专题十中学物理实验。
第1课时力学实验。
重点热点透析。
题型1 基本仪器的使用。
力学中考查的基本测量仪器有:刻度尺、游标卡尺、打点计时器、螺旋测微器、天平、秒表、弹簧秤.要熟悉各种基本仪器的构造及其原理,其次对于仪器读数问题,要掌握有效数字的有关知识和估读方法,一般来说,除游标卡尺、秒表外,其它测量仪器都需要估读.
例1】(2008·山东调研)一种游标卡尺,它的游标尺上有50个小的等分刻度,总长度为49 mm.用它测量某物体长度示数如图10一1—1所示,则该物体的长度是cm.
规律总结。1.游标卡尺在读数时注意先确定各尺的分度,把数据读成以毫米为单位,先读主尺数据,再读游标尺数据,最后两数相加。
2.游标卡尺读数时不需要估读。
强化练习1】(2008·南通模拟)如图10一1—2所示游。
标卡尺的读数为。
例2】(2008·海南·13)某同学用螺旋测微器测量一金属丝的直径,测微器的示数如图10一1—3所示,该金属丝直径的测量值为 mm.
规律总结。螺旋测微器读数时,要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出,由可动刻度的o位置判定,要准确到0.01mm,估读数0.
001mm,即结果若用mm做单位,则小数后必须保留三位。
强化练习2】(2008·南通模拟)图10一1—4中给出的是用螺旋测。
微器测量一金属薄板厚度时的示数,此读数应为___mm
题型2 验证性实验。
例3】在做“验证力的平行四边形定则”实验时,下列叙述中错误的是。
a.同一次实验,结点的位置必须都拉到同一位置o点,不能随意变动。
b.用两只弹簧秤拉橡皮条时,应使两细绳之间的夹角总为90o,以便于算出合力的大小。
c.两个分力f1和f2间的夹角尽量大些,大小要适当大些。
d.实验中,弹簧秤必须与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度。
误区点拨。本实验结果有明显偏差的原因很多,但归纳起来可分为两类:一类是在实验操作过程中所产生的,如o点位置变动,弹簧测力计与木板平面不平行,弹簧测力计的使用和读数不正确(读数时要注意弹簧测力计零刻度的位置)等;另一类是在处理实验数据时所产生的,如力的方向的标注,力的图示(平行四边形作图)的不准确等,所以一定要注意有可能产生这偏差的原因,另外,用作图法来处理实验数据并得出结论时,规范的作图,至关重要,要养成平推三角板画平行线的作图习惯。
强化练习3】(2008·威海模拟)用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“验证力的平行四边形法则”的实验,为了使实验能够顺利进行,且尽量减小误差,你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是
a.使用测力计前应将测力计水平放置,然后检查并矫正零点。
b.用测力计拉细绳套时,拉力应沿弹簧的轴线,且与水平木板平行。
c.两细绳套必须等长。
d.用测力计拉细绳套时,拉力应适当大些,但不能超过量程。
e.同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位置。
例4】(2008·山东调研)某同学想用平板小车装置验证牛顿第二定律.他将左端带滑轮的长木板固定在水平桌面上,小车后面接好纸带,纸带穿过打点计时器.设小车质量为m,滑轮另一端悬挂的砝码质量为m他用mg作为小车在运动方向受到的合外力f,用纸带计算出对应的加速度。
(1)他这样做实验的系统误差主要有哪两个因素引起?这两种系统误差分别使小车在运动方向受到的合外力f的测量值比真实值偏大还是偏小?怎样尽量减小这种系统误差?
(2)为了验证∝,应该保持不变.该同学按照正确的操作步骤得到了5组和m的数据并填在了下表中.为了用图象法验证关系∝,还需要做什么工作?请你继继完成。
3)在做上步实验时,砝码的质量大约是多少?
拓展**。在研究加速度与质量的关系时,为什么要用为横坐标,加速度为纵坐标,描绘图象,而不是描绘图象?
