高一物理實驗專題

1、 學(xué) 科物理版 本人教版 期 數(shù)024年 級高一編稿老師張旗幟審稿教師【同步教育信息】一. 本周教學(xué)內(nèi)容實驗專題（一）長度的測量1. 實驗?zāi)康模簩W(xué)會使用刻度尺，游標(biāo)卡尺測量物體的長度。2. 刻度尺（直尺）最小分度值，量程不等，常用的有鋼板尺，鋼卷尺，直尺。注意：測量時刻度尺緊貼被測物，眼睛正對刻度線讀數(shù)、零刻線損壞，選其它清晰刻線作起點，長度是兩讀數(shù)之差。3. 游標(biāo)卡尺（1）結(jié)構(gòu)：主尺、測量爪、測深尺，游標(biāo)尺等。（2）原理：主尺的最小分度為。游標(biāo)尺上有幾個分度它們的總長度等于，游標(biāo)尺的每個分度比主尺的最小分度相差，常用有10分度、20分度、50分度，所以其精度相應(yīng)的是、。（3）使用（操作）：根

2、據(jù)測量內(nèi)容選對應(yīng)的測量部件。（4）讀數(shù)：分兩步進(jìn)行。首先讀主尺上毫米值的整數(shù)，然后讀游標(biāo)讀數(shù)，把兩次讀數(shù)統(tǒng)一單位后相加即是被測量值。（5）注意事項：游標(biāo)卡使用前，先認(rèn)尺包括認(rèn)量程看精度，讀數(shù)時一般不估讀。測量外尺寸時，應(yīng)把外測爪先張大些，然后收攏把被測物卡住。不要用卡尺測過于粗糙物體，以免卡尺損壞。（6）誤差分析：一般是選正對刻線時產(chǎn)生誤差，取未對正線對稱的兩條線中間一條刻線讀數(shù)，如圖中讀數(shù)應(yīng)按b這條線讀數(shù)。（二）驗證平行四邊形定則1. 實驗?zāi)康尿炞C互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則2. 實驗原理（1）兩個力F1、F2的作用效果與一個力的作用效果相同：使像皮繩在某一方向伸長一定的（相同）長

3、度。（2）以F1、F2為鄰邊作平行四邊形求出F1、F2的合力F，在誤差允許的范圍內(nèi)比較與F。如果在誤差允許的范圍內(nèi)與F相同，就驗證了兩個力合成時遵循平行四邊形定則。3. 實驗器材方木板一塊；白紙；圖釘（若干）；橡皮條；細(xì)繩套（兩個）；彈簧秤（兩只）；三角板；刻度尺；鉛筆。4. 實驗條件為使橡皮繩有較明顯的伸長，同時彈簧測力計有較大的示數(shù)，兩測力計所拉線繩之間的夾角不宜過大和過小，一般在60°120°之間較合適。5. 主要測量量用兩個測力計拉線繩，使橡皮條伸長，繩的結(jié)點到達(dá)O點，記錄此時兩個測力計的數(shù)值F1和F2及兩個力的方向；用一只測力計重新將結(jié)點拉到O點，記錄此時F的大小

4、和方向。6. 實驗步驟（1）用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方板上。（2）用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端固定拴上兩個細(xì)繩套。（3）用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點達(dá)到O點。（如圖所示）用鉛筆記下O點的位置及兩條細(xì)繩套的方向，并分別記錄兩彈簧秤的讀數(shù)F1和F2。（4）用鉛筆和刻度尺從力的作用點（位置O）沿兩條細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出F1、F2的圖示，然后，以F1、F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，即為合力F的圖示。（5）只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下細(xì)繩套的方向和彈簧秤

5、的讀數(shù)，用刻度尺從O點按選定的（相同）標(biāo)度沿記錄的方向作出的圖示。（6）比較力與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向，看在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相同。（7）改變兩力F1、F2的大小和方向，再重復(fù)實驗兩次，從實驗結(jié)果中得出結(jié)論。7. 數(shù)據(jù)記錄與處理（1）記錄： 物理量次數(shù)F1（N）F2（N）合力F（N）F（N）123（2）處理：用作圖法比較F與的大小和方向。8. 注意事項（1）使用彈簧秤前，應(yīng)將彈簧秤水平放置，然后檢查、矯正零點，并應(yīng)了解彈簧秤的量程、單位和精度（最小刻度），讀數(shù)時視線要正對刻度。（2）本實驗中，為減少實驗誤差，應(yīng)選用規(guī)格相同的彈簧秤，且要對其性能進(jìn)行檢驗，具體方法是：將兩

