2009届高三第一轮复习-力学实验教案10

力学实验总复习一、偏差和有效数字1.偏差丈量值与真切值的差别叫做偏差。偏差可分为系统偏差和有时偏差两种。1）系统偏差的特色是在多次重复同一实验时，偏差老是相同地偏大或偏小。2）有时偏差老是有时偏大，有时偏小，而且偏大和偏小的时机相同。减小有时偏差的方法，能够多进行几次丈量，求出几次丈量的数值的均匀值。这个均匀值比某一次测得的数值更靠近于真切值。2.有效数字带有一位不行靠数字的近似数字，叫做有效数字。1）有效数字是指近似数字而言。2）只好带有一位不行靠数字，不是位数越多越好。注：凡是用丈量仪器直接丈量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（靠谱数字）后，再向下估读一位（不行靠数字），这里不受有效数字位数的限制。间接丈量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。二、考试纲领规定的学生实验长度的丈量（游标卡尺和螺旋测微器）1）游标卡尺10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小

0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，而后用游标读出

0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，

0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数正确到

0.1mm。②20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，而后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数正确到0.05mm。③50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这类卡尺的刻度是特别的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这类卡尺的读数能够正确到0.02mm。注意：游标卡尺都是依据刻线对齐来读数的，所以都不再往01234567891下一位估读。01234567890要知道主要结构的名称：主尺、游标尺、外丈量爪、内丈量爪、深度尺、紧固螺钉。（2）螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈行进（或退后）0.5mm。在可动刻度的一周上均匀刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，而后从可动刻度上读取节余部分（因为是10分度，所以①②在最小刻度后一定再估读一位），再把两部分读数相加，得丈量值。要知道主要结构的名称：以下的①-⑦挨次是：测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。例1读出以下游标卡尺丈量的读数。

③④⑤⑦

⑥⑴34cm⑵678cm⑶051001020012345cm解：（1）2.98cm；（2）6.170cm；（3）1.050cm6例2读出以下螺旋测微器丈量的读数。4567890123⑴0⑵解：（1）0.642mm5013互成角度的两个共点力的合成00510510A2（1）原理是两只BO弹簧秤成角度拉橡皮条AB和一只弹簧秤拉橡皮条AB的成效相同，这个成效a就是指橡皮条的形变量（大小和方向）相同。（2）在画力的图b示时，一定有箭头、标度、刻度。（3）实验常常有必定的有时偏差，只需用平行四边形定章求得c的协力F和一只弹簧秤的拉力F/的图示大小和方向在偏差同意的范围内相同就能够了。例3橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，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，沿着两个不一样的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋01234的活动端拉到O点时，两根细绳互相垂51直，如下图。这时弹簧测力计的读数2可从图中读出。⑴由图可读得两个互相4334(N)

