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1、专题六专题六 物理实验物理实验考点考点1 1力学实验力学实验【必记要点必记要点】一、长度测量类仪器一、长度测量类仪器1游标卡尺的读数游标卡尺的读数突破高频考点突破高频考点考点一基本仪器的使用考点一基本仪器的使用游游标尺尺(mm)精度精度(mm)测量量结果果(游游标尺上尺上第第n个刻个刻线与主尺与主尺上的某刻度上的某刻度线对正正时)(mm)刻度刻度格数格数刻度刻度总长度度每小格与每小格与1毫米差毫米差1090.10.1主尺上主尺上读的毫米数的毫米数0.1n20190.050.05主尺上主尺上读的毫米数的毫米数0.05n50490.020.02主尺上主尺上读的毫米数的毫米数0.02n2.螺旋测微器
2、的读数螺旋测微器的读数测测量量值值固固定定刻刻度度整整毫毫米米数数半半毫毫米米数数可可动动刻刻度度读读数数(含估读含估读)0.01 mm。二、时间测量类仪器二、时间测量类仪器1打点计时器打点计时器计时器种器种类工作工作电源源电压打点打点间隔隔电磁打点磁打点计时器器交流交流50 Hz,4 V6 V0.02 s电火花火花计时器器交流交流50 Hz,220 V0.02 s2.频闪照相机频闪照相机其其作作用用和和处处理理方方法法与与打打点点计计时时器器类类似似，它它是是用用等等时时间间间间隔隔获获取取图图象象的的信信息息的的方方法法，将将物物体体在在不不同同时时刻刻的的位位置置记录下来，使用时要明确频
3、闪的时间间隔。记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔。例例1某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一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，测量结果如图圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图611甲和甲和乙所示。该工件的直径为乙所示。该工件的直径为_cm，高度为，高度为_mm。图图611 解解析析图图甲甲为为20分分度度的的游游标标卡卡尺尺，其其精精度度为为0.05 mm。主主尺尺读读数数为为12 mm，游游标标尺尺上上第第5条条刻刻线线与与主主尺尺上上的的一一条条刻刻线线对对齐齐，故故测测量量结结果果为为12 mm50.05 mm12.25 mm1.225 cm。螺螺旋旋
4、测测微微器器的的精精度度为为0.01 mm，由由图图乙乙知知固固定定刻刻度度读读数数为为6.5 mm，可可动动刻刻度度读读数数为为“36.0”，由由工工件件的的高高度度为为6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm。答案答案1.2256.860【题组训练题组训练】1某某同同学学测测定定一一金金属属杆杆的的长长度度和和直直径径，示示数数如如图图612甲甲、乙乙所所示示，则则该该金金属属杆杆的的长长度度和和直直径径分分别别为为_cm和和_cm。图图612解解析析用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测量量时时，读读数数应应读读到到mm的的下下一一位位，即即长长度度测测量量值值为为60.10 cm；题题
5、图图乙乙中中游游标标卡卡尺尺为为五五十十分分度度，精精确确度度为为0.02 mm，主主尺尺读读数数为为4 mm，游游标标尺尺第第10条条刻刻度度与与主主尺尺刻刻度度线线对对齐齐，故故游游标标尺尺读读数数为为60.02 mm0.12 mm，所以金属杆直径测量值为，所以金属杆直径测量值为4.12 mm。答案答案60.104.122一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图尺上的游标尺和主尺的相对位置如图613甲所示，甲所示，则这根金属管的深度是则这根金属管的深度是_cm；该同学又利用螺；该同学又利用螺旋测微器测量一金属板
6、的厚度为旋测微器测量一金属板的厚度为5.702 mm，则图乙中可，则图乙中可动刻度动刻度a、b处的数字分别是处的数字分别是_、_。图图613解解析析图图中中游游标标卡卡尺尺主主尺尺读读数数为为10 mm,20分分度度游游标标尺尺精精确确度度为为0.05 mm，游游标标尺尺上上第第12条条刻刻度度线线与与主主尺尺对对齐齐，故故游游标标尺尺读读数数为为110.05 mm0.55 mm，所所以以金金属属管管深深度度为为10.55 mm1.055 cm。螺螺旋旋测测微微器器固固定定刻刻度度部部分分读读数数为为5.5 mm，可可动动刻刻度度最最小小分分度度值值为为0.01 mm，可可动动刻刻度度部部分分
