高三物理第1章直線運動第4講實驗1長度的測量課件人教版

1、1,實驗目的練習正確使用刻度尺和游標卡尺測量長度．測量一段金屬管的長度、內(nèi)徑和外徑；測量一個小量筒的深度．實驗器材刻度尺，游標卡尺，金屬管，小量筒．,2,實驗原理1．刻度尺刻度尺的規(guī)格實驗中常用的刻度尺是米尺，米尺的最小分度是1mm，量程不等，測量中常用的米尺有鋼卷尺、木直尺、帶刻度的三角板等．2．游標卡尺(1)游標卡尺的構(gòu)造如圖所示，它的左測量爪固定在主尺上并與主尺垂直，右測量爪與左測量爪平行，固定在游標尺上，可以隨同

2、游標尺一起沿主尺滑動．在下圖中，上邊是內(nèi)測腳，用來測槽寬和管的內(nèi)徑；下邊是外測腳，用來測物體的厚度或管的外徑；有些游標卡尺在主尺背后嵌著一根窄片，它和游標尺固定在一起，隨著游標尺沿主尺滑動，用來測量槽或孔的深度．,3,4,(2)常見的游標尺按游標尺刻度的格數(shù)分成以下3種,5,(3)游標卡尺讀數(shù)的技巧①讀數(shù)時以mm為單位來讀，讀出后再按要求化成其他單位．②以主尺讀數(shù)時一定要讀離游標零刻度線左邊最近的主尺刻度線的值．③在讀小數(shù)部分時

3、一定要認清第幾根刻度與主尺的刻度對齊．④一定要弄清所用卡尺的精確度．⑤若用X表示由主尺上讀出整的毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為：(X＋K×精確度)mm.,6,實驗步驟1．用刻度尺測量金屬管的長度，每次測量后讓金屬管繞軸轉(zhuǎn)過約45°，再測量下一次，共測量4次．把測量的數(shù)據(jù)填入表格中，求出平均值．2．用游標卡尺測量金屬管的內(nèi)徑和外徑．測量時先在管的一端測量兩個互相

4、垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，再在管的另一端測量兩個互相垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，把測量的數(shù)據(jù)填入表格中，分別求出內(nèi)徑和外徑的平均值.,7,注意事項1．刻度尺的刻度線要緊貼金屬管，并且讀數(shù)時視線與刻度線要對齊，避免誤差；如果刻度尺端頭有磨損，測量起點不要選在“0”刻度線．2．分清游標卡尺的精確度是多少？讀數(shù)時應使視線與尺垂直，避免產(chǎn)生誤差．3．讀數(shù)時可應用下列公式方法進行：測量值＝主尺讀數(shù)＋游標尺與主尺刻度線對齊的格數(shù)×精

5、確度，單位是“mm”．精確度等于主尺最小分度的長度除以游標尺刻度的格數(shù)．在“主尺讀數(shù)”時一定要讀游標零刻度線左邊最近的主尺刻度線的值．,8,4．在游標卡尺測量金屬管的外徑時，金屬管不可在鉗口間移動或壓得太緊，以免磨損鉗口；用游標卡尺測量金屬管的外徑、內(nèi)徑和量筒的深度時，當游標卡尺放在合適的位置后，應適當旋緊固定螺釘，然后再讀數(shù)．5．如果游標卡尺的讀數(shù)是以試卷的形式出現(xiàn)，則一定要注意區(qū)分“0”刻度線與游標尺的邊線．6．在完成“主尺讀數(shù)

6、”和“游標尺讀數(shù)”之和的運算過程中，其單位必須統(tǒng)一；游標卡尺的讀數(shù)不作有效數(shù)字要求．,9,誤差分析1．當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線與主尺的零刻線重合時，游標卡尺不存在零誤差，可以直接進行測量；當游標卡尺的測量爪合在一起 時，游標尺的零刻線與主尺的零刻線不重合時，游標卡尺存在零誤差，測量、讀數(shù)的方法依舊，但最后的數(shù)據(jù)在處理時要考慮零誤差的影響．2．當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線在主尺零刻線的右側(cè)，則用讀數(shù)