6、彈簧秤的自由端鉤在一起，沿水平方向拉伸，若兩彈簧秤的讀數(shù)一樣，即可選用，否則，不可選。（3）使用彈簧秤測拉力時，拉力必須沿彈簧秤的軸線方向。在實驗中彈簧秤、橡皮條、細(xì)繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi)，要防止彈簧秤卡殼、彈簧秤或橡皮條與紙面產(chǎn)生摩擦。（4）使用彈簧秤測力時，拉力應(yīng)適當(dāng)?shù)卮笮詼p小誤差，但拉伸不要超過量程。（5）選用的橡皮條應(yīng)富有彈性，能發(fā)生彈性形變，不能選用老化了的橡皮條，實驗時，一方面，緩慢地將橡皮條拉伸到預(yù)定的長度，看它能否滯縮縮回到原長；另一方面，用一個彈簧秤多次拉伸相同的長度，看彈簧秤的讀數(shù)是否相同。（6）同一次實驗中，橡皮條拉伸后結(jié)點的位置O必須保持不變。（7）作力的

7、圖示時，標(biāo)度不宜過小，應(yīng)盡可能使圖畫得大些，但不能超出紙外。9. 誤差分析實驗中誤差的來源有彈簧秤的精度誤差和兩只彈簧秤規(guī)格不嚴(yán)格相同造成的誤差、讀數(shù)不準(zhǔn)造成的誤差和作圖不準(zhǔn)確帶來的誤差等等。另外，實驗中彈簧秤與板面不嚴(yán)格平行和彈簧秤卡殼以及彈簧秤或橡皮條與紙面產(chǎn)生摩擦等等。兩個分力F1、F2間的夾角越大，用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差越大，所以實驗中兩個分力的夾角不要太大，誤差只能減小不能消除，實驗中要嚴(yán)格遵循實驗操作規(guī)程，以減小實驗誤差，實驗中若用一只彈簧秤可以減小由于兩只彈簧秤規(guī)格不同而造成的誤差。（三）研究勻變速直線運動1. 實驗?zāi)康模?）掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法

8、。（2）測定勻變速直線運動的加速度。（3）會用逐差法計算物體運動的加速度。2. 實驗原理測定物體做勻變速直線運動最基本的是測出位移和時間的關(guān)系，運用勻變速直線運動的規(guī)律，對紙帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖實41所示，、是相鄰兩計數(shù)點間的距離，是兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差，即，T是兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔且T= 0.02n秒（n為兩計數(shù)點間的間隔數(shù)）由運動學(xué)公式：圖實41 得T是恒量。當(dāng)a為恒量時，也為恒量，即做勻變速直線運動的物體的必為恒量，它是判斷物體是否做勻變速直線運動的必要條件。若物體做初速度為零的勻加速直線運動，其判斷條件是：A. 恒量；B. （為開始運動到第一個計數(shù)點之間的距離）。3.

9、實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、低壓交流電源、小車、細(xì)繩、一端附有滑輪的長木板、刻度尺、鉤碼、兩根導(dǎo)線。4. 實驗步驟（1）把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路；再把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面。實驗裝置見圖實42。圖實42（2）把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，換上新紙帶，重復(fù)三次。（3）選取一條點跡清晰的紙帶，舍掉開頭的比較密集的點。確定好記數(shù)起點。每隔取一個記數(shù)點，并依次標(biāo)

10、明0，1，2，3如圖實43所示，用刻度尺測量兩相鄰記數(shù)點間距離，并把測量結(jié)果填入記錄表格中。圖實43（4）根據(jù)測量結(jié)果，用逐差法求出加速度、的值，然后計算出其平均值，它就是小車做勻變速直線運動的加速度。5. 數(shù)據(jù)記錄及處理（1）記錄：記數(shù)點位移位移差加速度123456小車做勻變速直線運動的加速度 。（2）處理：利用逐差法處理紙帶數(shù)據(jù)求物體運動的加速度。 若所選記數(shù)點為0，1，2，6。則，故物體運動的加速度 若所選記數(shù)點為0，1，2，3，4，則 若所選記數(shù)點0，1，25，則舍去，加速度利用vt圖象求物體運動的加速度。 先由求出打第n點時的瞬時速度。 再作出vt圖象，圖線的斜率即為物體運動的加速度