7、读读数数应应为为20.20.01，因因此此a处处数数字字应应为为20，b处处数数字为字为25。答案答案1.0552025规律总结规律总结游标卡尺、螺旋测微器的读数方法游标卡尺、螺旋测微器的读数方法1游游标标卡卡尺尺的的读读数数方方法法：由由主主尺尺读读出出整整毫毫米米数数l0，从从游游标标卡卡尺尺上上读读出出与与主主尺尺上上某某一一刻刻度度对对齐齐的的格格数数n，则则测测量量值值(mm)(l0n精精确确度度)mm。注注意意：游游标标卡卡尺尺的的精精确确度度一一般般为为游游标标卡卡尺尺上上总总刻刻数数的的倒倒数数。游游标标卡卡尺尺不不需要估读。需要估读。2螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数方
8、法：测量值测量值(mm)固定刻度固定刻度指示的毫米数指示的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值上与固定刻度基线所对的刻度值(注意刻度值要估读一注意刻度值要估读一位位)0.01 mm。例例2(2018贵阳模拟贵阳模拟)某课外兴趣小组做某课外兴趣小组做“探究加速探究加速度与物体受力的关系度与物体受力的关系”的实验，装置如图的实验，装置如图614甲所甲所示。图中示。图中A为小车，质量为为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器穿过打点计时器B，它们置于一端带有定滑轮的足够长，它们置于一端带有定滑轮的足
9、够长的木板上，重物的木板上，重物P的质量为的质量为m2，C为弹簧测力计，实验为弹簧测力计，实验时改变时改变P的质量，读出测力计不同读数的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑，不计绳与滑轮之间的摩擦，已知重力加速度为轮之间的摩擦，已知重力加速度为g。考点二实验原理的理解与应用考点二实验原理的理解与应用图图614(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示，纸带上标出了实验中得到的一条纸带如图乙所示，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是_ m/s2。
10、(交流电的频率为交流电的频率为50 Hz，结果保留两位，结果保留两位有效数字有效数字)答案答案(1)B(2)0.50；(0.49也对也对)(3)C例例3(2018武汉调研武汉调研)利用气垫导轨验证动能定理，利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示：实验装置示意图如图所示：图图615实验主要步骤如下：实验主要步骤如下：在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；用游标卡尺测量遮光条的宽度用游标卡尺测量遮光条的宽度d；由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L；将将滑滑块块至至光光电电门门1左左侧侧某某处处，待待托托盘盘静
11、静止止不不动动时时，释释放放滑滑块块，从从固固定定在在滑滑块块上上的的拉拉力力传传感感器器读读出出细细线线拉拉力力的的大大小小F，从从数数字字计计时时器器读读出出遮遮光光条条通通过过光光电电门门1的的时时间间t1，通过光电门，通过光电门2的时间的时间t2；用用天天平平称称出出滑滑块块、遮遮光光条条和和拉拉力力传传感感器器的的总总质质量量M。回答下列问题：回答下列问题：(1)以以滑滑块块(包包含含遮遮光光条条和和拉拉力力传传感感器器)为为研研究究对对象象，在在实实 验验 误误 差差 允允 许许 的的 范范 围围 内内 ， 若若 满满 足足 关关 系系 式式_(用用测测量量量量的的字字母母表表示示
12、)，则则可认为验证了动能定理。可认为验证了动能定理。(2)关关于于本本实实验验，某某同同学学提提出出如如下下观观点点，其其中中正正确确的的是是_。A理理论论上上，遮遮光光条条的的宽宽度度越越窄窄，遮遮光光条条通通过过光光电电门门的的平均速度越接近瞬时速度平均速度越接近瞬时速度B牵引滑块的细绳应与导轨平行牵引滑块的细绳应与导轨平行C需需要要考考虑虑托托盘盘和和砝砝码码受受到到的的空空气气阻阻力力对对实实验验结结果果产产生的影响生的影响D托托盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m必必须须远远小小于于滑滑块块、遮遮光光条条和和拉力传感器的总质量拉力传感器的总质量M(3)不计空气阻力，已知重力加速度不计空
