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1、专题五 物理实验第1讲力学实验与创新高频考点一基本仪器的读数知能必备1长度类测量仪器的读数(1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位(2)游标卡尺的读数：游标尺/mm精度/mm测量结果(游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线正对时)/mm刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.1主尺上读的毫米数0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数0.02n (3)螺旋测微器的读数：测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读)0.01 mm.2时间类测量仪器的读数(1)打点计时器：每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五个点取一
2、个计数点，则时间间隔为t0.025 s0.1 s.(2)频闪照相机：用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，时间间隔t(f为频闪照相机的频率)(3)光电计时器：记录遮光时间，时间间隔t(d为遮光板宽度，v为平均速度)题组冲关1某实验小组的同学利用游标卡尺和螺旋测微器测量一质量分布均匀的长直导体的长度和直径，其中测量结果如图甲、乙所示，则长直导体的长度为_cm；长直导体的直径为_mm.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
3、的直径为5 mm31.50.01 mm5.315 mm.答案：5.035.3152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.解析：图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05 mm.主尺读数为12 mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm.螺旋测微器的精度为0.01 mm，由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm.答案：1.2206.86
4、03请按要求填写：(1)某同学用游标卡尺的_测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为_cm；(2)又用螺旋测微器测得其玻璃厚度如图乙所示，则厚度为_mm；(3)该同学用螺旋测微器又测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731 mm，则a_，b_.(4)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm.解析：(1)因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲所示的游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精确度为0.1 mm，且第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，可知玻璃杯的内高为100 mm0.1 mm
5、3100.3 mm10.03 cm.(2)螺旋测微器的读数规则：测量值固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)精确度(0.01 mm)可动刻度读数(一定要估读)，所以玻璃厚度为2.5 mm0.01 mm26.02.760 mm.(3)因1.731 mm1.5 mm0.01 mm23.1，由螺旋测微器读数规则知a应为20，b应为0.(4)金属杆长度由刻度尺示数可得，由题图丁得L60.10 cm.由题图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为d4 mm10 mm4.20 mm.答案：(1)深度尺10.03(2)2.760(3)200(4)60.104.20游标
6、卡尺和螺旋测微器读数“三技巧”1游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据转换成以毫米为单位的数据，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加2螺旋测微器在读数时，注意区别整刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出3游标卡尺读数时不需估读，而螺旋测微器读数时需估读高频考点二“纸带类”实验的处理知能必备1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2纸带的应用(1)判断物体运动性质若x0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动若x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围
7、内做匀变速直线运动(2)求解瞬时速度利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度如图甲所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn1，则打n点时的速度vn.3用“逐差法”求加速度，如图乙所示因为a1a2a3所以a.4vt图象法求加速度：即以打某计数点为计时起点，然后利用vn求出打各个计数点时的瞬时速度，描点得vt图象，图象的斜率即为物体的加速度题组冲关1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
8、重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验(2)图(b)和(c)是实验获得的两条纸带，应选取_(填“b”或“c”)来计算重力加速度，在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和_解析：(1)使用打点计时器进行相关实验时，拖动纸带的重物应靠近打点计时器，而且应先接通打点计时器的电源，待打点计时器打点稳定后，再释放纸带(2)纸带在重物的作用下，做匀加速直线运动，打点距离越来越大，而(c)纸带的打点距离先增大后减小，故应选取(b)进行研究在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果小于当地重力加速度的主要原因是空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦答
9、案：(1)靠近接通打点计时器电源释放纸带(2)b纸带与打点计时器间的摩擦2如图所示为接在50 Hz低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出由图中数据可求得：(1)该物体的加速度大小为_m/s2.(2)打第2个计数点时该物体的速度大小为_m/s.(3)如果当时电网中交变电流的频率是f49 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)解析：(1)设1、2间的位移为x1,2、3间的位移为x2,3、4间的位移为x3,4、5间的位移为x4；因为交流电源频率为50
10、 Hz，且每打5个点取一个计数点，所以两个计数点之间的时间间隔T0.1 s；由推论xmxn(mn)aT2得x4x13aT2，代入数据解得a0.74 m/s2.(2)打第2个计数点时物体的瞬时速度等于打1、3点之间物体的平均速度，因此有v2102 m/s0.399 m/s.(3)如果当时电网中交变电流的频率是f49 Hz，则周期变大，计数点之间的时间间隔变大，即实际的时间间隔大于0.1 s，但是该同学仍以0.1 s计算，根据x4x13aT2，知加速度的测量值比实际值偏大答案：(1)0.74(2)0.399(3)偏大3在利用如图甲所示的装置探究滑块的匀加速直线运动时，某同学进行了如下操作：闭合开关
11、，电磁打点计时器在频率为f50 Hz、电压为46 V的交流电的带动下正常工作，待打点稳定后，将滑块由静止释放，在砝码的牵引下滑块带动纸带运动，在纸带上打下一系列的点，从其中截取一段点迹清晰的纸带如图乙所示，图中的A、B、C、D、E为选取的五个计数点，已知相邻两计数点间有4个计时点没有画出(1)当电磁打点计时器打下B、C、D时，滑块运动的速度分别为vB_m/s，vC_m/s，vD_m/s；(2)以电磁打点计时器打A点时为计时的0时刻，利用以上数据在图丙的坐标纸中画出滑块的速度随时间变化规律的图线；(3)由图线分析知图线纵截距为_m/s，此截距的物理意义是_；(4)由图线可知该滑块的加速度大小为_
12、解析：(1)匀变速直线运动中某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，故vB m/s1.38 m/s，vC m/s2.64 m/s，vD m/s3.90 m/s；(2)根据以上数据作出滑块的vt图象，如图所示；(3)图线纵截距为0.15 m/s，此截距的物理意义为0时刻打点计时器打A点时滑块的速度为0.15 m/s；(4)该图线的斜率即滑块运行的加速度，a m/s212.5 m/s2.答案：(1)1.382.643.90(2)如解析图所示(3)0.150时刻打点计时器打A点时滑块的速度为0.15 m/s(4)12.5 m/s24现用如图1所示的实验装置进行探究实验，摩擦力已平衡好小
13、车上固定一个盒子，盒子内可加砝码沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子的质量)记为m0，小车的总质量(包括车和盒内砝码的质量，盒子质量可忽略)记为M.实验时保持桶和桶内沙子总质量m0不变，在盒子内逐渐添加砝码，分别得到每次实验中小车上砝码的质量m和小车加速度大小a及对应的，数据如下表所示，实验中每个砝码的质量均为50 g试分析下列问题：图1实验序号物理量12345小车上砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25小车加速度a/(ms2)0.910.740.650.560.50小车加速度的倒数(m1s2)1.101.351.541.792.00(1)某同学得到如图2所示的纸带已知打点计时
14、器的电源频率为50 Hz，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的计数点，相邻两计数点之间还有4个点未画出ssDGsAD_cm.由此可得出小车的加速度大小a_m/s2.图2(2)请根据表中的数据在图3所示的坐标系中作出m图线图3(3)由所作的图线求得小车的质量为M0_kg，小车所受合外力的大小为F_N(计算结果均保留三位有效数字)解析：(1)由刻度尺示数可知ssDGsAD3.90 cm2.10 cm1.80 cm，两相邻计数点之间的时间间隔为T01 s，代入公式xaT2可以求出加速度大小为a0.20 m/s2.(2)根据表中的数据所作图象如图所示(3)由牛顿第二定律得m0g(mM0)a，整理得，由m图象可知斜率k4.6 N1，图象的纵截距为b0.85 m1s2.联立得M00.185 kg，F0.217 N.答案：(1)1.8
