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1、实验专题知识精讲一. 本周教学内容实验专题（一）长度的测量1. 实验目的：学会使用刻度尺，游标卡尺测量物体的长度。2. 刻度尺（直尺）最小分度值，量程不等，常用的有钢板尺，钢卷尺，直尺。注意：测量时刻度尺紧贴被测物，眼睛正对刻度线读数、零刻线损坏，选其它清晰刻线作起点，长度是两读数之差。3. 游标卡尺（1）结构：主尺、测量爪、测深尺，游标尺等。（2）原理：主尺的最小分度为。游标尺上有几个分度它们的总长度等于，游标尺的每个分度比主尺的最小分度相差，常用有10分度、20分度、50分度，所以其精度相应的是、。（3）使用（操作）：根据测量内容选对应的测量部件。（4）读数：分两步进行。首先读主尺上毫米值
2、的整数，然后读游标读数，把两次读数统一单位后相加即是被测量值。（5）注意事项：游标卡使用前，先认尺包括认量程看精度，读数时一般不估读。测量外尺寸时，应把外测爪先张大些，然后收拢把被测物卡住。不要用卡尺测过于粗糙物体，以免卡尺损坏。（6）误差分析：一般是选正对刻线时产生误差，取未对正线对称的两条线中间一条刻线读数，如图中读数应按b这条线读数。（二）验证平行四边形定则1. 实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则2. 实验原理（1）两个力F1、F2的作用效果与一个力的作用效果相同：使像皮绳在某一方向伸长一定的（相同）长度。（2）以F1、F2为邻边作平行四边形求出F1、F2的合力F，在误差
3、允许的范围内比较与F。如果在误差允许的范围内与F相同，就验证了两个力合成时遵循平行四边形定则。3. 实验器材方木板一块；白纸；图钉（若干）；橡皮条；细绳套（两个）；弹簧秤（两只）；三角板；刻度尺；铅笔。4. 实验条件为使橡皮绳有较明显的伸长，同时弹簧测力计有较大的示数，两测力计所拉线绳之间的夹角不宜过大和过小，一般在60120之间较合适。5. 主要测量量用两个测力计拉线绳，使橡皮条伸长，绳的结点到达O点，记录此时两个测力计的数值F1和F2及两个力的方向；用一只测力计重新将结点拉到O点，记录此时F的大小和方向。6. 实验步骤（1）用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方板上。（2）用图钉把橡皮条的一端
4、固定在A点，橡皮条的另一端固定拴上两个细绳套。（3）用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点达到O点。（如图所示）用铅笔记下O点的位置及两条细绳套的方向，并分别记录两弹簧秤的读数F1和F2。（4）用铅笔和刻度尺从力的作用点（位置O）沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出F1、F2的图示，然后，以F1、F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示。（5）只用一只弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下细绳套的方向和弹簧秤的读数，用刻度尺从O点按选定的（相同）标度沿记录的方向作出的图示。（6）比较力与用平行四边形定
5、则求出的合力F的大小和方向，看在实验误差允许的范围内是否相同。（7）改变两力F1、F2的大小和方向，再重复实验两次，从实验结果中得出结论。7. 数据记录与处理（1）记录： 物理量次数F1（N）F2（N）合力F（N）F（N）123（2）处理：用作图法比较F与的大小和方向。8. 注意事项（1）使用弹簧秤前，应将弹簧秤水平放置，然后检查、矫正零点，并应了解弹簧秤的量程、单位和精度（最小刻度），读数时视线要正对刻度。（2）本实验中，为减少实验误差，应选用规格相同的弹簧秤，且要对其性能进行检验，具体方法是：将两弹簧秤的自由端钩在一起，沿水平方向拉伸，若两弹簧秤的读数一样，即可选用，否则，不可选。（3）使
6、用弹簧秤测拉力时，拉力必须沿弹簧秤的轴线方向。在实验中弹簧秤、橡皮条、细绳套应位于与纸面平行的同一平面内，要防止弹簧秤卡壳、弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦。（4）使用弹簧秤测力时，拉力应适当地大些，以减小误差，但拉伸不要超过量程。（5）选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，不能选用老化了的橡皮条，实验时，一方面，缓慢地将橡皮条拉伸到预定的长度，看它能否滞缩缩回到原长；另一方面，用一个弹簧秤多次拉伸相同的长度，看弹簧秤的读数是否相同。（6）同一次实验中，橡皮条拉伸后结点的位置O必须保持不变。（7）作力的图示时，标度不宜过小，应尽可能使图画得大些，但不能超出纸外。9. 误差分析实验中误差的来源有弹
7、簧秤的精度误差和两只弹簧秤规格不严格相同造成的误差、读数不准造成的误差和作图不准确带来的误差等等。另外，实验中弹簧秤与板面不严格平行和弹簧秤卡壳以及弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦等等。两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差越大，所以实验中两个分力的夹角不要太大，误差只能减小不能消除，实验中要严格遵循实验操作规程，以减小实验误差，实验中若用一只弹簧秤可以减小由于两只弹簧秤规格不同而造成的误差。（三）研究匀变速直线运动1. 实验目的（1）掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。（2）测定匀变速直线运动的加速度。（3）会用逐差法计算物体运动的加速度。2. 实验原理测定物
