2022年高考物理实验总复习.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理 高 考 物 理 实 验 总 复 习 (力、热)一、误差和有效数字 1误差 测量值与真实值的差异叫做误差;误差可分为系统误差和偶然误差两种;系统误差的特点是:在多次重复同一试验时,误差总是同样地偏大或偏小;偶然误差总是有时偏大, 有时偏小,并且偏大和偏小的机会相同; 减小偶然误差的方法,可以多进行几次测量,求出几次测量的数值的平均值(相关物理量间为线性关系时,往往利用 图象,用作出拟合直线的方法求平均值) ;这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值;2有效数字 带有一位不行靠数字的近似数字,叫做有效数字;
2、有效数字是指近似数字而言;只能带有一位不行靠数字(最终一位) ,不是位数越多越好;凡是用测量仪器直接测量的结果, 读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(牢靠 数字)后,再向下估读一位 (不行靠数字),这里不受有效数字位数的限制 (游标卡尺例外, 不 要求估读);间接测量的有效数字运算不作要求,运算结果一般可用二、考试大纲规定的同学试验 1长度的测量 (游标卡尺和螺旋测微器)游标卡尺 10 分度的游标卡尺; 游标上相邻两个刻度间的距离为23 位有效数字表示;0.9mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小 0.1mm;读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出 0.1毫米位的数值:游标的第
3、几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,0.1mm;0.1 毫米位就读几(不能读某) ;其读数精确到20 分度的游标卡尺;游标上相邻两个刻度间的距离为 0.95mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小 0.05mm;读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数,然后用游标读出毫米以下的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,毫米以下的读数就是几乘0.05毫米;其读数精确到 0.05mm;50 分度的游标卡尺;游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm,比主尺上相邻两个刻度间距离小 0.02mm;这种卡尺的刻度是特殊的,游标上的刻度值,就是毫米以下的读数;这种 卡尺的读数可以精确到 0.02mm;要留意:游标卡尺都
4、是依据刻线对齐来读数的,所以都不再往下一位估读;要知道主要构造的名称:主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉;螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm(在中线的上侧);可动刻度每旋转一圈测微螺杆前进 (或后退) 0.5mm;在可动刻度的一周上平均刻有50 条刻线,所以相邻两条刻线间代表0.01mm;- 1 -名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理读数时,从固定刻度上读取整、半毫米数,然后从可动刻 度上读取剩余部分 (由于是 10 分度,所以在 最小刻度后必需再估读一位
5、) ,再把两部分读数相加,得测量值; 要知道主要构造的名称: 以下的 -依次是:测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架;例读出以下游标卡尺测量的读数;3 4 cm547960 cm 7158 cm 0 5 10 510 20 01236012346800 解: 2.98cm 6.170cm 1.050cm 例读出以下螺旋测微器测量的读数;1030解: 0.641mm 10.294mm 0 5 10 252讨论匀变速直线运动纸带处理;从打点计时重视复打下的多条纸带中选点迹清晰的一条,舍掉开头比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开头点O,然后每 5 个点取一个计数点 A、B、C
6、、 (或者说每隔 4 个点取一个记数点),这样做的好处是相邻O s1 A s2 B s3 C 记数点间的时间间隔是0.1s,便于运算;测出相邻计数点间的距离 s1、s2、s3 利用 s1、s2、s3 可以运算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3 ,假如它们在答应的误差范畴内相等,就可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动;利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v:如vBs2s32 T利用纸带求被测物体的加速度a;详细来说又有 3 种方法:“ 逐差法” :从纸带上得到 6 个相邻相等时间内的位移,就as 4s 5s 69T2s 1s 2s 3- 2 -名师归纳