强化练习4】(2008·佛山模拟)实验室给同学们提供了如下实验器材:滑轮小车、小木块、长木板、秒表、砝码、弹簧称、直尺,要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律。
1)实验中因涉及的物理量较多,彩采用控制变量的方法来完成该实验,即:先保持不变,验证物体越小加速度越大;再保持不变,验证物体越大,加速度越大。
2)某同学的做法是:将长木板的一端放在小木块上构成一斜面,用小木块改变斜面的倾角,保持滑轮小车的质量不变,让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放,用秒表记录小车滑到斜面底端的时间,实验装置如图10-1-5所示,试回答下列问题:
改变斜面倾角的目的是。
用秒表记录小车下滑相同距离(从斜面顶端到底端)所花的时间,而不是记录下滑相同时间所对应的下滑距离,这做的好处是。
3)如果要较准确地验证牛顿第二定律,则需利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况.某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了o、a、b、c、d、e、f共7个记数点(图10-1-6中每相邻两个记数点间还有4个打点计时器打下的点未画出),打点计时器接的是50 hz的低压交流电源.他将一把毫米刻度尺放在纸上,其零刻度和记数点o对齐.
下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表,请你帮他完成.
由以上数据可计算出打点计时器在打a、b、c、d、e各点时物体的瞬时速度,其中打e点时的速度ve是 m / s,(取三位有效数字)
如某同学已求得a、b、c、d四点的瞬时速度分别为0.076 m/s、
0.119 m/s、0.162 m/s、0.204 m/s.试根据以上数据和你求得的e
点速度在10—1—7所给的坐标中,作出v-t图象.要求标明坐标及。
其单位,坐标的标度值(即以多少小格为一个单位)大小要取得合适,使作图和读数方便,并尽量充分利用坐标纸.从图象中求得物体的加。
速度= m/s2(取两位有效数字).
例5】(2008·江苏·11)某同学利用如图10-1—8所示的实验装置验证机械能守恒定律,弧形轨道末端水平,离地面的高度为h,将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为.
1)若轨道完全光滑, 2与h的理论关系应满足2用h、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:
请在图10-1-9给。
出的坐标纸上作出。
x2-h关系图。
3)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出),自同一高度静止释放的钢球,水平抛出的速率填“小于”或“大于”)理论值。
4)从关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是。
强化练习5】(2008·南京模拟)某研究性学习小组用如图10-1—10(a)所示装置验证机械能守恒定律.让一个摆球由静止开始从a位置摆到b位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即。直接测量摆球到达b点的速度比较困难.现让小球在b点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛的特性来间接地测出。如图(a)中,悬点正下方p点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动.在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹.用重锤线确定出a、b点的投影点n、m重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与m点对齐.用米尺量出an的高度h1、bm的高度h2,算出a、b两点的竖直距离,再量出m、c之间的距离,即可验证机械能守恒定律.已知重力加速度为,小球的质量为m.
1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程cm.
2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度。
3)用测出的物理量表示出小球从a到b过程中,重力势能的减少量___动量的增加量。
题型3 **性实验。
例6】(2008·广东·16)某实验小组采用图10-1-11所示的装置**“动能定理”,图中小车中可放置砝码.实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为50 hz.
1)实验的部分步骤如下:
在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码。
将小车停在打点计时器附近。
小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点。
改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作。
2)图10-1-12是钩码质量为0.03kg,砝码质量为0.02kg时得到一条纸带,在纸带上选择起始点o及a、b、c、d和e五个计数点,可获得计数点到o的距离x及时应时刻小车的瞬时速度v,请将c点的测量结果在表i中的相应位置。
3)在小车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统,__做正功做负功。
4)实验小组根据实验数据绘出了图10-1-13中的图线(其中),根据图线可获得的结论是要验证“动能定理”,还需测量的物理量是摩擦力和。
表1 纸带的测量结果。
强化练习6】(2008·连云港、徐州、淮安、宿迁四市联考)科学**活动通常包括以下几个环节:①提出问题,②猜想与假设,③制定计划与设计实验.④进行实验与收集证据,⑤分析与论证,⑥评估,⑦交流与合作等.一位同学在学习了滑动摩擦力之后,认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关,于是他通过实验**这个问题.
1)这位同学认为,滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积的大小成正比,这属于上述科学**的——环节(填序号).
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