1、 实验(一)长度的测量 一、直尺的使用 测量时直尺应与被测部位平行，读数时应估读一位，例如，最小分度为cm的直尺，能直接读出整cm数，多出的部分要估读如测某一物体长度，测量时是21 cm多一点，好像是多0.3 cm，应读出21.3 cm，最后一位是不可靠数字，但是，是有效数字，如果正好是21 cm，应读21.0 cm.最小分度是毫米的，读数时毫米以下要估读一位总之，不论精度是多少的刻度尺，我们最后总要估读一位 二、游标卡尺的使用 1游标卡尺的结构 游标卡尺的构造如图所示，它的左测量爪固定在主尺上并与主尺垂直，右测量爪与左测量爪平行，固定在游标尺上，可以随同游标尺一起沿主尺移动 2游标卡尺的原理
2、 以10分度游标卡尺为例说明其原理，如下图所示图中主尺的分度值是1 mm，游标尺上有10个小的等分刻线，它们的总长度是9 mm，分度值是0.9 mm.那么这种游标卡尺上每一分度比主尺的最小分度要少0.1 mm.当左、右测量爪靠拢在一起时，游标尺的零刻线和主尺的零刻线重合，游标尺上第10条刻线与主尺上的9 mm刻线对齐，而游标尺上的第1条刻线将在主尺上1 mm刻线左侧0.1 mm处，游标尺上的第2条刻线将在主尺上的2 mm刻线的左侧0.2 mm处，所以，如果把游标尺往右移，两尺的零刻线之间的距离就等于两测量爪之间的距离，也就是被测物的长度 例如，若被测物体长度为0.4 mm，则游标尺将向右移动0
3、.4 mm，这时，游标尺上的第4条刻线必与主尺的4 mm刻线重合反过来，若被测物放在两外测量爪间时，游标尺的第4条刻线与主尺的4 mm刻线重合时，则表示被测物的长度等于0.4 mm，如图所示 3游标卡尺的读数(1)以游标尺上零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数(2)看游标尺上哪条刻度线(如第n条刻度线)与主尺上的某一刻度线(不用管是第几条刻度线)对齐，由游标上读出毫米以下的小数为：准确度n.注意游标卡尺不需要估读，但要明确其准确度(3)总的读数为毫米整数加上毫米小数 4几种常见游标尺的相关数据 若游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐，则(1)游标尺为10分度时，游标尺分度值为0.9 mm
4、，与主尺分度值1 mm的差值为0.1 mm，因此这种游标卡尺的准确度为0.1 mm，读数为：主尺上整毫米数0.1n mm.(2)游标尺为20分度时，游标尺每一分度与主尺分度值1 mm的差值为0.05 mm，这种游标卡尺的准确度为0.05 mm.读数为：主尺上整毫米数0.05n mm.游标尺为50分度时，游标尺的每一分度与主尺分度值的差值为0.02 mm，所以这种游标卡尺的准确度为0.02 mm.读数为：主尺上整毫米数0.02n mm.三、螺旋测微器的使用 1螺旋测微器的结构 如图：A.小砧；P.测微螺杆；F.框架；G.固定刻度；H.可动刻度；K.主旋钮；K.微调旋钮 2螺旋测微器的原理：螺旋测
5、微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离因此，沿轴线方向移动的微小距离，都能用圆周上的读数表示出来螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5 mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5 mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退0.5 mm/500.01 mm.可见，可动刻度每一小分度表示0.01 mm，所以螺旋测微器可准确到0.01 mm.由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺 3螺旋测微器的读数 螺旋测微器读数时，先从固定刻度上读出露出的刻度值，注意固定刻度上有整毫米和半毫米两行刻
6、度线，若半毫米刻度线未露出，则只读其整毫米部分，若半毫米刻度线已露出，则连同半毫米读出半毫米以下部分在可动刻度上读出，并估读一位半毫米以下部分读法为：找出与水平轴线对应的可动刻度尺的刻线，这个刻线与可动刻度尺零刻线间的格数乘以0.01 mm，就是长度在半毫米以下部分的读数如图所示的情况，与轴线对应的可动刻度尺的刻线为13.0(其中“13”是准确格数，“0”是估读的格数)被测长度小于0.5 mm的读数为13.00.01 mm0.130 mm.4注意事项(1)测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器(2)在读数时，
7、要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出(3)读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”(4)当测砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不重合，将会出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值如图所示，用一游标卡尺测量一圆柱体的直径，从图上读出的测量结果为D_cm.解析：由图可知整毫米数为L1102 mm，游标尺的示数为L220.1 mm0.2 mm，则圆柱体的直径为DL1L2102 mm0.2 mm102.2 mm10.22 cm.答案：10.22 点评：(1)读数时，主尺的读数应
8、从游标尺的零刻度线处读而不能从游标尺的末端读；(2)与主尺对齐的游标尺刻度线条数不含零刻度线；(3)主尺上所标的数值为厘米数，不要误作毫米数读有一螺旋测微器，螺距为0.5 mm，可动刻度一周共50小格当测微器螺杆与小砧并拢时，可动刻度的零刻线恰与固定刻度的零刻线对齐今使可动刻度旋转60，则此时测微器的读数为_若用它测一螺栓外径刻度位置如图所示，则可知其外径为_mm.答案：0.083 mm 3.873 点评：螺旋测微器是日常生活和工厂中经常使用的一种精度较高的测量长度的仪器，能正确地使用和读数是一种起码的技能，它是高考的热点解析：根据题意知，可动刻度旋转60所对应的刻线读数为 0.5360 60
