初中力学实验幻灯片.ppt

1、物理实验设计与应用,一、力学内容 2016 年 1 月,2020/9/15,1,实验一 长度的测量 实验二 物体密度的测定 实验四 用单摆法测量重力加速度,2020/9/15,2,实验二. 长度的测量,1.了解测量长度量的基本工具和方法,2020/9/15,3,（1）游标卡尺,（2）千分尺 （螺旋测微计）,（3）读数显微镜,游标卡尺的结构,图 2-1,2020/9/15,4,1深度尺,2主尺,3尺框,4固定螺栓,5外量爪,6游标,7内量爪,2020/9/15,5,外量爪,内量爪,深度尺,数显式游标卡尺,常用游标有十分、二十分、五十分三种规格,十分游标：游标上有10个分格，其总长正好等于主尺的

2、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。 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.,2020/9/15,十分游标,0.2mm,2020/9/15,0.6mm,4mm,4.6mm,2020/9/15,0.9mm,1mm,1.9mm,2020/9/15,10,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。,现原物展出于江苏省扬州博物馆,2. 螺旋测微计（千分尺）,千分尺的结构

3、,1. 测砧 2. 测微螺杆 3. 固定套筒 4. 微分筒 5. 测力装置 6. 锁紧装置 7. 护板 8. 后盖,图 2-4,2020/9/15,12,千分尺的读数原理,读千分尺和读游标尺一样，也分三步： 读整数 读小数 求和,2020/9/15,13,3.5+0.182=3.682,螺旋测微计的读数 4.0+0.183 4.5+0.187 1.5+0.478,2020/9/15,15,螺旋测微计的放大原理是怎样的？,螺丝和螺丝帽的形式,1.圆周运动变成直线运动的过程,2.将螺距展开成圆周长,3. 读数显微镜,读数显微镜的结构和测量原理 读数显微镜的使用方法,2.鼓轮读数,1.主尺读数,螺旋

4、测微装置,从显微镜中看到的玻璃标尺图象,注意其中的斜十字准线 和一平行双线 定标的作用,从显微镜中看到的印刷电路的图象,用显微镜测出其中 一端铜帛的尺寸 具体测量与读数,思考题,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？请写出实验方案,2020/9/15,20,细铁丝,思考题,2. 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,2020/9/15,21,细铁丝,思考题,3. 某一游标卡尺主尺上一格的宽度是 1 mm，游标尺上 20 个分格的总长等于主尺上 19 个分格，则该游标卡尺的游标分度值为（） A. 0.10 mm B. 0.05 mm C. 0.

5、02 mm D. 0.01 mm 4. 用游标分度值为 0.05 mm 的游标卡尺测量某一物体的长度，得到的正确的数据为（） A. 56.8 mm B. 56.875 mm C. 56.88 mm D. 56.90 mm,B,D,2020/9/15,22,思考题,5. 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，一部分是用于观察的显微镜，另一部分是用于测量的（） A. 毫米尺 B. 游标 C. 调焦手轮 D. 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微装置的主要组成部分包括（） A. 标尺 B. 调焦手轮 C. 测微鼓轮 D. 读数准线,D,ACD,2

6、020/9/15,23,思考题,7. 用读数显微镜精确测量微小长度时，应当注意的有（） A. 被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向平行 B. 被测两点间连线必须和显微镜筒的移动方向垂直 C. 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 D. 测量时必须向同一方向转动测微鼓轮,AD,2020/9/15,24,思考题,8. 螺旋测微计初读数如图1（a）所示， 其值为mm，测量物体时，读数如图1（b）所示，其值为 mm，则待测物体的长度为mm。,-0.011,1.977,1.988,2020/9/15,25,实验二. 物体的密度测定,实验室常用的质量称量工具,物理天平,托盘天平

7、,天平测量物体时采用的几种方法,1.复称法 2.交换法（考虑不等臂） 3.替代法 4.减码法,测量物体密度的一般方法,1. 用天平和量筒测固体的密度 =m/V 2. 用天平和量筒测液体的密度 =(mm0)/V 3. 用天平和比重瓶测气体的密度 =(m1m2)/V 4. 用流体静力称衡法测固体的密度 =m10/(m1m2) 5. 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M3，则可求待测液体的密度，它等于 =(m1m3)0/(m1m2) 6. 用比重瓶法测液体的密度 比重瓶的容积 V=(m3m1)/0 待测液体的密度 =(m2m1)0/(m3m1) 7. 同样可用比重瓶法测量微