7、的方法讀出零誤差，用最終的讀數(shù)減去零誤差．3．當游標卡尺的測量爪合在一起時，游標尺的零刻線在主尺零刻線的左側(cè)，則用讀數(shù)的方法讀出此時的零誤差，最后的數(shù)據(jù)等于最終的讀數(shù)減去零誤差加1.4．只要操作正確，本實驗的誤差主要為系統(tǒng)誤差，用游標卡尺測量的讀數(shù)屬于可靠數(shù)字,其誤差小于精度的50%.,10,實驗目的1．練習使用電火花計時器或電磁打點計時器，利用打上點的紙帶研究物體的運動情況．2．掌握判斷物體是否做勻變速運動方法．3．測定勻變

8、速直線運動的加速度．,11,實驗原理和方法1．打點計時器的使用(1)電磁打點計時器：電磁打點計時器是一種使用低壓交流電源的儀器，它的工作電壓為4～6V.當通過的電流頻率為f＝50Hz時，它每隔0.02s打一次點．(2)電火花計時器：電火花計時器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯出點跡的計時儀器．當電火花計時器接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、接負極的紙盤軸(墨粉紙盤)，產(chǎn)生火花放

9、電，于是在運動的紙帶上打出一列點跡，當電源頻率為50Hz時，它的脈沖放電周期也是0.02s，即每隔0.02s打一個點．,12,2．由紙帶求物體運動加速度的方法(方法一)逐差法：取偶數(shù)段位移因為(x4－x3)＋(x3－x2)＋(x2－x1)＝x4－x1＝3aT2同理有x5－x2＝x6－x3＝…＝3aT2所以，我們可以由測得的各段位移x1，x2……求出再由a1，a2…算出平均值

10、 ＝就 是所要測得的加速度．,13,(方法二)圖象法：如圖所示，以打某點為計時起點，由vn＝ 求出各個計數(shù)點的瞬時速度，作v－t圖象，圖線的斜率即為物體的加速度．,14,3．求物體在打下某計數(shù)點時瞬時速度的方法v1＝ (時間2T內(nèi)的平均速度等于該段時間中點T時刻的瞬時速度)．實驗器材電火花計時器或電磁打

11、點計時器，紙帶，電源，小車，細繩，一端附有滑輪的長木板，刻度尺，鉤碼，導線．,15,實驗步驟1．如圖所示，把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并把滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路．,16,2．把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面．3．把小車停在打點計時器處．先接通電源，后釋放小車

12、，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，換上新紙帶，重復實驗三次．,17,數(shù)據(jù)處理1．從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點來確定計數(shù)點．為了計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個點的時間作為時間單位，即T＝0.1s.2．正確使用毫米刻度尺測量每相鄰的兩計數(shù)點間的距離，并填入表內(nèi)，用逐差法求出加速度，最后求其平均值(請讀者自己設(shè)計表格)．3．也可求出各計數(shù)點對應的

13、瞬時速度，作出v－t圖象，求直線的斜率，即物體運動的加速度．,18,誤差分析本實驗參與計算的量有x和T，因此誤差來源于x和T.調(diào)整好打點計時器，由于市電的頻率很穩(wěn)定，其誤差小于±0.2Hz，故可將打點時間誤差忽略不計．若測各個x時用最小分度為1 mm的刻度尺，其誤差一般不超過0.5mm.若點子打得清晰而小，則誤差可小于0.2mm.因此我們應選擇點子打得小而清晰的紙帶，且要用最小分度為1mm的刻度尺估測到0.1mm，并要求眼睛