7、总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理利用任意两段相邻记数点间的位移求a:如asmnsn2mT利用 v-t 图象求 a:求出 A、B、C、D、E、F 各点的瞬时速度,画出 v-t 图线,图线的斜率就是加速度 a;例某同学在做“ 讨论匀变速直线运动” 试验时,从打下的如干纸带中选出了如下列图的一条(每两点间仍有 4 个点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离;打点计时器的电源频率为 50Hz;5.00 7.10 9.10 10.81 12.70 15.10 单位: cm t/s
8、O A B C D E F 由这些已知数据运算:该匀变速直线运动的加速度1.4 v/ms-1a=_m/s 2;与纸带上D 点相对应的瞬时速度v=_ 1.2 1.0 m/s;(答案均要求保留 3 位有效数字)0.8 解: 1.93m/s 2(用逐差法或图象法求;)1.19m/s 0.6 0.4 * 验证牛顿其次运动定律0.2 试验的系统误差的两个来源:用砂和砂桶的总重量O 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 代替小车受到的合力;由牛顿其次定律可知,由于砂桶也在做匀加速运动,因此砂和砂桶的总重量确定大于小车受到的实际拉力;只有在小车的总质量 M远大于砂和砂桶的总质量 m 时,才能使该系统误差足
9、够小; 没有考虑摩擦阻力的作用; 应当用平稳摩擦力的方法来排除这个系统误差;为讨论 a、F、m 三者的关系, 要利用“ 掌握变量法” ,分别讨论 a 与 F、 a 与 m 的关系;用图象法验证 aF、 am-1(后者必需用 a-m-1图象,不能用 a-m 图象)例如下列图,一打点计时器固定在斜面上端,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下;下图是打出的纸带的一段;已知打点计时器使用的沟通电 打点计时器频率为 50Hz,利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_;为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,仍需要测量的物理量有 _;用测得的量及加速度 a 表示阻力大小的计算式为 f=_;5.12
10、 5.74 6.37 6.98 7.60 8.24 8.85 9.47 解: 3.89m/s 2 小车质量 m;斜面上任意两点间距离3探究弹力和弹簧伸长的关系l 及这两点的高度差 h;mgh/l-ma 例在做探究弹力和弹簧伸长的关系的试验中,试验装置如图; 所用的每只钩码质量都是30g,先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5 个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次测出相应的弹簧- 3 -名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理总长度,将数据填在了下面的表中; (弹力始1.6 F/N x/10
11、-2m 终未超过弹性限度,取 g=9.8m/s 2)1.2 试依据这些试验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F 跟弹簧总0.8 长 L 之间的函数关系图线, 说明图线跟坐标0.4 轴交点的物理意义;砝码质量 g 0 30 60 O 2 4 6 120 8 10 12 150 90 弹簧总长 cm 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 弹力大小 N 上一问所得图线的物理意义是什么.该弹簧的劲度 k 是多大. 解:依据试验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上; 可以判定 F 和 L 间是一次 函数关系;画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上
12、的点匀称地分布在直线 两侧;该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长;图线的物理意义是说明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比;由kF可得xk=25N/m;* 图象在物理试验中有两种不同的用法;一种用在验证性试验中,如验证牛顿其次定律 中的 aF、 am-1;另一种用在探究性试验中, 这种情形下应由试验数据描点, 然后作出拟合 曲线;只有当拟合曲线为过原点的直线时,才能说所讨论的两个物理量成正比;例某组同学在探究性学习中挑选的课题是 “ 探究弹簧振子的振动周期 T 与振子质量 m 的关系” ,他们做了一个弹簧振子,依次选用6 个不同质量的小球作为振子,利用天平和秒表测得了对应的质量和周期的数据;
13、两位同学对同样的数据进行了不同的处理:甲同学做出 T-m 图象(如图1),看出图象很象开口向右的抛物线,因此判定 看出图象是过原点的直线, 因此判定 T 2T 2m;乙同学做出了 T 2-m 图象(如图 2),m;你认为他们的做法对吗?T 2 TA.甲的做法正确,乙的做法错误B.甲的做法错误,乙的做法正确C.甲、乙的做法都正确O 图 1 m O 图 2 m D.甲、乙的做法都错误解:在由 T-m 图象看出好象有 T 2m 关系后,必需再作 T2m 图象;由于直线和一次函数是一一对应的,而曲线与幂函数不是一一对应的;4验证力的平行四边形定就- 4 -名师归纳总结 - - - - - - -第 4
