力学、热学、光学实验
(3T )2 做匀变速直线运动物体的加速度.若为奇数组数据则 将其中一组去掉,然后再将数据分组利用逐差法求解.
【例2】某同学用打点计时器测量做匀加速直线运 动的物体的加速度,电源频率f=50Hz,在纸带上 打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点, 因保存不当,纸带被污染,如图614所示,A、B、 C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个 计数点到零点的距离:sA=16.6mm,sB=126.5mm, sD=624.5mm
量的是位移和时间.
2 由 a (1 ) g m g, 若 要 求 a是 m的 一 次 函
图617
【解析】 1选滑块从初始至光电门甲的运动过程:设
至光电门甲时的速度为v0,由sv0t12at2,v1v0at 得sv1t12at2. (2)找点画出图象即 可得出,如图所示.
3由图线斜率的物理意义
可得斜率绝对值为1 a 2
可得a 2m / s2.
【答案】
1
s t
1 2
at
v1(写成s
1 2
(3)平均值法.现行教材中只介绍算术平均值, 即把测定的数据相加求和,然后除以测量的次 数.必须注意的是,求平均值时应该按测量仪器 的精确度决定应保留的有效数字的位数.
(4)逐差法.如:用打点计时器打出的纸带计 算加速度时用这种方法,这种方法充分利用了测 量数据,具有较好的取平均的效果.
类型一:长度的测量
3T 2
75
【 答 案 】 1 0 .0 2 s 2 2 .5 m /s 3 ( s D 3 s B 2 s A )f2
7 5 【变式题】在“验证机械能守恒定律”的实验中,打 点计时器接在电压为U,频率为f的交流电源上,从实 验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图615所 示,选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E,测 出A点距起始点的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE 间的距离为s2,已知重锤的质量为m,当地的重力加速 度为g,则:
(3)等效替代法.某些量不易测量,可以用较 易测量的量替代,从而简化实验.在“验证碰撞 中的动量守恒”的实验中,两球碰撞后的速度不 易直接测量,在将整个平抛时间定为时间单位后, 速度的测量就转化为对水平位移的测量了.
(4)留迹法.把瞬息即逝的现象(位置、轨迹等) 记录下来.如通过纸带上打出的小点记录小车的 位置,例如研究匀变速直线运动、验证机械能守 恒、用描迹法画出平抛物体的运动轨迹、用沙摆 显示振动的图象等.
图615
1 起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能
的减少量为Ep mgs0 s1
增加量为Ek
m(s1 s2 )2 f 2 32
,重锤动能的
2 根据题中提供的条件,还可利用重锤下落求
出当地的重力加速度g s2 s1 f 2 ,经过计算
4
可知,测量值比当地重力加速度的真实值要小,
其主 要 原 因 是 :纸 带 与 限 位 孔 之 间 的 摩 擦 力 ( 或
“ 大 工 委 ” 由街道 和辖区 单位党 组织共 同组建 ,设书 记1名, 副书记 1-2
一、误差和有效数字 1.误差:分系统误差和偶然误差,系统误差 是由于实验原理或实验方法的不完备导致,误差 值总是偏大或偏小;偶然误差是测量、读数不准 导致,误差值忽大忽小,可采用取平均值或图象 法来减小误差. 2.有效数字 有效数字的最后一位是测量者估读出来的, 是误差的来源.
纸带与其他部分的阻力或摩擦阻力)
类型三:用图象法处理实验数据 【例3】(2011·全国新课标)利用图616所示的装置 可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安 装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠 近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮 光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相 连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所 用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每 次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺 测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数 据如下表所示.
图614
若无法再做实验,可由以上信息推知:
(1)相邻两计数点的时间间隔为________s. (2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位 有效数字). (3)物体的加速度大小为__________(用sA、sB、sD和 f表示).
【解析】(1)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择 一个计数点,则相邻两计数点的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s.
2 vC
sD sB 2T
2.5m / s
3匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间
隔内的位移以aT 2均匀增大,有BC AB aT 2,
CD BC aT 2 AB 2aT 2,BD 2AB 3aT 2,
所以a (sD sB ) 2(sB sA) (sD 3sB 2sA) f 2
图616
完成下列填空和作图: (1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的 大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s 和t四个物理量之间所满足的关系式是___________; (2)根据表中给出的数据,在图 617给出的坐标纸上画出 ts 图线;
t (3)由所画出的图线,得出滑 块加速度的大小为a=_______m/s2 (保留2位有效数字).