9、0.083(mm)，外径读数为3.50.0137.33.873(mm)实验(二)研究匀变速直线运动【实验目的】1练习使用电火花计时器或电磁打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况 2掌握判断物体是否做匀变速运动方法 3测定匀变速直线运动的加速度【实验原理和方法】1打点计时器的使用(1)电磁打点计时器：电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器，它的工作电压为46 V当通过的电流频率为f50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点(2)电火花计时器：电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的计时仪器当电火花计时器接通220 V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流
10、经接正极的放电针、接负极的纸盘轴(墨粉纸盘)，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一列点迹，当电源频率为50 Hz时，它的脉冲放电周期也是0.02 s，即每隔0.02 s打一个点2“平均速度法”求速度：即vn xnxn12T，如图所示 说明：vt图象法与逐差法的基本思想是相通的：既要充分利用数据，又要减少相对误差平均值法3由纸带求物体运动加速度的方法(1)逐差法：即根据x4x1x5x2x6x33aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)，求出a1 x4x13T2、a2 x5x23T2、a3x6x33T2，再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度(2)图象法：即先根据vn xnxn12T求
11、出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度【实验器材】电火花计时器或电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片【实验步骤】1如图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路 2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面 3把小车停在靠近打点计时器的位置先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点换上新纸带
12、，重复实验两次 4从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，即T0.1 s正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入自己设计的表格中 5用逐差法计算加速度的值，最后求其平均值或计算出各计数点对应的瞬时速度，作出vt图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度【注意事项】1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 2应该先接通电源，再释放小车 3断开电源，取下纸带 4如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度 5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃密
13、集部分，适当选取计数点(注意计数点和计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少 6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰 7不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕，读数时应估读到毫米的下一位【误差分析】1纸带上各点间距的测量误差 2各种阻力，如限位孔、复写纸、振针与纸带的各种摩擦 3木板的粗糙程度并非完全相同 4打点计时器的计时误差在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50 Hz，如图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点，用米尺量出1、2、
14、3、4、5点到0点的距离如图所示(1)小车做什么运动？(2)若小车做匀变速直线运动，那么当打第3个计数点时小车的速度为多少？小车的加速度为多少？解析：(1)小车做匀变速直线运动，纸带上打下的点记录了小车的运动情况，计数点的时间间隔为T0.025 s0.1 s设01间的距离为x1,12间的距离为x2.23间的距离为x3,34间的距离为x4.45间的距离为x5，则：相邻的位移差xx2x1x3x2x4x3x5x4aT2.所以小车做匀减速运动(2)利用匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于这一段时间内的平均速度，则小车在第3个计数点时的速度为：v3x3x42T 50.4 cm/s.答案：(1)匀减速运
15、动(2)50.4 cm/s 1.50 m/s2利用逐差法求解小车的加速度为aa1a22.其中a1x4x13T2，a2x5x23T2.所以小车的加速度为a1.50 m/s2.负号表示加速度方向与初速度方向相反 点评：求解时注意三点：(1)认清计时点与计数点，以便于确定打点周期；(2)明确s1、s2、sn表示的含义，是相邻两个点的间距还是某点到起点的间距；(3)准确进行单位换算，因为纸带上的数据通常是以厘米为单位的一个小球沿斜面向下运动，用每间隔1/10 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为1/10 s，测得小球在几个连续相等时间
16、内位移(数据见下表)，则(1)小球在相邻的相等时间内的位移差_(填“相等”或“不相等”)，小球的运动性质属_直线运动x1x2x3x48.20 cm9.30 cm10.40 cm11.50 cm(2)有甲、乙两同学计算小球加速度方法如下：甲同学：a1x2x1T2，a2x3x2T2，a3x4x3T2，aa1a2a33；乙同学：a1x3x12T2，a2x4x22T2，aa1a22.你认为甲、乙中哪位同学计算方法更准确？_.加速度值为_ 解析：(1)由表中数据可知：x2x1x3x2x4x31.1 cm，说明小球是做匀加速直线运动(2)为了减小误差，计算时应用尽可能多地测量数值，甲同学的计算方法结果是a x4x13T2.只用x1、x4两值乙同学的计算方法结果是a x3x4x1x24T21.1 m/s2，误差小一些 答案：(1)相等 匀加速(2)乙 1.1 m/s2185