13、气阻力，已知重力加速度g和实验测得的物理和实验测得的物理量，根据量，根据“mgFma”，可以计算托盘和砝码的总质，可以计算托盘和砝码的总质量量m。若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码。若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为的总质量为m1；若考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘；若考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为和砝码的总质量为m2，则，则m1_m2(选填选填“大于大于”、“等于等于”、“小于小于”)。名师点拨名师点拨解答力学实验应注意的问题解答力学实验应注意的问题(1)文文字字表表述述类类填填空空题题：文文字字表表述述应应精精练练准准确确，用用物物理理书书面面用
14、用语语，切切记记不不可可用用生生活活用用语语，如如“平平衡衡摩摩擦擦力力太太狠狠了了”，“平衡摩擦力过了平衡摩擦力过了”等等。等等。(2)数数据据类类填填空空题题：数数据据要要准准确确，小小数数点点后后位位数数或或有有效效数字位数符合要求，需用科学记数法的用科学记数法。数字位数符合要求，需用科学记数法的用科学记数法。(3)表表达达式式类类填填空空题题：公公式式书书写写要要规规范范，要要符符合合物物理理规规律律。切切记记不不可可以以乱乱写写公公式式。表表达达式式后后不不要要带带单单位位，因因为为表达式中的字母符号都带有单位。表达式中的字母符号都带有单位。【题组训练题组训练】1某某小小组组为为了了
15、验验证证力力的的平平行行四四边边形形定定则则，设设计计了了如如图图616甲甲所所示示的的实实验验：在在一一个个半半圆圆形形刻刻度度盘盘上上安安装装两两个个可可以以沿沿盘盘边边缘缘移移动动的的拉拉力力传传感感器器A，B，两两传传感感器器的的挂挂钩钩分分别别系系着着轻轻绳绳，轻轻绳绳的的另另一一端端系系在在一一起起，形形成成结结点点O，并并使使结结点点O位位于于半半圆圆形形刻刻度度盘盘的的圆圆心心。在在O点点挂挂上上重重G2.00 N的的钩钩码码，记记录录两两传传感感器器A、B示示数数F1、F2及及轻轻绳绳与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角1、2，用用力力的的图图示示法法即即可可验验证证力力的平行四
16、边形定则。的平行四边形定则。图图616(1)当当F11.00 N、F21.50 N，145、230时时，请请在在图图乙乙中中用用力力的的图图示示法法作作图图，画画出出两两绳绳拉拉力力的的合合力力F，并求出合力，并求出合力F_N。(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)(2)该该组组同同学学在在实实验验中中，将将传传感感器器A固固定定在在某某位位置置后后，再再将将传传感感器器B从从竖竖直直位位置置的的P点点缓缓慢慢顺顺时时针针旋旋转转，得得到到了了一一系系列列B传传感感器器的的示示数数F2和和对对应应的的角角度度2，作作出出了了如如图图丙丙所所示示的的F22图图象象，由由图图丙丙可可知知A传
17、传感感器器所所处处位位置置的角度的角度1_。2(2018潍坊模拟潍坊模拟)利用如图利用如图617甲所示的装置验甲所示的装置验证机械能守恒定律：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，证机械能守恒定律：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上端固定有轻质定滑轮，导轨上端固定有轻质定滑轮，A处固定一光电门。带遮处固定一光电门。带遮光片的滑块质量为光片的滑块质量为M，置于导轨上的，置于导轨上的B处，通过轻绳跨处，通过轻绳跨过定滑轮与质量为过定滑轮与质量为m的小球相连，使轻绳伸直，小球与的小球相连，使轻绳伸直，小球与滑块由静止释放，滑块向上运动，重力加速度为滑块由静止释放，滑块向上运动，重力加速度为g。(1)用
18、游标卡尺测量遮光片的宽度用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图乙所示，结果如图乙所示，由此读出由此读出d_mm。图图617(2)某次实验测得导轨倾角为某次实验测得导轨倾角为，B到光电门的距离为到光电门的距离为x，遮光片经过光电门时的挡光时间为，遮光片经过光电门时的挡光时间为t，滑块从，滑块从B到到A过过程中程中m和和M组成系统的动能增量为组成系统的动能增量为Ek_，系，系统的重力势能减少量为统的重力势能减少量为Ep_，在误差允许的，在误差允许的范围内，若范围内，若EkEp，则可认为系统的机械能守恒。，则可认为系统的机械能守恒。(用题目中字母表示用题目中字母表示Ek和和Ep)例例4现要通过实验验