8、小颗粒固体的密度 =m10/(m1+m2m3),用天平和量筒测量 测量公式 测量步骤 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m ； 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V2 ； 求出固体的体积V=V2-V1 ； 代入公式 计算出密度 。,固体密度的测量（铜块、铝块）,流体静力学 测量公式 m1-空气中的质量； m2-浸没在水中测出的质量； 推导： 浸没在水中时有： m2g+0vg=m1g ,比重瓶法测量铅粒的密度 测量公式 m1-铅粒在空气中的质量 m2-水+比重瓶的总质量 m3-水+比重瓶+铅粒的总质量 排出

9、水的质量：m1+m2-m3 水的体积=铅粒的体积 则铅粒的密度:,2020/9/15,33,物体密度的测定,2020/9/15,34,排水法,2020/9/15,35,如何转换法思维？,2020/9/15,36,如果,含义是什么？,2020/9/15,37,在液面处做一标记， 同时测出结果：,2020/9/15,38,再反置悬挂螺丝， 将标记与液面相切，测出结果：,2020/9/15,39,金属棒,如果金属棒的质量 天平的量程，怎么转换法思维？,2020/9/15,40,2020/9/15,41,那又怎么办？,2020/9/15,42,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,重的

10、一端测出的结果,？,2020/9/15,43,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,聚乙烯蜡,石蜡,泡沫塑料,海绵,2020/9/15,44,对于不变形的吸水材料,可采用吸水饱和法求得体积,思考题,1. 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 26.73克，再将该物体浸没在水中，此时天平的读数为 23.72克，已知水的密度为 1.00 g/cm3 ，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/cm3 2. 用流体静力称衡法测固体的密度时，必须测量的物理量是

11、（） A. 固体的体积 B. 固体的质量 C. 烧杯的溶积 D. 液体的质量,A,B,2020/9/15,45,思考题,3. 用天平测得：空比重瓶的质量为 26.15 g，比重瓶内加入小固体后的总质量为 35.51 g，比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 76.45 g，已知水的密度为 1.00 g/cm3 ，则由此可知，该小固体的体积为（） A. 9.36 cm3 B. 8.16 cm3 C. 1.20 cm3 D. 1.15 cm3,C,2020/9/15,46,思考题,4. 用比重瓶法测量酒精的密度，测得空比重瓶的质量为m1，比重瓶盛满酒精后的

12、质量为m2，比重瓶盛满水后的质量为 m3，已知水的密度为 0 ，则酒精的密度为（） A. B. C. D.,D,2020/9/15,47,思考题,5. 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，若被测物紧靠盛液杯或与杯底接触，实验结果将 （） A. 偏大B. 不变 C. 偏小D. 随时间变化,C,2020/9/15,48,实验四. 用单摆法测量重力加速度,L,单摆实验,上海地区g0=979.4cm/s2,涉及到时间测量和摆长测量的问题,测量时间的方法,测量摆长的方法,秒表 光电门计时 霍尔传感器计时,镜尺 直尺 游标卡尺,分析重力加速度、摆长、摆动周期之间的关系,计时分析

13、：,1.实验用的机械秒表每小格为0.2秒；,2.人的反应时间是0.150.4秒，考虑0.2秒；,3.取摆长为1.00米，则单摆周期约为2.0秒；,4.若仅测量一次周期来考虑，将引入计时误 差约10%；,5.考虑 T20.5% 至少要测量30次周期；,6.考虑 T20.5% 的依据是什么？,7.从单摆的运动特性来考虑，即：,研究单摆的运动特性,若要求T2的误差小于0.5%，需考虑以下各项中最大极限设有0.1%的误差， 还要考虑相互间的关系，则：,考虑空气阻力的因素,考虑摆球大小的因素,考虑摆线质量的因素,考虑摆球摆角的因素,思考：测出重力加速度的结果，如有0.1%的误差，你认为怎样？,思路：,（

14、上海地区=9.794米/秒2）,-9.784米/秒2,+9.804米/秒2,纬度800以上北极地区=9.832米/秒2,纬度00 赤道地区=9.780米/秒2,纬度450 海平面=9.80665米/秒2,纬度约310 附近,约70在南沙群岛附近,约420在沈阳和长春间,对此结果你满意吗？,实验器材,2020/9/15,54,实验器材,2020/9/15,55,思考题,1. 测单摆周期，第一次取摆长为 1.00 m，测得单摆周期为 2.007 s，第二次测试时改变了摆长，测得单摆周期为 2.408 s，则第二次测试时的摆长约为（） A. 1.10 m B. 1.20 m C. 1.40 m D. 1.44 m 2. 决定单摆周期大小的因素有（） A. 小球的质量 B. 摆线的长度 C. 重力加速度 D. 摆动的幅度,BC,D,2020/9/15,56,3. 验证 的正确性，在摆幅很小时测得不 同摆长 Li 对应的周期 Ti ，作