届高考物理二轮复习 第一部分 专题整合 专题六 物理实验 第1讲 力学实验专项训练文档格式.docx

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主尺上读的毫米数＋0.05n

50

49

0.02

主尺上读的毫米数＋0.02n

2.螺旋测微器的读数

测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数（含估读）×

0.01mm。

二、时间测量类仪器

1．打点计时器

计时器种类

工作电源电压

打点间隔

电磁打点计时器

交流50Hz,4V～6V

0.02s

电火花计时器

交流50Hz,220V

2.频闪照相机

其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图像的信息的方法，将物体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔。

三、误差与有效数字

1．系统误差：

由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差。

系统误差总是同样偏大或偏小。

系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小。

2．偶然误差：

由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差。

偶然误差表现为重复做同一实验时总是时大时小。

偶然误差可用多次测量求平均值的方法来减小。

3．有效数字：

带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字。

有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字。

【题组突破】

1．某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图6－1－1甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为__________cm和________cm。

图6－1－1

解析　直尺的最小刻度为0.1cm，因此读数应为60.10cm，图乙采用50分度游标卡尺，其精确度为0.02mm，因此读数为4.0mm＋10×

0.02mm＝4.20mm＝0.420cm。

答案　60.10　0.420

2．（2018·

台州二模）一同学为测定某种硬金属的电阻率，先用伏安法测出一小段由这种材料做成的圆柱形金属丝的电阻为R＝

Ω，然后用游标卡尺和螺旋测微器分别测定该金属丝的长度和直径，示数如图6－1－2甲、乙所示。

由图可知游标卡尺的示数为________mm，螺旋测微器的示数为________mm，则这种金属的电阻率为ρ＝________Ω·

m（最后一空保留两位有效数字）。

图6－1－2

解析　游标卡尺的主尺读数为：

11mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为4×

0.1mm＝0.4mm，所以最终读数为：

11mm＋0.4mm＝11.4mm。

螺旋测微器固定刻度读数：

0.5mm，可动刻度读数：

0.01mm×

42.0＝0.420mm，得：

d＝0.5mm＋0.420mm＝0.920mm（0.919～0.921都正确）。

由电阻定律得：

R＝ρ

金属丝的横截面积：

S＝

πd2

则有：

ρ＝

解得：

ρ＝1.0×

10－3Ω·

m。

答案　11.4　0.920　1.1×

10－3

3．一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图6－1－3甲所示，则这根金属管的深度是________cm；

该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为5.702mm，则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是________、________。

图6－1－3

解析　图中游标卡尺主尺读数为10mm,20分度游标尺精确度为0.05mm，游标尺上第12条刻度线与主尺对齐，故游标尺读数为11×

0.05mm＝0.55mm，所以金属管深度为10.55mm＝1.055cm。

螺旋测微器固定刻度部分读数为5.5mm，可动刻度最小分度值为0.01mm，可动刻度部分读数应为20.2×

0.01，因此a处数字应为20，b处数字为25。

答案　1.055　20　25

[规律总结]

游标卡尺、螺旋测微器的读数方法

1．游标卡尺的读数方法：

由主尺读出整毫米数l0，从游标卡尺上读出与主尺上某一刻度对齐的格数n，则测量值（mm）＝（l0＋n×

精确度）mm。

注意：

①游标卡尺的精确度一般为游标卡尺上总刻数的倒数。

②游标卡尺不需要估读。

2．螺旋测微器的读数方法：

测量值（mm）＝固定刻度指示的毫米数（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值（注意刻度值要估读一位）×

考点二　“纸带类”问题的处理

纸带的三大应用

（1）由纸带确定时间

要区别打点计时器（打点周期为0.02s）打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×

5s＝0.10s。

（2）求解瞬时速度

利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。

如图6－1－4甲所示，第n点的瞬时速度vn＝

。

图6－1－4

（3）用“逐差法”求加速度

如图乙所示，因为a1＝

，a2＝

，a3＝

，所以a＝

＝

1．（2018·

山西重点中学协作体联考）某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图6－1－5所示，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。