19、证机械能守恒定律。实验装置现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图如图618所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为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，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的B点点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用。用d表示表示A点到导轨底端点到导轨底端C点的距离，点的距离，
20、h表示表示A与与C的高的高度差，度差，b表示遮光片的宽度，表示遮光片的宽度，s表示表示A、B两点间的距离，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将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的点时的瞬时速度。用瞬时速度。用g表示重力加速度，完成下列填空和作图：表示重力加速度，完成下列填空和作图：考点三用图象法处理实验数据考点三用图象法处理实验数据图图61812345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104 s2)1.481.952.412.923.39图图619(2)描点及作直线见图。描点及作直
21、线见图。规律总结规律总结用图象法处理实验数据的六个要求用图象法处理实验数据的六个要求图图象象法法是是物物理理实实验验中中广广泛泛应应用用的的处处理理实实验验数数据据的的方方法法，以下为作图的规则：以下为作图的规则：(1)作作图图一一定定要要用用坐坐标标纸纸，坐坐标标纸纸的的大大小小要要根根据据有有效效数数字的位数和结果的需要来定；字的位数和结果的需要来定；(2)要要标标明明轴轴名名、单单位位，在在轴轴上上每每隔隔一一定定的的间间距距按按有有效效数字的位数标明数值；数字的位数标明数值；(3)图图上上的的连连线线不不一一定定通通过过所所有有的的数数据据点点，应应尽尽量量使使数数据点合理地分布在线的
22、两侧，且线要细；据点合理地分布在线的两侧，且线要细；(4)作作图图时时常常通通过过选选取取适适当当的的坐坐标标轴轴使使图图线线线线性性化化，即即“变曲为直变曲为直”。(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。(6)明确图象的斜率、截距的物理意义。明确图象的斜率、截距的物理意义。 【题组训练题组训练】利利用用如如图图6110甲甲所所示示装装置置做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长的的关关系系的的实实验验”。所所用用的的钩钩码码每每只只的的质质量量为为30 g。实实验验中中，先先测测出出不不挂挂钩钩码码时时弹弹簧簧的的自自然然长长度度，再再
23、将将4个个钩钩码码逐逐个个加加挂挂在在弹弹簧簧下下端端，每每次次挂挂完完钩钩码码待待弹弹簧簧稳稳定定后后依依次次测测出出相相应应的的弹弹簧簧总总长长度度，并并将将数数据据填填在在下下表表中中。弹弹力力始终未超过弹性限度，取始终未超过弹性限度，取g10 m/s2，试完成下列问题：，试完成下列问题：记录数据数据组12345钩码总质量量(g)0306090120弹簧簧总长(cm)6.007.118.209.3110.40图图6110(1)请请在在如如图图乙乙所所示示坐坐标标系系中中作作出出弹弹簧簧弹弹力力大大小小F跟跟弹弹簧总长度簧总长度x之间的函数关系的图象。之间的函数关系的图象。(2)由由图图象
24、象乙乙求求得得该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k_N/m。(保留两位有效数字保留两位有效数字)(3)某某同同学学直直接接利利用用表表中中的的实实验验数数据据，作作出出了了如如图图丙丙所所示示的的钩钩码码质质量量m跟跟弹弹簧簧总总长长度度x之之间间的的函函数数关关系系的的图图象象，那那 么么 该该 图图 象象 斜斜 率率 所所 表表 示示 的的 物物 理理 意意 义义 是是_。解析解析(1)弹簧受的拉力为钩码的重力，每次实验弹簧弹簧受的拉力为钩码的重力，每次实验弹簧所受到的拉力所受到的拉力F如下表所示：如下表所示：记录数据组记录数据组12345钩码总质量钩码总质量(g)0306090120弹簧所