11、。6. 注意事項（1）應(yīng)調(diào)整使細(xì)繩與木板平行，小車運動要平穩(wěn)。（2）選用合適的鉤碼，使小車的加速度適當(dāng)大一些，可以減小長度的測量誤差。加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出78個計數(shù)點為宜。（3）要在鉤碼（或沙桶）落地處放置軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。（4）要在小車到達(dá)滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料檔塊，防止小車掉在地上或撞壞滑輪。（5）操作時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器穩(wěn)定打點后再釋放小車。（6）紙帶運動時不要讓紙帶與打點計時器的限位孔摩擦。（7）紙帶上所選取的記數(shù)點不宜太長，不要分段測量各段位移，應(yīng)一次性測量出各計數(shù)點到記數(shù)起點O之間的距離，讀數(shù)時估讀到毫米的下一位。（8）處理紙帶數(shù)據(jù)

12、時，應(yīng)注意，是連續(xù)相鄰相等的時間內(nèi)的位移，而不是各計數(shù)點到起點O的距離。7. 實驗誤差的來源與分析本實驗參與計算的量有S和T，因此誤差來源于S和T。當(dāng)調(diào)整好了打點計時器后，由于市電的頻率很穩(wěn)定，其誤差小于，所以可將打點時間誤差忽略不計。若測各個S時用最小分度為的刻度尺，其誤差一般不超過，若點子打得清晰而小，則誤差可小于，因此我們應(yīng)選擇點子打得小而清晰的紙帶。且要用最小分度的刻度尺估計到。并要求眼睛要正對點和刻度尺，以盡量減小誤差。另按逐差法處理數(shù)據(jù)求加速度的平均值其好處是各個數(shù)據(jù)都得到了利用。達(dá)到正負(fù)偶然誤差充分互相抵消的作用。如使計算結(jié)果更接近真實值。【典型例題】例1 用一把合格的游標(biāo)卡尺測

13、量某一物體的長度游標(biāo)尺的位置如圖實11所示，則物體的長度是多少？圖實11解析：被測物體的長度L等于主尺和游標(biāo)尺零刻度線之間的距離，也就是L = AC = AB + BC，其中AB在主尺上讀。為21mm；BC在游標(biāo)尺上讀，這是關(guān)鍵，可以這樣理解：游標(biāo)尺的零刻度線從B向后退零點幾毫米，游標(biāo)尺的第幾條刻度線就與主尺上的某一條刻度線重合，就讀作零點幾毫米；在圖實11中BC = 0.7mm，所以L=AC= AB +BC= 21mm + 0.7mm = 21.7mm。例2 如圖實12所示，用10分度的游標(biāo)量尺測量一根金屬圓管的內(nèi)徑和外徑時，長尺上的游標(biāo)位置分別如圖所示，則這根金屬圓管的內(nèi)徑讀數(shù)是 mm，外

14、徑讀數(shù)是 mm，管壁厚度是 mm。圖實12解析：因為10分度游標(biāo)長尺的準(zhǔn)確度為0.1mm，對圖，從主尺上讀得99.0 mm，而游標(biāo)尺的4個小格與主尺上的10.3cm處恰好對齊，所以小數(shù)部分為，故此金屬管的內(nèi)徑為：同理，由圖，從主尺上讀得整數(shù)部分為102mm而游標(biāo)尺的第7個小格與主尺上的刻度對齊，所以小數(shù)部分為故金屬園管外徑D為：值得注意的是：如果以厘米為單位記錄數(shù)據(jù)，一定要先按毫米為單位讀出數(shù)據(jù)然后再改寫為以厘米為單位，改寫后的數(shù)據(jù)有效數(shù)字不變。鋼管壁厚度是例3 請根據(jù)“互成角度的共點力合成”的實驗，寫出相應(yīng)的實驗步驟： 解析：（1）在水平放置的木板上，固定一張白紙。（2）把橡皮筋的一端固定在

15、O點，另一端拴兩根帶套的細(xì)線。細(xì)線和橡皮筋的交點叫做結(jié)點。（3）在紙面離O點比橡皮筋略長的距離上標(biāo)出A點。（4）用兩個彈簧秤分別沿水平方向拉兩個繩套，把結(jié)點拉至A點，記下此時兩力F1和F2的方向和大小。（5）改用一個彈簧秤沿水平方向拉繩套，仍把結(jié)點拉至A點，記下此時力F的方向和大小。（6）拆下彈簧秤和橡皮筋。（7）在A點按同一標(biāo)度尺，作F1、F2、F力的圖示。（8）利用平行四邊形定則作F1、F2的合力。（9）比較和F的大小和方向并得出結(jié)論。例4 在該實驗中，采取下列哪些方法和步驟可減少實驗誤差？（ ）A. 兩個分力F1、F2間的夾角要盡量大些。B. 兩個分力F1、F2的大小要盡量大些。C. 拉

