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1、专题十二 力学实验,专题十二 力学实验,专题十二 主干知识整合,一、力学实验备考要点,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,二、力学实验中的测量方法,完全免费,无需注册,天天更新！,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,专题十二 主干知识整合,三、实验数据的记录与处理 1. 系统误差和偶然误差 (1)系统误差的特点是测量值总是有规律地朝着某一方向偏离真实值(误差总是偏大或总是偏小)系统误差的主要来源是仪器本身不够精确、实验原理与方法不够完善 (2)偶然误差是由于偶然因素的影响，造
2、成测量值无规则起伏，有时偏大、有时偏小可用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，平均值比某一次测得的数值更接近于真实值,专题十二 主干知识整合,2有效数字：带有一位不准确数字的近似数字 (1)凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(不可靠数字)，不受有效数字位数的限制； (2)间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用23位有效数字表示,专题十二 主干知识整合,3仪器读数 (1)使用刻度尺、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表等仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再把最小刻度10等分估读一位(估读的这位是不可靠数
3、字，却是有效数字的不可缺少的组成部分)最小刻度是5(或2)分度的，则把最小刻度5(或2)等分估读一位例如图5121甲用毫米刻度尺测量物体长度为6.50 cm，图乙电压表用15 V量程时最小刻度为0.5 V，读作5.5 V0.2 V(5等分估度)5.7 V.,专题十二 主干知识整合,(2)游标卡尺、秒表、电阻箱由于本身构造的原因不需要估读，欧姆表因为本身测量值就不准确，因此不需要估读,专题十二 主干知识整合,4实验数据的处理 实验数据的处理方法有公式法、列表法、逐差法和图象法测量性实验中用图象法处理数据可有效地减小实验误差，图象法比其他方法更适用于探究性实验，选取适当的自变量，通过画出图象可以找
4、到或反映物理量之间的变化关系，且便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系画图象时应注意：(1)根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量，坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位；(2)坐标轴标度的选择要合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映，在物理图象中，坐标原点可以是零也可以不是零,专题十二 要点热点探究, 探究点一 测量性实验,测量性实验一般以某一原理或物理规律(公式)为依据，通过测量相关的物理量，从而实现测定某个(或某些)物理量或物理常数的实验目的测量可分为直接测量和间接测量，高中物理实验涉及的测量性实验大多为间接测量实验，即通过直接测量和推导计算来间接得到待测量，联
5、系直接测量量和待测量间的关系是该实验的实验原理,专题十二 要点热点探究,例1 2011课标全国卷 利用图5122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x，记下相应的t值；所得数据如下表所示,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,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
6、块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值x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5123给出的坐标纸上画出 t图线；,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,【解析】 (1)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故中间时刻瞬时速度为 由v1 at，故 (或将加速度为a的匀加速运动看成反方向的加速度为a的匀减速运动，则x at2v1t) (2)由表中所给数据描点连线，注意描点时应使尽量多的点在直线上或分居在直线两侧，其图线如图所示,专题十二 要点热点探究,(3)由 图线的斜率k a，又图线过(0.20,1.8
7、1)、(0.80,1.20)两点，k 1.0，故a2.0 m/s2.,专题十二 要点热点探究,【点评】 本题是在教材学生实验研究匀变速直线运动的规律的基础上适度延伸和拓展命制的，属于间接测量性实验，考查考生对基本实验的理解和应用能力，属于最基本的实验能力要求，要求考生深刻理解基本实验原理，领悟其中渗透的实验思想、方法、理论，并能迁移应用,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,例1 变式题 (1)如图所示 (2)0.258,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究, 探究点二 验证性实验,验证性实验要求用实验的方法来验证科学家已归纳、总结和证明了的结论，通
8、过实验过程的再现，加深对规律适用条件和结论的理解解决验证性实验相关问题的关键是根据题目给定的实验条件、实验过程、实验情景领会命题意图，找出实验中应测定的物理量，明确在误差允许的范围内通过怎样的定量关系才能达到实验目的,专题十二 要点热点探究,例2 2011海南卷 现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图5125所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差