25、受的拉力弹簧所受的拉力F/N0.00.30.60.91.2答案答案(1)如图所示如图所示【必记要点必记要点】考点四力学创新实验设计考点四力学创新实验设计例例5(2018石家庄模拟石家庄模拟)某同学用如图某同学用如图6111甲所甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在长木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括固定在长木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置。释放弹片可将硬币以某一支架、弹片及弹片释放装置。释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩初速度弹出。已知一元硬币和五角硬币
26、与长木板间动摩擦因数相同。主要实验步骤如下：擦因数相同。主要实验步骤如下： 将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的适当位置取一点当位置取一点O，测出硬币停止滑动时硬币右侧到，测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，重复多次，取该距离的平均值记为多次，取该距离的平均值记为x1，如图乙所示；，如图乙所示；将五将五角硬币放在长木板上，使其左侧位于角硬币放在长木板上，使其左侧
27、位于O点，并使其直径点，并使其直径与中心线重合。按步骤与中心线重合。按步骤从同一位置释放弹片，重新弹从同一位置释放弹片，重新弹射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时与两硬币碰后停止滑行时与O点距离的平均值点距离的平均值x2和和x3，如，如图丙所示。图丙所示。图图6111(1)为为完完成成该该实实验验，除除长长木木板板，硬硬币币发发射射器器，一一元元及及五五角角硬硬币币，刻刻度度尺尺外外，还还需需要要的的器器材材有有_。(2)实实验验中中还还需需测测量量的的物物理理量量有有_，验验证证动动量量守守恒恒定定律律的的表表达
28、达式式为为_(用用测测量量物理量对应的字母表示物理量对应的字母表示)。【题组训练题组训练】1(2018烟烟台台模模拟拟)为为了了测测量量木木块块与与木木板板间间的的动动摩摩擦擦因因数数，某某小小组组使使用用DIS位位移移传传感感器器设设计计了了如如图图6112甲甲所所示示实实验验装装置置，让让木木块块从从倾倾斜斜木木板板上上一一点点A由由静静止止释释放放，位位移移传传感感器器可可以以测测出出木木块块到到传传感感器器的的距距离离。位位移移传传感感器器连连接接计计算算机机，描描绘绘出出滑滑块块相相对对传传感感器器的的位位移移x随随时时间间t的变化规律如图乙所示。的变化规律如图乙所示。图图6112(
29、1)根根据据上上述述图图线线，计计算算0.4 s时时木木块块的的速速度度v_ m/s，木木块块加加速速度度a_ m/s2(结结果果均均保保留留两两位位有有效数字效数字)。(2)为为 了了 测测 定定 动动 摩摩 擦擦 因因 数数 ， 还还 需需 要要 测测 量量 的的 量量 是是_(已已知知当当地地的的重重力力加加速速度度g)；得得出出表表达达式式是是_。解析解析(1)根据某段时间内的平均速度等于这段时间内根据某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的瞬时速度，得中点时刻的瞬时速度，得0.4 s末的速度为：末的速度为：2(2018安阳二模安阳二模)如图如图6113甲所示是某同学探究甲所示是某
30、同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。处由静止释放。图图6113(1)该该同同学学用用游游标标卡卡尺尺测测量量遮遮光光条条的的宽宽度度为为d，如如图图乙乙所所示，则示，则d_mm。(2)实实验验时时，将将滑滑块块从从A位位置置由由静静止止释释放放，由由数数字字计计时时器器读读出出遮遮光光
31、条条通通过过光光电电门门B的的时时间间t，若若要要得得到到滑滑块块的的加加速速度度，还还需需要要测测量量的的物物理理量量是是_。解解析析(1)由由图图知知第第5条条刻刻度度线线与与主主尺尺对对齐齐，d2 mm50.05 mm2.25 mm。(2)实实验验时时，将将滑滑块块从从A位位置置由由静静止止释释放放，由由数数字字计计时时器器读读出出遮遮光光条条通通过过光光电电门门B的的时时间间t，滑滑块块经经过过光光电电门门时时的的瞬瞬时时速速度度可可近近似似认认为为是是滑滑块块经经过过光光电电门门的的平平均均速速度度。根根据据运运动动学学公公式式得得若若要要得得到到滑滑块块的的加加速速度度，还还需需要要测测量量的物理量是遮光条到光电门的距离的物理量是遮光条到光电门的距离L。(3)如图所示如图所示