16、橡皮條的細(xì)繩要稍長一些。D. 實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度。解析：本實驗為了減少實驗誤差對F1和F2的夾角要適當(dāng)，為了減少摩擦和測量誤差，栓皮條的細(xì)繩要稍長一些，實驗中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度。所以，本題的正確選項應(yīng)為：B、C、D。本題主要考查驗證平行四邊形定則的注意事項和誤差分析，對這一部分正是我們學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，因此，必須注意一些這種類型的題目。例5 在互成角度的兩個力的合成實驗中，除其他器材外，只有一個彈簧秤，能完成該實驗嗎？解析：本題意在考查實驗的辨證思維，能完成實驗，具體步驟是： 把兩條細(xì)線中一條細(xì)線與彈簧秤連接，然后同時拉這兩條

17、細(xì)線，使橡皮條的一端伸長到O點，記下兩條線的方向和彈簧秤的示數(shù)F1。 放開橡皮條后，將彈簧秤連接到另一個細(xì)線上，再同時拉到O點，使兩條細(xì)線位于記錄的方向上，讀出彈簧秤的示數(shù)F2。 選定標(biāo)度，作出兩力的圖示求出合力F。 用一只彈簧秤拉到同一位置，記下秤的示數(shù)和方向，作出圖示。 比較F和的方向和大小。例6 某同學(xué)在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的A、B、C、D等幾條較為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、3、4、5，如圖實44所示甲、乙、丙三段紙帶，分別是從三條不同紙帶上撕下的。（1）在甲、乙、丙

18、三段紙帶中，屬于紙帶A的是 。 A 甲 乙 丙圖實44（2）打A紙帶時，物體的加速度大小是 。解析：因為物體做勻加速直線運動，而紙帶與物體相連接即紙帶描寫了物體的勻加速直線運動。由A得： 顯然，。因為在勻加速直線運動中，相對相等時間內(nèi)的位移差是一個值，即：所以有：而故有：解得：，即4、5質(zhì)點間的距離應(yīng)為。顯然，在甲、乙、丙三段紙帶中，屬于紙帶A的是：乙。依據(jù)而，解得：即：（1）應(yīng)填：乙 （2）應(yīng)填：例7 在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的即時速度如下表所示計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應(yīng)時刻（s）0.10.20.30.40.50.6經(jīng)計數(shù)點時速度（m/s）44.062.081

19、.0100.0110.0168.0為了算出加速度，合適的方法是（ ）A. 根據(jù)任二個計數(shù)點的速度，用公式算出加速度。B. 根據(jù)數(shù)據(jù)畫出vt的圖象，量出傾角，由公式算出加速度。C. 根據(jù)數(shù)據(jù)畫出vt圖象，在圖線上取二個相距較遠(yuǎn)的點，由圖象得出其對應(yīng)坐標(biāo)用公式算出加速度。D. 依次用相鄰數(shù)點的v、t值算出加速度值，然后取各加速度的平均值。解析：方法A只用二組數(shù)據(jù)偶然誤差大，方法D實際上只用第1組數(shù)據(jù)和第6組數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)都沒有用到，偶然誤差較大，而方法B也是不妥的，因物理學(xué)的圖象中，縱橫坐標(biāo)的標(biāo)度往往不同其斜率不等于傾角的正切值，故答案為C?！灸M試題】1. 用如圖實15（a）所示的卡尺測量圖（b

20、）所示的工件（為有底圓筒）所用材料的體積，需用外測爪測量工件的 ；用內(nèi)測爪測量工件的 ；用測腳測量工件的 ，然后進(jìn)行計算。（a）（b）圖實152. 某同學(xué)用50分度游標(biāo)卡尺測量某個工件長度時，觀察到游標(biāo)卡尺上最后一個刻度剛好與主尺上的6.2cm刻線對齊，則該工件長度 cm，此時游標(biāo)尺上的第30條刻線所對應(yīng)的主尺刻度值為 cm。3. 通常用的游標(biāo)卡尺，在游標(biāo)尺上有20個小的等分刻度，總長為19mm，用這樣的一把沒有零誤差的游標(biāo)卡尺測量某一物體的長度時，游標(biāo)部分的放大圖如圖實17所示，該物體的長度是 mm。圖實174. 有一種游標(biāo)卡尺，它的游標(biāo)尺有50個等分刻度，總長度等于49mm。用這樣的一把沒