二、高中物理实验所涉及基本方法 围绕实验的设计原理、误差控制、数据处理三 个环节,高中物理实验涉及的主要是以下方法: 1.设计实验原理 (1)控制变量法.如:在“验证牛顿第二定律的 实验”中,加速度、力和质量的关系控制;在“研 究单摆的周期”中,摆长、偏角和摆球质量的关系 控制. (2)近似替代法.用伏安法测电阻时,选择了合 适的内外接方法,一般就忽略电表的非理想性.
at 2
v1t也可)
2见解析
3 2.0(答案在1.8~2.2范围内都可)
【规律总结】用图象处理数据的解题技巧 1.根据实验数据,标明坐标轴的物理量、单位, 选择恰当的刻度. 2.图象的连线不一定通过所有的数据点,应尽量 使数据点合理分布在线的两侧,减小偶然误差. 3.寻找因变量与自变量之间的关系时,要适当选 取坐标轴使图线线性化,即“变曲为直”.可根 据数据特点确定坐标起点. 4.要根据相关知识挖掘图线的蕴涵的信息(从斜率、 面积、点等角度)
工 作 机 制 , 特制定 如下实 施方案 。 一 、 合 理 设置 街 道 “ 大 工委” 和社区 “ 大 党 委 ” 工作机 制,就 是由街 道、社 区党组 织分别 与辖区 党政机 关企事 业单位 、 各 级 组 织 、居民 群众共 同组建 区域性 党组织 ,整合 利用区 域内各 种资源 ,通过 组 织 联 建 、 党员联 管、活 动联搞 、资源 联用、 服务联 做等形 式,推 动街道 社区党 建 从 封 闭 运 行、自 我服务 向开放 运行、 共同服 务转变 ,逐步 构建条 块结合 、资源 共 享 、 优 势 互补、 共驻共 建的街 道社区 党建工 作新格 局。 1.组 织 设 置 。街道
类型二:“纸带类”实验 1.正确使用打点计时器:先接通电源,后释 放纸带;电磁打点计时器工作电压为低压交流 4V ~ 6V , 电 火 花 打 点 计 时 器 的 工 作 电 压 为 交 流 220V. 2.纸带的选取:一般实验应从点迹清晰、无 漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸 带.在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸 带包含第一、二点,并且第一、二两点距离接近
5.判定物体运动的性质:
1若s1、s2、s3、s4、s5、s6基本相等,则可判定物体
在实验误差范围内做匀速直线运动.
2设s1 s2 s1,s2 s3 s2,s3 s4 s3,
s4 s5 s4,s5 s6 s5 若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,则可判定物体 在实验误差范围内做匀变速直线运动.
升 街 道 社 区 党建工 作科学 化水平 ,构建 区域化 党建工 作新格 局,按 照自治 区党委 组 织 部 《 关 于全面 推行街 道“大 工委” 和社区 “大党 委”工 作机制 的通知 》(宁党 组 发 〔 2017〕 154号 )精 神 ,区委 决定全 面推行 街道“ 大工委 ”和社 区“大 党委”
3.处理实验数据 (1)列表法.在记录和处理数据时,常常将数 据列成表格.数据列表可以简单而又明确地表示 出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之 间规律性的联系. (2)作图法.用作图法处理实验数据是物理实 验中最常用的方法之一,其优点是直观、简便且 有取平均的效果.可以由图线的斜率、截距、包 围面积等研究出物理量之间的关系,找出规律.
【例1】(2010·安徽卷)在测定金属的电阻率实验中,
用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图611所
示,读数为
mm.
图611
【解析】 0.5mm+11.7×0.01mm=0.617mm
【变式题】如图612,读出下列螺旋测微器测量的 读数:
图612 答案:(1) 0.642mm (2) 10.294mm
图613
(3)测定第n点的瞬时速度.物体做匀变速直线
运动时,在某段时间内的平均速度等于中间时刻
的瞬时速度.即测出第n点的相邻的前、后两段相
等时间T内的距离,由平均速度公式就可求得,如
图613中第4点的瞬时速度为: v4
s4 s5 2TΒιβλιοθήκη 4测定做匀变速直线运动物体的加速度,一般用逐
差法求加速度.将如图6 13所示的连续相等时间 间隔T内的位移s1、s2、s3、s4、s5、s6分成两组,利用s aT 2可得:a s4 s5 s6 (s1 s2 s3),就是所测定
【变式题】(2011·重庆卷)某同学设计了如图618所示 的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑 块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦 因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为 M,滑块上砝码总质量为m′,托盘和盘中砝码的总质 量为m.实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速度为 零的匀加速直线运动,重力加速度g取10m/s2.