测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm。

图6－1－5

（1）为了探究匀变速直线运动的规律，该同学所取的计时点个数________（填字母序号）。

A．偏少　　　　　B．偏多　　　　　C．合适

（2）若小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：

打C点时小车的瞬时速度vC＝______m/s，小车的加速度a＝________m/s2，AB的距离应为________cm，打A点时小车的瞬时速度vA＝________m/s。

（计算结果保留三位有效数字）

解析　

（1）本实验根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，应多取一些数据，根据逐差法求出加速度，再求平均值，而该同学只取两组数据，计数点偏少，故A正确；

（2）由题可知相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得vC＝

m/s＝0.986m/s，由于AC间的时间间隔t＝0.2s，CE间的时间间隔也为t＝0.2s，根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，xCE－xAC＝Δx＝at2，a＝2.58m/s2；

根据匀变速直线运动的推论公式xm－xn＝（m－n）aT2，xDE－xCD＝Δx＝2.58cm，xCD－xAB＝2Δx，所以xAB＝xCD－2Δx＝5.99cm；

根据匀变速直线运动速度时间公式得：

vC＝vA＋2aT，解得vA＝（0.986－0.2×

2.58）m/s＝0.470m/s。

答案　

（1）A　

（2）0.986　2.58　5.99　0.470

2．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

（1）图6－1－6中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材________：

乙同学需在图中选用器材________。

（用字母表示）

图6－1－6

（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图6－1－7所示的两条纸带①和②。

纸带________的加速度大（填“①”或“②”），其加速度大小为________。

图6－1－7

解析　

（1）采用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，需要下落的重物A和计时用的打点计时器B；

做“探究加速度与力、质量的关系”实验，需要研究对象小车D，拉动小车的钩码E及计时用的打点计时器B。

（2）纸带①的加速度大小为

a1＝

m/s2

＝2.5m/s2，

纸带②的加速度大小为

a2＝

＝1.25m/s2。

因此纸带①的加速度大，大小为2.5m/s2。

答案　

（1）AB　BDE

（2）①　2.5m/s2（2.3～2.7m/s2均可）

3．（2016·

全国卷Ⅰ）某同学用图6－1－8甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图6－1－8乙所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。

图6－1－8

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出的物理量可以写出：

在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________；

（2）已测得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；

当地重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。

由此推算出f为________Hz。

解析　

（1）两点间时间间隔为T＝

，

vB＝

同理vC＝

根据公式s3－s1＝2aT2，

得重物下落的加速度的大小为

a＝

（2）据mg－0.01mg＝ma和a＝

，代入数据可得

f＝40Hz。

答案　

（1）

（2）40

考点三　“橡皮条、弹簧类”实验

　（2018·

全国卷Ⅱ）某同学用图6－1－9（a）所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。

跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。

缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。

某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图（b）中弹簧秤的示数读出。

（a）

砝码的质量m/kg

0.10

0.15

0.20

0.25

滑动摩擦力f/N

2.15

2.36

2.55

f4

2.93

图6－1－9

回答下列问题：

（1）f4＝________N；

（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；

（3）f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f－m图线（直线）的斜率的表达式为k＝________；

（4）取g＝9.80m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________________________________________________________________________。

（保留2位有效数字）

[解析]　本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。

（1）由图可知弹簧秤的读数为2.75N。

（2）画图线时应使尽可能多的点落在线上，不在线上的点应均匀分布在线的两侧。

（3）以木块和砝码为研究对象，整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力f＝μ（M＋m）g，整理得f＝μmg＋μMg，故f－m图线的斜线k＝μg。

（4）由图知k＝3.9N/kg，故μ＝

＝0.40。

[答案]　

（1）2.75　

（2）如图所示

（3）μ（M＋m）g　μg　（4）0