21、有零誤差的游標(biāo)卡尺測量某一物體的長度時，游標(biāo)部分的放大圖如圖實18所示，該物體的長度是 mm。圖實185. 一把有零誤差的游標(biāo)卡尺的左右兩測量爪并攏時的情況如圖實19所示，用這樣的一把游標(biāo)卡尺測量某一物體的長度時游標(biāo)尺的位置如圖實110所示，該物體的長度是 cm。 圖實19 圖實1106. 仔細(xì)觀察游標(biāo)卡尺，判斷下述說法正確的是（ ）A. 左、右測量爪和深度尺是一個整體，使用游標(biāo)卡尺時它們同時移動B. 右測量爪和深度尺是一個整體，使用游標(biāo)卡尺時它們同時移動C. 左、右測量爪間的距離，也等于深度尺伸出的長度D. 使用游標(biāo)卡尺測量物體的長度時，被測物體的長度等于主尺零刻度線和游標(biāo)尺零刻度線之間的距

22、離7. 做驗證力的平行四邊形定則實驗時，除了長木板、白紙、圖釘、細(xì)繩套、橡皮條、鉛筆和刻度尺外，還需要的器材有 。8.（1）下面的實驗中要用到彈簧秤，關(guān)于彈簧秤的下列方法中正確的是（ ）A. 測量時應(yīng)注意不能超過它的量程B. 測量前應(yīng)首先調(diào)整零點C. 拉彈簧秤的力的方向必須與彈簧秤的軸線重合D. 彈簧秤的刻度是不均勻的（2）如圖實24所示的（a）、（b）兩圖表示用同一套器材測量鐵塊P與長金屬板間的滑動摩擦力的兩種不同方法。（a）圖使金屬板靜止在水平桌面上，用手通過彈簧秤向右用力F拉P，使P向右運動；（b）圖把彈簧秤的一端固定在墻上，用力F水平向左拉金屬板，使金屬板向左運動，則鐵塊P與金屬板間的

23、滑動摩擦力的大小是 N。 （a） （b）圖實249. 如圖實25所示是兩位同學(xué)在做本實驗時得到的結(jié)果，可以判定，其中 圖的實驗結(jié)果符合實驗事實。 （a） （b）圖實2510. 下面列出的措施中，能有利于改進(jìn)本實驗結(jié)果的是（ ）A. 橡皮條彈性要好，拉到O點時，拉力要適當(dāng)大些。B. 兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些。C. 拉橡皮條時，橡皮條，細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近且平行于木板面D. 拉橡皮筋的繩套要細(xì)，要稍長些。11. 圖實26所示，用A、B兩個彈簧秤拉橡皮條的D端（O端固定），當(dāng)D端到達(dá)E處時，（），然后保持A的讀數(shù)不變，角由圖中所示的值逐漸變小時，要使D端仍在E處，可采用的辦法是（ ）A.

24、增大B的讀數(shù)，減少角 B. 減小B的讀數(shù)，減小C. 減小B的讀數(shù)，增大角 D. 增大B的讀數(shù)，增大角圖實2612. 如圖實27所示，在共點力合成實驗中，橡皮筋一端固定，另一端連接兩個彈簧秤，分別用力F1、F2拉兩個彈簧秤，使兩端拉至O點，若要使這端始終位于O點，但使F2大小不變的沿順時針轉(zhuǎn)過一小角度，相應(yīng)的使F1的大小及圖中的變動可能的是（ ）A. 增大F1的同時增大角 B. 增大F1的同時保持角不變C. 減小F1的同時減小角 D. 增大F1的同時減小角圖實2713. 在驗證共點力合成的實驗中，若測F1時彈簧與其外殼發(fā)生摩擦，則導(dǎo)致F1和F2的合力F的誤差，此誤差F與真實值相比，F(xiàn)的大小偏 。

25、14. 驗證力的合成的實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點，以下操作中錯誤的是（ ）A. 同一次實驗中，O點的位置可以變動。 B. 實驗中，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤的刻度。C. 實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條拉到O點。D. 實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧秤間的夾角必須取90°，以便于計算出合力的大小。15. 如圖實46所示，在練習(xí)使用打點計時器實驗中，在紙帶上選取的五個計數(shù)點，則從紙帶上分析可知（數(shù)據(jù)單位：cm，每計數(shù)點間有4個點沒有畫出） 。A. 小車做的是勻加速直線運動，加速度為。B. 小車在C點的即時速度為。C. 小車在B、D段的平均速度為。D. 小車在E點的即時速度為。圖實4616. 打點計時器所用電源為 ，當(dāng)電源頻率為50H