14、要正對點和刻度尺，以盡量減小誤差．,19,[考例1]　對于10分度的游標卡尺而言，一般是游標尺上的10小格與主尺上的9mm對應，達到放大0.1mm的目的．某同學根據(jù)游標卡尺的放大原理，設(shè)計了一種10分度的游標卡尺，其結(jié)構(gòu)如圖所示，其主尺上的最小刻度仍然是毫米，且所標示數(shù)以毫米為單位，游標上的格數(shù)仍然是10格，不過，游標上的10小格與主尺上的19mm對應．請問，該同學設(shè)計的這種游標卡尺的功能是否與10分度的相同？如果相同，它有什么樣的一些

15、優(yōu)點？,20,[解析]　由于該游標卡尺游標上的每小格與主尺上的2mm相差0.1mm，因此，當游標每向右移動0.1mm時，必有一游標上的刻度線與主尺上的某一刻度線對齊，只要找到游標尺上的第幾條刻度線與主尺上的刻度線對齊，便知游標尺移動的距離，因此，它的功能與通常介紹的10分度的游標卡尺相同．[答案]　見解析,21,游標卡尺的主尺最小分度為1mm，游標尺上有20個小的等分刻度，用它來測量一工件的內(nèi)徑，如圖所示，該工件的內(nèi)徑為_______

16、_mm.,22,[解析]　游標卡尺是20分度的，游標尺的最小分度值為0.05mm，由圖可知L1＝2.3cm＝23mmL2＝17×0.05mm＝0.85mm所以工件的內(nèi)徑為L＝L1＋L2＝23mm＋0.85mm＝23.85mm[答案]　23.85,23,[考例2]　在一些實驗中需要較準確地測量物體轉(zhuǎn)過的角度為此人們在這樣的儀器上設(shè)計了一個可轉(zhuǎn)動的圓盤，在圓盤的邊緣標有刻度(稱為主尺)，圓盤外側(cè)有一個固定不動的圓弧游標尺

17、，如圖所示(圖中畫出了圓盤的一部分和游標尺)，圓盤上刻有對應的圓心角，游標尺上把與主尺的9°對應的圓心角等分為10格．試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時游標尺上的零刻線與圓盤的零刻線之間所夾的角度為________________．,24,[解析]　因為游標尺上把與主尺上9°對應的圓心角等分為10格，所以，將精確度為0.1mm的游標卡尺的原理和讀數(shù)方法遷移到這里，就可得到該游標尺的精確度為d′＝(1/10)°＝0

18、.1°，主尺上的整數(shù)部分為19°，游標尺上的第7條刻度與主尺上的26條刻度線相重合，則其小數(shù)部分為7×0.1°＝0.7°，故總的讀數(shù)為19°＋0.7°＝19.7°.[答案]　19.7°,25,命題規(guī)律　根據(jù)打點的紙帶判斷物體運動性質(zhì)及求某時刻的速度和加速度．[考例3]　某同學用圖甲所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動．實驗步驟如下：,26,a．

19、安裝好實驗器材．b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次．選出一條點跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如圖乙中0、1、2…6點所示．,27,c．測量1、2、3…6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：s1、s2、s3、…、s6.d．通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動．e．分別計算出s1、s2、s3、…、s6與對應時間的比值f．以為縱坐標、

20、t為橫坐標，標出與對應時間t的坐標點，畫出－t圖線．結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有________和________(填選項代號)．,28,A．電壓合適的50Hz交流電源　B．電壓可調(diào)的直流電源　C．刻度尺　D．停表　E．天平　F．重錘(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻度線與0計數(shù)點對齊.0、1、2、5計數(shù)點所

21、在位置如圖丙所示，則s2＝________cm，s5＝________cm.,29,(3)該同學在圖丁中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標點，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點，并畫出 －t圖線．,30,(4)根據(jù) －t圖線判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度v0＝_______m/s；它在斜面上運動的加速度a＝______m/s2.[解析]　本題主要考查本實驗中的實驗原理、實驗器材以及利用紙帶分析加速度和某

