜块、铝块） 流体静力学流体静力学q 测量公式测量公式m1-空气中的质量；空气中的质量；m2-浸没在水中测出的质量；浸没在水中测出的质量；推导：推导：浸没在水中时有：浸没在水中时有：m m2 2g+g+0 0vg=mvg=m1 1g g0211mmm m1g0vgm2g m1gT1021mmv 02111mmmvm 比重瓶法测量铅粒的密度比重瓶法测量铅粒的密度v测量公式测量公式m1-铅粒在空气中的质量铅粒在空气中的质量m2-水水+比重瓶的总质量比重瓶的总质量m3-水水+比重瓶

14、比重瓶+铅粒的总质量铅粒的总质量排出水的质量：排出水的质量：m m1 1+m+m2 2-m-m3 3水的体积水的体积=铅粒的体积铅粒的体积则铅粒的密度则铅粒的密度:03211mmmm 0321mmmv 03211mmmm 2021-9-1933物体密度的测定物体密度的测定Vm2021-9-1934排水法排水法0100mmmmmVmgmgVF000流体静力称衡法流体静力称衡法阿基米德原理阿基米德原理2021-9-1935如果用的是托盘天平或电子天平如果用的是托盘天平或电子天平？如何如何转换法思维转换法思维？2021-9-193602100mmmmmVm公式有效公式有效？如果如果21mm 含义是什

15、么？含义是什么？2021-9-1937在液面处做一标记，在液面处做一标记，同时测出结果：同时测出结果：/2m2021-9-19380/2/21)2(mmmm再反置悬挂螺丝，再反置悬挂螺丝，将标记与液面相切，测出结果：将标记与液面相切，测出结果：/2m2021-9-1939金属棒金属棒如果金属棒的质量如果金属棒的质量 天平的量程，怎么转换法思维？天平的量程，怎么转换法思维？2021-9-194022112211.gLmgLmLFLF按不同支点位置，称出按不同支点位置，称出 等结果，等结果，再按力矩长度再按力矩长度 的比例关系来计算出总质量。的比例关系来计算出总质量。ximxiL金属棒金属棒1m2

16、m1L2L2021-9-1941如果金属棒是：如果金属棒是：非均匀的外形非均匀的外形那又怎么办？那又怎么办？非均匀的密度非均匀的密度或或思考思考2021-9-1942称量的物体质量超出天平量程称量的物体质量超出天平量程称量的物体采用分担的方式称量的物体采用分担的方式重的一端测出的结果重的一端测出的结果轻的一端测出的结果轻的一端测出的结果整体测出的结果整体测出的结果？2021-9-1943如果被测的物体是不能排水的，怎么测出体积？如果被测的物体是不能排水的，怎么测出体积？譬如：石蜡、多孔泡沫塑料、海绵等譬如：石蜡、多孔泡沫塑料、海绵等聚乙烯蜡聚乙烯蜡石蜡石蜡泡沫塑料泡沫塑料海绵海绵转换法思维转换

17、法思维 吸水法吸水法思考思考2021-9-1944对于不变形的吸水材料对于不变形的吸水材料可采用吸水饱和法求得体积可采用吸水饱和法求得体积思考题思考题1. 测一固态物体的密度时，先用天平测得其在空气测一固态物体的密度时，先用天平测得其在空气中的质量为中的质量为 26.73克，再将该物体浸没在水中，克，再将该物体浸没在水中，此时天平的读数为此时天平的读数为 23.72克，已知水的密度为克，已知水的密度为 1.00 g/cm3 ，则该物体的密度为（，则该物体的密度为（） A. 8.88 g/cm3 B. 3.01 g/cm3 C. 23.72 g/cm3 D. 26.73 g/cm32. 用流体静

18、力称衡法测固体的密度时，必须测量的用流体静力称衡法测固体的密度时，必须测量的物理量是物理量是（）A. 固体的体积固体的体积 B. 固体的质量固体的质量C. 烧杯的溶积烧杯的溶积 D. 液体的质量液体的质量AB2021-9-1945思考题思考题3. 用天平测得：空比重瓶的质量为用天平测得：空比重瓶的质量为 26.15 g，比，比重瓶内加入小固体后的总质量为重瓶内加入小固体后的总质量为 35.51 g，比，比重瓶加入小固体再加满水后的总质量为重瓶加入小固体再加满水后的总质量为 84.61 g，比重瓶仅盛满水后的质量为，比重瓶仅盛满水后的质量为 76.45 g，已知，已知水的密度为水的密度为 1.0