14、 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理原理是两只弹簧秤成角度拉橡皮条AB 和一只弹簧秤拉橡皮条 AB 的成效相同,这个成效就是指橡皮条的形变量(大小和方向)相同;在画力的图示时,必需有箭头、标度、刻度;a A O b 试验往往有肯定的偶然误差,只要用平行四边形定就B 求得的合力 F 和一只弹簧秤的拉力F/ 的图示大小和方向在误差答应的范畴内相同就可以了;c 例橡皮筋的一端固定在A 点,另一端栓上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为 0.1N 的弹簧测力计,沿着两个不同的方向拉弹簧测力计;当橡皮筋的活动端拉到 O
15、 点时,两根细绳相互垂直,如下列图;O 4 3012345N 这时弹簧测力计的读数可1从图中读出;由图可读2得两个相互垂直的拉力的3大 小 分 别 为 _N和N 4 _N;(只须读到 0.1N)在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力;解: 2.5N 和 4.0N 留意平行四边形中的实线、虚线的区分和箭头、标度、单位;5验证动量守恒定律 每次入射小球都应当从斜槽轨道的同一位置 开头自由下滑;(保证到斜槽末端时有相同的速度;)2重 垂 线O / O MPN被碰小球的位置必需与入射小球等高,其中心与斜槽末端的水平距离恰好是小球半径的倍;2r由于 v1、v1 /、v2 / 均为水平方向
16、,且两球的竖直下落高度相等,所以它们飞行时间相等,如 以该时间为时间单位,那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度; 在右图中分别用 OP、OM 和 O /N 表示;因此只需验证: m1 OP=m1 OM+m2 O /N-2r即可;必需以质量较大的小球作为入射小球(保证碰撞后两小球都向前运动)小球落地点的平均位置要用圆规来确定:用完可能小的圆把全部落点都圈在里面,圆心就 是落点的平均位置;所用的仪器有: 天平、刻度尺、 游标卡尺(测小球直径)、碰撞试验器、 复写纸、 白纸、重 锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规;如被碰小球放在斜槽末端,而不用支柱,那么两小球将不再同时落地,但两个小球都将
17、从斜槽末端开头做平抛运动,于是验证式就变为:m1 OP=m 1 OM+m 2 ON,两个小球的直径也不- 5 -名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 江都市仙城中学第四轮复习资料 中明整理需测量了(但仍须相等);这样做的好处是防止入射小球在飞行过程中遇到被碰小球的下方的小 柱上;例在“ 碰撞中的动量守恒” 试验中,仪器按要求安装好后开头试验,第一次不放被碰小球,其次次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分,在百纸上记录下重锤位置和各小球落点 的平均位置依次为 O、A、B、C,设入射小球和被碰小球的质量依次为 m1、m
18、2,就以下说法中 正确的有A.第一、二次入射小球的落点依次是A、BO A B C B.第一、二次入射小球的落点依次是B、AC.其次次入射小球和被碰小球将同时落地D. m1 AB= m2 OC 解:最远的 C 点肯定是被碰小球的落点,碰后入射小球的速度将减小,因此选 B;由于被碰小 球是放在斜槽末端的,因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出,两小球不行能同 时落地;由动量守恒得 m1 OB= m1 OA+m2 OC,选 D;答案是 BD;6讨论平抛物体的运动 斜槽末端的切线必需水平;用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直;在斜槽末端悬挂重锤线,以斜槽末端所在的点为坐标原点,再用直角三角板画
19、出水平线作 为 x 轴,建立直角坐标系;(实际上这样做也有系统误差, 原点应在离斜槽末端上方小球半径高 处;)入射小球每次应从斜槽上的同一位置由静止开头下滑;由描迹法得到小球平抛的轨迹,从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以运算出抛出时的初速度;O y A B C x 如用闪光照相来讨论,所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的,利用这一结论和运动分解的学问,可以求小球平抛的初速度,也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度;例如下列图,在“ 讨论平抛物体的运动” 的试验中,某同学按要求描画出了小球做平抛运动过程中的三个点 A、B、C,并利用刻度尺量出了三点的坐标依次是A0.369,0.112、B0.6
20、30,0.327、C0.761,0.480,单位为 m ;又称得小球的质量为 20g,试运算小球平抛的初动能 EK;2解:小球的初速度 v xx g,因此初动能 E K 1mv 2 mgx,带入 A、B、C 三点的数t 2 y 2 4 y据后得: EK1=0.0596J,EK2=0.0594J,EK3=0.0591J,因此初动能的平均值为 EK=0.0594J 7验证机械能守恒定律本试验要求验证自由下落过程中机械能守恒,图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端;名师归纳总结 0 1 2 - 6 -3 4 5 第 6 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -
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