22、一位置時的基本方法．(1)還需要的實驗器材有電壓合適的50Hz的交流電源和刻度尺，即選A、C.(2)2.98cm,13.23cm(注意刻度尺讀數(shù)要加一位估讀數(shù))．,31,(3)如圖所示．,32,由(2)知，計數(shù)點2的＝ cm/s＝37.3cm/s，計數(shù)點5的 cm/s＝66.2cm/s，故得2、5計數(shù)點的坐標分別為(0.08,37.3)，(0.2,66.2)，坐標中點如圖．(4

23、)由s＝v0t＋ at2得＝ v0＋ at，故 －t圖線與縱軸交點即為計數(shù)點0的速度，由圖得v0＝0.18m/s；因 －t圖線的斜率即為 a，則 a＝ m/s2，解得a＝4.8m/s2.[答案]　(1)A、C　(2)2.98(2.97～2.99)　13.23(13.21～13.24)　(3)如上圖所示　(4)0.18(0.16～0.20)

24、4.8(4.50～5.10),33,[總結(jié)評述]　求解時注意三點：(1)認清計時點與計數(shù)點，以便于確定打點周期；(2)明確s1、s2、…、sn表示的含義，是相鄰兩個點的間距還是某點到起點的間距；(3)準確進行單位換算，因為紙帶上的數(shù)據(jù)通常是以厘米為單位的．,34,利用打點計時器測定勻加速直線運動的小車的加速度，如圖所示，給出了該次實驗中，從0點開始，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為記數(shù)點，測得：x1＝

25、1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm(1)在計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)作出速度一時間圖象，并由圖象求出小車的加速度a＝________cm/s2.,35,36,[

26、答案]　(1)16.50cm/s；21.40cm/s，26.30cm/s，31．35cm/s；36.30cm/s(2)如圖所示a＝50.83cm/s2,37,命題規(guī)律　根據(jù)所給的閃光照片來確定物體的運動性質(zhì)，求某一時刻物體的速度及運動的加速度．[考例4]　一個小球沿斜面向下運動，用每間隔1/10s曝光一次的頻閃相機拍攝不同時刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個小球的像之間的時間間隔為1/10s，測得小球在幾個連續(xù)相等

27、時間內(nèi)位移(數(shù)據(jù)見下表)，則,38,(1)小球在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差________(填“相等”或“不相等”)，小球的運動性質(zhì)屬________直線運動．,39,你認為甲、乙中哪位同學計算方法更準確？______.加速度值為________．[解析]　(1)由表中數(shù)據(jù)可知：s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝1.1cm，說明小球是做勻加速直線運動．(2)為了減小誤差，計算時應用到盡可能多地測量數(shù)值，甲同學的計算方法結(jié)果是a＝

28、 .只用s1、s4兩值，乙同學的計算方法結(jié)果是a＝ ＝1.1m/s2，誤差小一些．[答案]　(1)相等　勻加速　(2)乙　1.1m/s2,40,如圖為小球做自由落體運動的閃光照片，它是每隔s的時間拍攝的．從某個稍大些的位置間隔開始測量，照片上邊數(shù)字表示的是這些相鄰間隔的序號，下邊的數(shù)值是用刻度尺量出的其中對應間隔的長度．根據(jù)所給兩個數(shù)據(jù)求出小球加速度的測量值g＝_______

29、_______m/s2.(保留3位有效數(shù)字)，由所給數(shù)據(jù)，求出小球在位置A的瞬時速度vA＝____________m/s.,41,[解析]　本題與用打點計時器測勻變速直線運動的加速度實驗形異質(zhì)同．因此，處理數(shù)據(jù)的方法完全相同，因為做勻變速直線運動的物體在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移的增量是相等的，所以若設(shè)x2－x1＝Δx，則x3－x1＝x3－x2＋x2－x1＝2Δx，x4－x1＝3Δx…，xn－x1＝(n－1)Δx.即a＝,42,[答案]