倒數(shù)第5天物理實(shí)驗(yàn) 基礎(chǔ)知識(shí)再重溫 1 要求會(huì)正確使用的儀器主要有 刻度尺 游標(biāo)卡尺 螺旋測(cè)微器 天平 秒表 電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 彈簧測(cè)力計(jì) 電流表 電壓表 多用電表 滑動(dòng)變阻器 電阻箱等 2 要求認(rèn)識(shí)誤差問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)中的重要性 了解誤差的概念 知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差 知道用多次測(cè)量求平均值的方法減小偶然誤差 能在某些實(shí)驗(yàn)中分析誤差的主要來(lái)源 不要求計(jì)算誤差 3 要求知道有效數(shù)字的概念 會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量的結(jié)果 間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不作要求 考點(diǎn)要求重溫 要點(diǎn)方法回顧 1 游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù) 1 游標(biāo)卡尺測(cè)量大于1mm的長(zhǎng)度時(shí) 整的毫米數(shù)從主尺上讀出 毫米以下的部分從游標(biāo)尺上讀出 即讀數(shù) 主尺讀數(shù) 游標(biāo)尺讀數(shù) 其中 游標(biāo)尺讀數(shù) 就是與主尺某刻度線對(duì)齊的游標(biāo)刻度的序數(shù)乘以精確度 注意游標(biāo)卡尺不估讀 1力學(xué)實(shí)驗(yàn) 2 螺旋測(cè)微器 圖1螺旋測(cè)微器又叫千分尺 千分 就是千分之一毫米 即0 001mm 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)應(yīng)是0 5mm以上的部分從固定刻度上讀 并且要看其 半mm 刻度線是否露出 0 5mm以下的部分從可動(dòng)刻度上讀 要估讀一位 再把兩部分讀數(shù)相加即得測(cè)量值 如圖1所示的讀數(shù)應(yīng)該是6 700mm 2 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) 1 紙帶處理 從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條 舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡 從便于測(cè)量的地方取一個(gè)起始點(diǎn)O 然后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C 或者說(shuō)每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 這樣做的好處是相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T 0 1s 便于計(jì)算 如圖2所示 測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x1 x2 x3 圖2 2 利用x1 x2 x3 可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2 x1 x3 x2 x4 x3 如果它們?cè)谠试S的誤差范圍內(nèi)相等 則可以判定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng) 4 利用紙帶求被測(cè)物體的加速度a 具體來(lái)說(shuō)又有兩種方法 利用v t圖象求a 求出A B C D E F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度 畫出如圖3所示的v t圖線 圖線的斜率就等于加速度a 圖3 5 注意事項(xiàng) 細(xì)繩盡可能與木板平行 以確保細(xì)繩對(duì)小車的拉力不變 開始釋放小車時(shí) 小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些 以能在紙帶長(zhǎng)約50cm的范圍內(nèi)清楚地取7 8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 正確區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn) 一般把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的每5個(gè)點(diǎn)作為1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)不少于6個(gè) 最好不要分段測(cè)量各段位移 應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢 讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的下一位 3 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 1 原理 彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng) 平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等 這樣彈力的大小可以通過(guò)測(cè)定外力而得出 可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力 彈簧的伸長(zhǎng)量可用直尺測(cè)出 多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 用列表或作圖的方法探究出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 2 注意事項(xiàng) 懸吊彈簧時(shí)讓它自然下垂 另外要記住測(cè)量彈簧的原長(zhǎng) 每改變一次拉力的大小就需要做一次測(cè)量記錄 為了探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 要盡可能地多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)拉力不要太大 以免彈簧被過(guò)分拉伸 超出它的彈性限度 在坐標(biāo)紙上嘗試描畫一條平滑曲線時(shí) 要順著各點(diǎn)的走向來(lái)描 描出的點(diǎn)不一定正好在曲線上 但要注意使描出的點(diǎn)大致分布在曲線兩側(cè) 4 驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1 原理 如圖4所示 兩只彈簧測(cè)力計(jì)a b成角度拉橡皮條AB和一只彈簧測(cè)力計(jì)c拉橡皮條AB的效果相同 這個(gè)效果就是指橡皮條的形變量 大小和方向 相同 兩次必須把橡皮條拉至同一位置 圖4 2 注意問(wèn)題 在同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法 將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好對(duì)拉 若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在拉的過(guò)程中讀數(shù)相同 則可選 否則不可選 在滿足合力不超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條形變不超過(guò)彈性限度的條件下 應(yīng)使拉力盡量大一些 以減少誤差 畫力的圖示時(shí) 應(yīng)該選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫得大一些 同時(shí)嚴(yán)格按照力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 在同一次實(shí)驗(yàn)中 橡皮條拉長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)位置O一定相同 本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源除了彈簧測(cè)力計(jì)外 還可能來(lái)自讀數(shù)誤差 作圖誤差 因此讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視 按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄 作圖時(shí)須保證兩力的對(duì)邊一定要平行 5 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 1 了解該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的來(lái)源 用砂和砂桶的總重量代替小車受到的拉力 由牛頓第二定律可知 由于砂和砂桶也在做勻加速運(yùn)動(dòng) 因此砂和砂桶的總重量肯定大于小車受到的實(shí)際拉力 可以推導(dǎo)出結(jié)論 只有在小車的總質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量m時(shí) 才能使該系統(tǒng)誤差足夠小 沒(méi)有考慮摩擦阻力的作用 應(yīng)該用平衡摩擦力的方法來(lái)消除這個(gè)系統(tǒng)誤差 2 為研究a F m三者的關(guān)系 要利用 控制變量法 分別研究a與F a與m的關(guān)系 6 探究功與速度變化的關(guān)系 1 作用在物體上的力越大 相同時(shí)間內(nèi)在力的方向上發(fā)生的位移就越大 力對(duì)物體做的功就越多 力越大產(chǎn)生的加速度也就越大 物體通過(guò)較大的位移后獲得的速度也就越大 所以力對(duì)物體做的功與速度是正相關(guān)性關(guān)系 可能與速度的一次方 二次方 三次方等成正比 如圖5所示 小車在一條橡皮筋的作用下彈出 沿木板滑行 當(dāng)我們用2條 3條 同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致 那么 第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第一次的2倍 3倍 如果把第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功記為W 以后各次做的功就是2W 3W 圖5橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出 進(jìn)行若干次測(cè)量 就得到若干次功和速度的數(shù)據(jù) 2 按圖組裝好實(shí)驗(yàn)器材 由于小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力 平衡阻力的方法是將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?使小車緩慢勻速下滑 3 在處理數(shù)據(jù)時(shí) 應(yīng)先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì) 大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系 然后以W為縱坐標(biāo) v2 或v v3 為橫坐標(biāo)作圖 7 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律本實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 如圖6所示的紙帶的左端是用夾子夾重物的一端 圖6 1 原理 用刻度尺量出從0點(diǎn)到1 2 3 4 5各點(diǎn)的距離h1 h2 h3 h4 h5 利用 勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度 算出2 3 4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v2 v3 v4 驗(yàn)證與2 3 4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量是否相等 2 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝 重物與紙帶限位孔必須在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落 要多做幾次實(shí)驗(yàn) 選點(diǎn)跡清晰 且第一 二兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量 測(cè)量下落高度時(shí) 必須從起始點(diǎn)算起 為了減小測(cè)量值h的相對(duì)誤差 選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些 紙帶也不宜過(guò)長(zhǎng) 有效長(zhǎng)度可在60 80cm 因不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值 因此不需要測(cè)出重物的質(zhì)量m 由于摩擦和空氣阻力的影響 mgh總是稍大于