2016届高考物理第二轮知识点复习教学案23

专题五 物理实验 第12讲 力学实验

考什么

1．基本力学测量仪器、仪表的使用；

2．应用打点计时器测物体的速度、加速度的方法； 3．各类力学实验的原理和步骤；

4．控制变量法、图象法、逐差法、倒数法等。 怎么考

1．以打点纸带的分析为载体，考查有关速度、加速度分析的实验，以填空题为主；

2．以教材实验为基础，结合光电门、频闪照相和现代科技生活，考查实验分析、设计能力；

3．以实验数据的处理和误差分析为载体，考查学生分析评估能力。

怎么办

1．强化基本仪器使用、读数方面的训练； 2．熟练掌握教材实验的原理、步骤；

3．领会控制变量法、逐差法等在实验操作和数据处理中的作用；

4．加强实验选取、实验情景与实验原理之间的因果逻辑推理；

5．领会怎样减小实验误差的方法。

对应学生用书P087

一、误差和有效数字 1．误差

(1)定义：带有一位不可靠数字的近似数字。有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源。

(2)从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字。

二、力学实验

1．验证性实验：

验证力的平行四边形定则，验证牛顿运动定律，验证机械能守恒定律。

2．探究性实验：探究弹力与弹簧伸长的关系，探究动能定理。 3．两种实验过程的比较

一、长度的测量

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

数＋可动刻度读数(含估读)×0.01 mm 。

二、实验数据的处理方法

1．列表法：在记录和处理数据时，为了简单而明显地表示出有关物理量之间的关系，可将数据填写在适当的表格中，即为列表法。

2．平均值法：把在同一状态下测定的同一个物理量的若干组数据相加求和，然后除以测量次数。

3．作图法：用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均值的效果。由图线的斜率、截距、包围的面积等可以研究物理量之间的关系。

对应学生用书P088

1 基本仪器的原理和使用

以实验中的填空为主，主要考查千分尺、游标卡尺等基本仪器的读数和使用。

答案91.600.6750

解析由题可知，游标卡尺是20分度，精度是0.05毫米，在甲图中可看到游标尺上第0刻线的左侧主尺刻度为9.1 cm，而不是游标尺边缘左侧的9 cm，游标尺上第12条刻线与主尺上某刻度对齐，所以某工件的长度L＝91 mm＋12×0.05 mm＝91.60 mm。

从固定刻度上读出整毫米数为6 mm，半毫米数为0.5 mm，可动刻度与固定刻度中心线对齐的格数为25.0格(最后一位是估读，不能省略)，所以螺旋测微器的示数为：6 mm＋0.5 m＋25.0×0.01 mm＝6.750 mm＝0.6750 cm。

拓展提升

游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题

(1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位。20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位。

(2)游标卡尺在读数时先确定主尺的分度(一般是1 cm，即10 mm)，把数据读成以毫米为单位的。先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。游标卡尺读数不估读。

(3)不要把游标尺的边缘当成零刻度，而把主尺的刻度读错。

(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，由可动刻度的0刻度线位置判定；要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即结果若用mm做单位，则小数点后必须保留三位数字。

类题演练

1．[2015·合肥质检](1)图甲是用游标卡尺测量某金属圆筒外径时的示数，可读出该圆筒外径为________cm。

(2)图乙是用螺旋测微器测量某金属棒直径时的示数，可读出该金属棒直径为________mm。

答案(1)2.500(2)2.823(2.822～2.825均对)

解析(1)游标卡尺主尺读数为24 mm,50分度游标卡尺的精确度为0.02 mm，游标尺第50条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为1.00 mm，所以该圆筒外径测量值为25.00 mm＝2.500 cm。(2)螺旋测微器固定刻度部分读数为2.5 mm，可动刻度部分最小分度值为0.01 mm，可动刻度部分读数为32.3×0.01 mm＝0.323 mm，因此金属棒的直径测量值为2.823 mm。

2. 在一次实验中，张华同学用螺旋测微器测某长方体工件的厚度如图所示，根据图示可判断其厚度为________mm，该学生用下列某种仪器测得该工件的宽度为1.275 cm。则该同学所用的仪器可能是________。(将正确答案的序号填在横线上)

①螺旋测微器②10分度游标卡尺③20分度游标卡尺④50分度游标卡尺

答案 1.700③

解析螺旋测微器固定刻度部分读数为1.5 mm，可动刻度部分最小分度值为0.01 mm，可动刻度部分读数为1.700 mm。若用某种仪器测出的工件的宽度为1.275 cm＝12.75 mm，由于以毫米为单位，小数点后有两位有效数字，测量仪器不可能是①螺旋测微器和②10分度的游标卡尺，又由于最后一位是5，只有20分度的游标卡尺最后一位才是0或5，所以应是③。

2以打点计时器或光电门为计时工具的力学实验

主要考查实验原理、应用纸带求时间、速度、加速度或与速度、加速度有关的问题。

答案(1)AB BDE

(2)① 2.5 m/s 2(2.3～2.7 m/s 2均可)

解析 (1)要采用落体法做“验证机械能守恒定律”实验，需要下落的重物A 和计时用的打点计时器B ；要做“探究加速度与力、质量关系”实验，需要研究对象小车D ，拉动小车的钩码E 及计时用的打点计时器B 。

(2)纸带①的加速度大小为a 1＝x 5＋x 4－(x 1＋x 2)

6T 2

＝

[(38.10－34.20)－(32.40－29.10)]×10－2

6×0.022

m/s 2＝2.5 m/s 2，纸带②的加速度大小为a 2＝x 5＋x 4－(x 1＋x 2)

6T 2

＝

[(35.90－32.35)－(30.65－27.40)]×10－2

6×0.022

m/s 2＝1.25 m/s 2，因此纸带①的加速度大，大小为2.5 m/s 2。

拓展提升

涉及打点计时器的实验中纸带的应用

新课标《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律。这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常见有以下三大应用：

(1)由纸带确定时间

要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt ＝0.02×5 s ＝0.1 s 。