【步步高】（新課標(biāo)）2015屆高三物理二輪專題突破 倒數(shù)第2天 物理實(shí)驗(yàn)（一）練習(xí)

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1、 倒數(shù)第2天　物理實(shí)驗(yàn)(一) 1．游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù) (1)游標(biāo)卡尺 測量大于1 mm的長度時(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． (2)螺旋測微器 圖1 螺旋測微器又叫千分尺，“千分”就是千分之一毫米，即0.001 mm.螺旋測微器的讀數(shù)應(yīng)是0.5 mm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；0.5 mm以下的部分從可動刻度上讀出，要估讀一位，再把兩部分讀數(shù)相加即得測量值．如圖1所示的讀數(shù)應(yīng)該是6

2、.700 mm. 2．研究勻變速直線運(yùn)動 (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＝0.1 s，便于計(jì)算．如圖2所示，測出相鄰計(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、…，如果它們在允許的誤差范圍內(nèi)相等，則可以判定被測物體的運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動． (3)利用紙帶可以求被測物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)時(shí)刻

3、的瞬時(shí)速度v.如vB＝. (4)利用紙帶求被測物體的加速度a.具體來說又有兩種方法： ①“逐差法”：從紙帶上得到6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，則a＝. ②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) ①細(xì)繩盡可能與木板平行，以確保細(xì)繩對小車的拉力不變； ②開始釋放小車時(shí)，小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； ③小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些，以能在紙帶長約50 cm的范圍內(nèi)清楚地取7～8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜； ④正確區(qū)別計(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)

4、點(diǎn)不少于6個(gè)； ⑤最好不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢．讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的下一位． 3．探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 (1)原理：彈簧受到拉力會伸長，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測定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)．彈簧的伸長量可用直尺測出．多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探究出彈力和彈簧伸長量的定量關(guān)系． (2)注意事項(xiàng) ①懸吊彈簧時(shí)讓它自然下垂，另外要記住測量彈簧的原長； ②每改變一次拉力的大小就需要做一次測量記錄．為了探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，要盡可能地多測幾組數(shù)據(jù)，以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點(diǎn)； ③實(shí)驗(yàn)時(shí)拉力不要太

5、大，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度； ④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，兩只彈簧測力計(jì)a、b成角度拉橡皮條AB和一只彈簧測力計(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)注意問題 ①在同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取方法：將兩只彈簧測力計(jì)鉤好對拉，若兩只彈簧測力計(jì)在拉的過程中讀數(shù)相同，則可選，否則不可選； ②在滿足合力不超過彈簧測力計(jì)量程及橡皮條形變不超

6、過彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減少誤差； ③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； ④在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長的節(jié)點(diǎn)位置O一定相同； ⑤本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源除了彈簧測力計(jì)外，還可能來自讀數(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)誤差的來源． ①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，由于砂桶也在做勻加速運(yùn)動，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

7、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?。? ②沒有考慮摩擦阻力的作用．應(yīng)該用平衡摩擦力的方法來消除這個(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． (3)用圖象法驗(yàn)證a∝F、a∝(后者必須用a－圖象，不能用a－m圖象)． 6．探究功與速度變化的關(guān)系 (1)原理：作用在物體上的力越大，在力的方向上發(fā)生的位移就越大，力對物體做的功就越多．而力越大產(chǎn)生的加速度也就越大，物體通過較大的位移后獲得的速度也就越大．所以力對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

8、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)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，那么，第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對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)器測出，進(jìn)行若干次測量，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)動中會受到阻力，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)先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，大致判斷兩

9、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)對應(yīng)的瞬時(shí)速度v2、v3、v4，驗(yàn)證與2、3、4各點(diǎn)對應(yīng)的重力勢能減少量mgh和動能增加量mv2是否相等． (2)注意事項(xiàng) ①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； ②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； ③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2 mm的紙帶進(jìn)行測量； ④測量下落高度時(shí)，必須從起始點(diǎn)算起．為了減小測量值h的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶也不宜過長，有效長度可在60～80 cm； ⑤因不需要知道動能的具體數(shù)值，因此不需要測出重物的質(zhì)量m； ⑥由于摩擦和空氣阻力的影響，mgh總是稍大于mv2. 5