19、0 g/cm3 ，则由此可知，该小，则由此可知，该小固体的体积为固体的体积为（） A. 9.36 cm3 B. 8.16 cm3 C. 1.20 cm3 D. 1.15 cm3C2021-9-194603211mmmm 思考题思考题4. 用比重瓶法测量酒精的密度，测得空比重瓶用比重瓶法测量酒精的密度，测得空比重瓶的质量为的质量为m1，比重瓶盛满酒精后的质量为，比重瓶盛满酒精后的质量为m2，比重瓶盛满水后的质量为比重瓶盛满水后的质量为 m3，已知水的密，已知水的密度为度为 0 ，则酒精的密度为，则酒精的密度为（） A. B. C. D. 01223mmmm01213mmmm01323mmmm01

20、312mmmmD2021-9-1947思考题思考题5. 用静力学称衡法测某固体密度的实验中，用静力学称衡法测某固体密度的实验中，当称量它浸入流体中的质量时，若被测物紧当称量它浸入流体中的质量时，若被测物紧靠盛液杯或与杯底接触，实验结果将靠盛液杯或与杯底接触，实验结果将 （） A. 偏大偏大B. 不变不变 C. 偏小偏小D. 随时间变化随时间变化 C2021-9-1948实验四实验四. . 用单摆法测量重力加速度用单摆法测量重力加速度L LLTg224单摆实验单摆实验上海地区上海地区g g0 0=979.4cm/s=979.4cm/s2 2涉及到时间测量和摆长测涉及到时间测量和摆长测量的问题量的

21、问题测量时间的方法测量时间的方法测量摆长的方法测量摆长的方法秒表秒表光电门计时光电门计时霍尔传感器计时霍尔传感器计时镜尺镜尺直尺直尺游标卡尺游标卡尺分析重力加速度、摆长、摆动周期之间的关系分析重力加速度、摆长、摆动周期之间的关系计时分析：计时分析：1.1.实验用的机械秒表每小格为实验用的机械秒表每小格为0.20.2秒；秒； 2. 2.人的反应时间是人的反应时间是0.150.150.40.4秒，考虑秒，考虑0.20.2秒；秒；3.3.取摆长为取摆长为1.001.00米，则单摆周期约为米，则单摆周期约为2.02.0秒；秒；4.4.若仅测量一次周期来考虑，将引入计时误若仅测量一次周期来考虑，将引入计

22、时误 差约差约10%10%； 5.5.考虑考虑 T T2 20.5% 0.5% 至少要测量至少要测量3030次周期；次周期；6.6.考虑考虑 T T2 20.5% 0.5% 的依据是什么？的依据是什么？7.7.从单摆的运动特性来考虑，即：从单摆的运动特性来考虑，即：222200221184(1)5685mlrTglm研究单摆的运动特性研究单摆的运动特性222200221184(1)5685mlrTglm2220.1%0.055rrll 0010.1%0.0066mmmm210.1%5.138 3080.1%1.9 /5g cm若要求若要求T T2 2的误差小于的误差小于0.5%0.5%，需考虑

23、以下各项中最大极限设有，需考虑以下各项中最大极限设有0.1%0.1%的误差，的误差，还要考虑相互间的关系，则：还要考虑相互间的关系，则：考虑空气阻力的因素考虑空气阻力的因素考虑摆球大小的因素考虑摆球大小的因素考虑摆线质量的因素考虑摆线质量的因素考虑摆球摆角的因素考虑摆球摆角的因素思考：思考：测出重力加速度的结果，如有测出重力加速度的结果，如有0.1%0.1%的误差，的误差，你认为怎样？你认为怎样？LTg224思路：思路：（上海地区（上海地区=9.794=9.794米米/ /秒秒2 2）-9.784-9.784米米/ /秒秒2 2+ +9.8049.804米米/ /秒秒2 2纬度纬度80800 0以上北极地区以上北极地区=9.832=9.832米米/ /秒秒2 2纬度纬度0 00 0 赤道地区赤道地区=9.780=9.780米米/ /秒秒2 2纬度纬度45450 0 海平面海平面=9.80665=9.80665米米/ /秒秒2 2纬度约纬度约31310 0 附近附近 约约7 70 0在南沙群岛附近在南沙群岛附近约约42420 0在沈阳和长春间在沈阳和长春间对此结果你满意吗