9、，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度用g表示重力加速度完成下列填空和作图：,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的x与t值，结果如下表所示：,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,【点评】 本题是验证机械能守恒定律实验的再设计，将传统实验方法中使用的打点计时器改为气垫导轨和光电计时装置，这需要学生从验证的机械能守恒定律出发，根据实验条件理解实验步骤，明确需要直接测量和间接计算哪些物理量，需
10、要验证什么关系才能表示小车运动过程中的机械能守恒,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,例2变式题 D 【解析】 选项A、B中用重力加速度g计算末速度，相当于已经承认该过程中机械能守恒，故选项A、B错误；高度h应该用刻度尺测出，故选项C错误、D正确,专题十二 要点热点探究, 探究点三 探究性实验,探究性实验旨在通过实验探索某种物理规律、研究某个物理问题近年来探究性实验在高考实验中占的比例逐步增大，注重考查考生的科学探究能力和知识的形成过程探究性实验要求学生将自己掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条件自行选定实验
11、原理，确定实验方案，选择合适的器材去研究物理现象，通过实验得到的数据信息分析各物理量中的内在联系，找出其中所包含的物理规律,专题十二 要点热点探究,例3 为了“探究功与物体速度变化的关系”，现提供如图5128所示的器材，请思考探究思路并回答下列问题：,专题十二 要点热点探究,(1)为了消除摩擦力的影响，应采取的措施：_ (2)在某次实验中某同学得到了如图5129所示的一条纸带，在A、B、C、D、E五个计数点中应该选用_(填“B”、“C”或“D”)点的速度才符合实验要求，因为：_,专题十二 要点热点探究,例3 (1)将木板远离滑轮的一端适当垫高，平衡摩擦力 (2)C 选择最大速度，橡皮筋的弹性势
12、能才完全释放，以保证拉力做功与橡皮筋的数目成正比 【解析】 (1) 本实验应满足橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的合力，所以实验前应将木板远离滑轮的一端适当垫高，使小车在不受拉力时能沿木板匀速运动，以消除摩擦力对实验的影响,专题十二 要点热点探究,(2)本实验是探究橡皮筋拉力对小车做的功与小车速度变化的关系，应测量橡皮筋的拉力做功后橡皮筋的弹性势能完全释放完毕时小车的最大速度，选用小车匀速运动段(计数点间隔距离均匀的部分)计算小车经过C点时的速度，以保证拉力做功与橡皮筋的数目成正比,专题十二 要点热点探究,【点评】 “探究功与物体速度变化的关系”实验中，打点计时器打出的纸带应该先逐渐变疏后均匀不
13、变，本实验给出的打点纸带有明显的误差，这是由于摩擦力没有被完全平衡造成的，解答时无需理会,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,例3 变式题 (1)如图所示 (2)F30(L0.06)N,专题十二 要点热点探究,【解析】 (1)描点，作出FL图象如图所示 (2)根据图象计算斜率k30 N/m，得弹力F跟弹簧总长度L之间的关系为F30(L0.06) N.,专题十二 要点热点探究, 探究点四 实验创新与设计,创新和设计性实验要求学生运用学过的实验方法，自行设计一个新的实验方案它要求学生自主设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据处理的方法并分析实验误
14、差实验创新与设计主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，对能力的要求较高,专题十二 要点热点探究,1设计性实验考查实验知识的综合应用，解决设计性实验问题的关键在于根据实验原理设计实验方案实验原理是进行实验设计的根本依据和出发点，它决定实验过程的设置、应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等问题 2求解设计性实验的步骤 (1)从实验目的入手； (2)根据问题的要求和条件，回顾课本实验原理，联想实验模型，适当迁移，确定实验原理和实验过程； (3)根据实验器材和原理，设计具体的实验方案； (4)设计实验记录表格，测量物理量，处理实验数据，进行误
15、差分析,专题十二 要点热点探究,在保证正确性、安全性、准确性、可操作性的原则下，实验的设计一般依据以下步骤进行：,专题十二 要点热点探究,例4 2011重庆卷 某同学设计了如图51211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.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做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10 m/s2.,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,(1)为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的_与_，计算a的运动学公式是_； (2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为： 他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算.若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_； (3)实验得到a与m的关系如图51212所示，由此可知_(取两位有效数字),专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二 要点热点探究,专题十二