(N)垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N。（只须读到0.1N）⑵在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的协力。解：（1）2.5N和4.0N2）注意平行四边形中的实线、虚线的差别和箭头、标度、单位。测定匀变速直线运动的加快度（1）纸带办理。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，从便于丈量的地方取一个开始点O，而后每5个点取一个计数点A、B、C、（或许说每隔4个点取一个记数点），这样做的利处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s，便于计算。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3（2）利用s1、s2、s3能够计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3-s2、s4-s3，假如它们在允许的偏差范围内相等，则能够判断被测物体的运动是匀变速直线运动。（3）利用纸带能够求被测物体在任一计数点对应时刻的刹时速度s2s3v：如vc2T（4）利用纸带求被测物体的加快度a。详细来说又有3种方法：①“逐差法”：从纸带上获得6个相邻相等时间内的位移，则v/(ms-1)s4s5s6s1s2s3a29Tsmsn②利用随意两段相邻记数点间的位移求a：如anT2m③利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画0T2T3T4T5T6Tt/s出如右的v-t图线，图线的斜率就是加快度a。例4某同学在做“测定匀变速直线运动的加快度”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条（每两点间还有4个点没有画出来），图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频次为50Hz。5.007.109.1010.8112.7015.10单由这些已知数据计算：①该匀变速直线运动的加快度a=___________m/s2。②与纸带上D点相对应的刹时速度v=__________m/s。（答案均要求保存3位有效数字）OABCDE4.考证牛顿第二运动定律（1）认识该实验的系统偏差的根源。①用砂和砂桶的总重量取代小车遇到的拉力。由牛顿第二定律可知，因为砂桶也在做匀加快运动，所以砂和砂桶的总重量必定大于小车遇到的实质拉力。能够推导出结论：只有在小车的总质量M远大于砂和砂桶的总质量m时，才能使该系统偏差足够小。②没有考虑摩擦阻力的作用。应当用均衡摩擦力的方法来除去这个系统偏差。（2）为研究a、F、m三者的关系，要利用“控制变量法”，分别研究a与F、a与m的关系。（3）用图象法考证a∝F、a∝m-1（后者一定用a-m-1图象，不可以用a-m图象）例5一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带打点计时器从斜面上滑下，如右图所示。以下图是打出的纸带的一段。⑴已知打点计时器使用的沟通电频次为50Hz，利用以下图给出的数据可求出小车下滑的加快度a=_____。图1⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要丈量的物理量有_______。用测得的量及加快度a表示阻力的计算式为f=_________。9.47(单解：（1）3.89m/s2（2）小车质量m；斜面上随意两点间距离l及这两点的高度差h。mgh/l-ma5.碰撞中的动量守恒（1）每次入射小球都地点开始自由下滑。（2）被碰小球的地点重中心与斜槽末垂线球半径的2倍。OO/（3）因为v1、v1/、v2/2rMPN竖直着落高度

应当从斜槽轨道的同一一定与入射小球等高，其端的水平距离恰巧是小均为水平方向，且两球的相等，所以它们飞翔时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O/N表示。所以只需考证：m112/）OP=mOM+m(ON-2r即可。4）一定以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。5）小球落地址的均匀地点要用圆规来确立：用尽可能小的圆把全部落点都圈在里面，圆心就是落点的均匀地点。6）所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不一样的小球、圆规。7）若被碰小球放在斜槽尾端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽尾端开始做平抛运动，于是考证式就变成：m1OP=m1OM+m2ON，两个小球的直径也不需丈量了（但一定相等）。例6在“碰撞中的动量守恒”实验中，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽尾端的水平部分，在百纸上记录下重锤地点和各小球落点的均匀地点挨次为O、A、B、C，设入射小球和被碰小球的质量挨次为m1、m2，则以下说法中正确的有A.第一、二次入射小球的落点挨次是

A、BB.第一、二次入射小球的落点挨次是

B、AC.第二次入射小球和被碰小球将同时落地D.m1

AB=m2OC解：最远的C点必定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，所以选B；因为被碰小球是放在斜槽尾端的，所以被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽尾端飞出，两小球不行能同时落地；由动量守恒得m1OB=m1OA+m2OC，选D。答案是BD。6.研究平抛物体的运动1）斜槽尾端的切线一定水平。2）用重锤线查验坐标纸上的竖直线能否竖直。3）以斜槽尾端所在的点为坐标原点。4）假如是用白纸，则应以斜槽尾端所在的点为坐标原点，在斜槽尾端悬挂重锤线，先以重锤线方向确立y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，成立直角坐标系。5）每次小球应从斜槽上的同一地点由静止开始下滑。6）由描迹法获得小球平抛的轨迹，从轨迹上任何一点的横纵坐标都能够计算出该平抛物体抛出时的初速度。7）若用闪光照相来研究，所获得的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的，利用这一结论和运动分解的知识，能够求小球平抛的初速度，也能够求小球在任何一个地点的瞬时速度。ox例7.如下图，在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学按要求A描述出了小球做平抛运动过程中的三个点A、B、C，并利用刻度尺量B出了三点的坐标挨次是A(0.369，0.112)、B(0.630，0.327)、C(0.761，C0.480)，单位为m。又称得小球的质量为20g，试计算小球平抛的初y动能EK。xg，所以初动能EK12mgx2解：小球的初速度vxmv，带入数据后得：t2y24yEK1=0.0596J，EK2=0.0594J，EK3=0.0591J，所以初动能的均匀值为EK=0.0594J7.考证机械能守恒定律本实验要求考证自由着落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。01234（1）要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离靠近2mm的纸带进行丈量。（2）用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的均匀速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、3、4各点对应的重力势能减少许mgh和动能增添量1mv2能否2、v3、v4，考证与2相等。（3）因为摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统偏差老是使mgh4）本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。例8在用落体法考证机械能守恒定律时，某同学依据正确的操作选得纸带如右。此中O是开端点，A、B、C是打点计时器连续打下的9.513个点.该同学用毫米刻度尺丈量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位