8、体做匀变速直线运动最基本的是测出位移和时间的关系，运用匀变速直线运动的规律，对纸带数据进行处理。如图实41所示，、是相邻两计数点间的距离，是两个连续相等的时间里的位移之差，即，T是两个相邻计数点间的时间间隔且T= 0.02n秒（n为两计数点间的间隔数）由运动学公式：图实41 得T是恒量。当a为恒量时，也为恒量，即做匀变速直线运动的物体的必为恒量，它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件。若物体做初速度为零的匀加速直线运动，其判断条件是：A. 恒量；B. （为开始运动到第一个计数点之间的距离）。3. 实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩
9、码、两根导线。4. 实验步骤（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路；再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图实42。图实42（2）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。（3）选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头的比较密集的点。确定好记数起点。每隔取一个记数点，并依次标明0，1，2，3如图实43所示，用刻度尺测量两相邻记数点间距离，并把测量结果填入记录表格中。图
10、实43（4）根据测量结果，用逐差法求出加速度、的值，然后计算出其平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。5. 数据记录及处理（1）记录：记数点位移位移差加速度123456小车做匀变速直线运动的加速度 。（2）处理：利用逐差法处理纸带数据求物体运动的加速度。 若所选记数点为0，1，2，6。则，故物体运动的加速度 若所选记数点为0，1，2，3，4，则 若所选记数点0，1，25，则舍去，加速度利用vt图象求物体运动的加速度。 先由求出打第n点时的瞬时速度。 再作出vt图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。6. 注意事项（1）应调整使细绳与木板平行，小车运动要平稳。（2）选用合适的钩码，使小车的加
11、速度适当大一些，可以减小长度的测量误差。加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出78个计数点为宜。（3）要在钩码（或沙桶）落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码。（4）要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料档块，防止小车掉在地上或撞坏滑轮。（5）操作时，应先接通电源，待打点计时器稳定打点后再释放小车。（6）纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。（7）纸带上所选取的记数点不宜太长，不要分段测量各段位移，应一次性测量出各计数点到记数起点O之间的距离，读数时估读到毫米的下一位。（8）处理纸带数据时，应注意，是连续相邻相等的时间内的位移，而不是各计数点到起点O的距离。7. 实验误差的来源与
12、分析本实验参与计算的量有S和T，因此误差来源于S和T。当调整好了打点计时器后，由于市电的频率很稳定，其误差小于，所以可将打点时间误差忽略不计。若测各个S时用最小分度为的刻度尺，其误差一般不超过，若点子打得清晰而小，则误差可小于，因此我们应选择点子打得小而清晰的纸带。且要用最小分度的刻度尺估计到。并要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差。另按逐差法处理数据求加速度的平均值其好处是各个数据都得到了利用。达到正负偶然误差充分互相抵消的作用。如使计算结果更接近真实值。【典型例题】例1 用一把合格的游标卡尺测量某一物体的长度游标尺的位置如图实11所示，则物体的长度是多少？图实11解析：被测物体的长度L
13、等于主尺和游标尺零刻度线之间的距离，也就是L = AC = AB + BC，其中AB在主尺上读。为21mm；BC在游标尺上读，这是关键，可以这样理解：游标尺的零刻度线从B向后退零点几毫米，游标尺的第几条刻度线就与主尺上的某一条刻度线重合，就读作零点几毫米；在图实11中BC = 0.7mm，所以L=AC= AB +BC= 21mm + 0.7mm = 21.7mm。例2 如图实12所示，用10分度的游标量尺测量一根金属圆管的内径和外径时，长尺上的游标位置分别如图所示，则这根金属圆管的内径读数是 mm，外径读数是 mm，管壁厚度是 mm。图实12解析：因为10分度游标长尺的准确度为0.1mm，对图
14、，从主尺上读得99.0 mm，而游标尺的4个小格与主尺上的10.3cm处恰好对齐，所以小数部分为，故此金属管的内径为：同理，由图，从主尺上读得整数部分为102mm而游标尺的第7个小格与主尺上的刻度对齐，所以小数部分为故金属园管外径D为：值得注意的是：如果以厘米为单位记录数据，一定要先按毫米为单位读出数据然后再改写为以厘米为单位，改写后的数据有效数字不变。钢管壁厚度是例3 请根据“互成角度的共点力合成”的实验，写出相应的实验步骤： 解析：（1）在水平放置的木板上，固定一张白纸。（2）把橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴两根带套的细线。细线和橡皮筋的交点叫做结点。（3）在纸面离O点比橡皮筋略长的距离上标出A点。（4）用两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至A点，记下此时两力F1和F2的方向和大小。（5）改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A点，记下此时力F的方向和大小。（6）拆下弹簧秤和橡皮筋。（7）在A点按同一标度尺，作F1、F2、F力的图示。（8）利用平行四边形定则作F1、F2的合力。（9）比较和F的大小和方向并得出结论。例4 在该实验中，采取下列哪些方法和步骤可减少实验误差？（ ）A. 两个分力F1、F2间的夹角要尽量大些。B. 两个分力F1、F2的大小要尽量大些。C. 拉橡皮条的细绳要稍长一些。D. 实验中，弹
