,专题 六,物理实验与创新,第1讲 力学实验,核心考点聚焦,一、误差与有效数字 1误差,2.有效数字 (1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源 (2)从数的左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字 二、基本仪器的使用 1长度测量类仪器 (1)游标卡尺的读数方法： 测量值主尺上读的整毫米数游标尺上对齐格数精确度(mm),2时间测量类仪器 (1)打点计时器： 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔t0.025 s0.1 s. (2)频闪照相机： 它是用等时间间隔获取图像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 (3)光电计时器：记录遮光时间,3探究动能定理 (1)实验原理 小车在一根橡皮筋的作用下弹出，用2根、3根同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，如果把第一次实验时橡皮筋做的功记为W，以后各次做的功就是2W、3W 小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，作出Wv曲线探究 (2)操作关键 平衡摩擦力 选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度,四、“静止平衡类”实验 1探究弹力和弹簧伸长量的关系 (1)实验原理 要测出每次悬挂重物的重力大小F和弹簧伸长的长度x，建立Fx坐标，描点作图探究 (2)操作关键 实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度 作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧,2验证力的平行四边形定则 (1)实验原理 使一个力作用效果跟两个力共同作用效果相同 (2)操作关键 每次拉伸结果位置O必须保持不变 记下每次各力的大小和方向 画力的图示时应选择适当的标度,热点考向例析,(2015海南单科11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示该工件的直径为_cm，高度为_mm.,考向一 基本仪器的读数,游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 (1)10分度的游标尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标尺以mm为单位，小数点后有2位，不估读 (2)螺旋测微器以mm为单位，小数点后必须有3位，格数要估读，同时还要注意半毫米刻度线是否露出,题组训练 1现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示 由上图读得圆柱体的直径为_mm，长度为_cm.,解析： 该游标卡尺的游标尺有10个分度，则该游标卡尺的精确度为0.1 mm，游标卡尺的读数为5 cm30.01 cm5.03 cm；螺旋测微器的读数为固定刻度读数与可动刻度读数之和，因此长直导体的直径为5 mm31.50.01 mm5.315 mm. 答案： 5.03 5.315,(2015广东理综34)某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度 (1)请完成以下主要实验步骤：按图(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物_(填“靠近”或“远离”)计时器下端；_，_，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验,考向二 以纸带或光电门为核心的力学实验,打点计时器的认识和正确使用 (1)电磁打点计时器工作电压为低压交流46 V；电火花计时器工作电压为交流220 V. (2)工作时应先接通电源，后释放纸带,(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则d_mm. (2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t1.0102 s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为_ m/s. (3)若某同学用该实验装置探究滑块加速度与滑块受力的关系 要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是_ (文字说明并用相应的字母表示),(4)若某同学用该实验装置验证滑块所受合外力做功与动能变化量的关系，还需测量的物理量是_(文字说明并用相应的字母表示)；验证的表达式为_,解析： (1)打点计时器需要使用低压交流电源，图中打点计时器连接了学生电源的直流输出端，为确保小车所受拉力不变，滑轮与小车间的细绳方向应与长木板平行(2)实验中为确保小车所受拉力近似等于砝码盘及砝码总重力，应使小车质量远大于砝码盘及砝码的总质量m，故m应选择A；由第一段位移x13.66 cm1.26 cm2.40 cm，第二段位移x312.00 cm7.30 cm4.70 cm，由xaT2可知，计数点4到计数点5之间的距离为7.00 cm左右，故戊与甲、乙为同一纸带由xaT2可知，x3x12aT2，解得：a1.15 m/s2. 答案： (1)滑轮太高(或细绳与长木板不平行) 打点计时器接到直流电源上(或打点计时器应接交流电源) (2)A 戊 1.15,(2015山东理综21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤： 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向,考向三 “静止平衡类”实验,解析： 木板不竖直会导致绘图时力的方向与实际方向不同，产生误差；弹簧测力计的外壳重力与其示数无关，测的力就是对O点的拉力，B拉力方向可以不水平，选项D结点O发生变化，不属于误差，属于错误 答案： (1)三条细绳(拉力)的方向 (2)A (3)减小弹簧测力计B的拉力；或减小钩码C的质量；或减小AO与BO之间的夹角；或其他能达要求的方法,2(2015河南驻马店高中模拟)某同学利用如图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘通过改变盘中砝码的质量，测得6组砝码的质量和对应的弹簧长度l，画出ml图线，对应点已在图上标出，如图乙所示(重力加速度g10 m/s2),(2015江苏单科11)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律实验装置如图1所示，打点计时器的电源为50 Hz的交流电 (1)下列实验操作中，不正确的是_ A将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B纸带穿过限位孔，压在复写纸下面,考向四 力学创新类实验,C用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 D在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 (2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1,2，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图2所示,(3)由纸带上的测量数据可知，磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速下落，所受阻力逐渐增大到大小等于重力 (4)实验结果表明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，而磁铁在铜管中下落时受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用 答案： (1)CD (2)39.0 (3)逐渐增大到39.8 cm/s且增加的越来越慢 逐渐增大到等于重力 (4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用,实验器材的等效替换也是高考创新实验设计的主要思路之一，从近几年的高考命题来看，在测量物体的速度时常涉及实验器材的等效替换，如利用光电门替代纸带来测量物体的加速度、速度，还有利用闪光照相机等替代打点计时器在备考复习中要有意识地去思考所遇到的实验中能否利用其他的一些实验器材来替代题目中所给的仪器,真题高效演练,1(2015新课标全国22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R0.20 m),用铅笔描下结点位置，记为O； 记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线； 只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_； 按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3； 根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F； 比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验,解析： 此步骤中应记录此时拉力的大小和方向，结合的操作，中横线应填写：沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线要验证平行四边形定则，需要比较F与F3的大小，方向是否一致，故中横线应填写F和F3. 答案： 沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线 F和F3,4(2015福建理综19)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_cm；,(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母) A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B随意增减钩码记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_,解析： (1)由乙图知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长(14.667.73)cm6.93 cm；(2)若随意增减砝码，会作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码，选项A正确由图知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧弹力范围 答案： (1)6.93 (2)A (3)钩码重力超过弹簧弹力范围,5(2015浙江理综21)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1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的器材_(用字母表示),(2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和.纸带_的加速度大(填“”或“”)，其加速度大小为_,谢谢观看！,