mv212.4215.7cm)。（1）这三个数据中不切合有效数字读数要求的是_____,应记作_______cm。（2）该同学用重锤在OB段的运动来考证机械能守恒，已知当地的重力加快度g=9.80m/s2，他用AC段的均匀速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少许为_______，而动能的增添量为________，(均保存3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统偏差老是使重力势能的减少许_______动能的增添量，原由是_________________。（3）另一位同学依据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来考证机械能守恒，可是他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点。所以他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，获得动能的增添量为______，这样考证时的系统偏差老是使重力势能的减少许_______动能的增添量,原由是________________________________。解：（1）OC，15.702）1.22m，1.20m，大于，v是实质速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转变成内能；3）1.23m，小于，v是依据自由落体计算的，对应的着落高度比实质测得的高度要大。8.用单摆测定重力加快度（1）摆长的丈量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长L/（读到0.1mm），用游标卡尺量出摆球直径（读到0.1mm）算出半径r，则摆长L=L/+r（2）开始摇动时需注意：摆角要小于5°（要保证做简谐运动，不要使摇动成为圆锥摆）（3）从摆球经过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用的时间，算出周期的均匀值T。（4）改变摆长重做几次实验，计算每次实验获得的重力加快度，再求这些重力加快度的均匀值。例9一组同学在做“用单摆测定重力加快度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长L和周期T的对应值。为了求出当地的重力加快度g，4位同学提出了4种不一样的方法：①从测定的6组数据中随意选用1组，用公式g=4π2L/T2求出g作为丈量值；②分别求出6个L值的均匀值L和6个T值的均匀值T，用公式g=4π2L/T2求出g作为丈量值；③分别用6组L、T的对应值，用公式g=4π2L/T2求出6个对应的g值，再求这6个g的均匀值作为丈量值；④在座标纸上作出T2-L图象，从图象上当算出图线的斜率K，依据g=4π/K求出g作为丈量值。你以为以上4种方法中，错误的选项是哪一种____（填代号即可），其他正确方法中有时误差最小的是哪一种______(填代号即可)。解：错误的选项是②，因为L和T之间不是一次函数的关系。有时偏差最小的是④，因为有时偏差老是有时偏大有时偏小。而描点后画线时要求尽可能多的点在该直线上，其他点尽可能均衡地散布在该直线双侧，其实是把有时偏差减小到最小了。例10某同学在家里做用单摆测定重力加快度的实验，但没有适合的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块取代小球。他设计的实验步骤是：αA.将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点MB.用刻度尺丈量OM间尼龙线的长度L作为摆长C.将石块拉开一个大概α=30°的角度,而后由静止开释D.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t,，由T=t/30得出周期E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的L和T22F.求出多次实验中测得的的均匀值作为计算时使用的数据,带入公式L求出重力gT加快度g⑴你以为该同学以上实验步骤中有重要错误的选项是_______________。为何?⑵该同学用OM的长作为摆长，这样做惹起的系统偏差将使重力加快度的丈量值比真切值偏大仍是偏小?________。你以为用什么方法能够解决摆长没法正确丈量的困难?解：（1）B（摆长应从悬点到大理石块的质心）、C（摆角太大，不可以看作简谐运动）、F（一定先分别乞降各组L和T值对应的g，再取所求得的各个g的均匀值）。（2）小。设两次实验中摆线长分别为L1、L2，对应的周期分别为T1、T2，石块质心到M点的距离为x，由T12L1x和T2L2x可解得g42L1L2g2T2T2g129.设计实验举例例11