高三物理第1章直線運(yùn)動(dòng)第4講實(shí)驗(yàn)1長(zhǎng)度的測(cè)量課件人教版

1、1,實(shí)驗(yàn)?zāi)康木毩?xí)正確使用刻度尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度．測(cè)量一段金屬管的長(zhǎng)度、內(nèi)徑和外徑；測(cè)量一個(gè)小量筒的深度．實(shí)驗(yàn)器材刻度尺，游標(biāo)卡尺，金屬管，小量筒．,2,實(shí)驗(yàn)原理1．刻度尺刻度尺的規(guī)格實(shí)驗(yàn)中常用的刻度尺是米尺，米尺的最小分度是1mm，量程不等，測(cè)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(biāo)卡尺(1)游標(biāo)卡尺的構(gòu)造如圖所示，它的左測(cè)量爪固定在主尺上并與主尺垂直，右測(cè)量爪與左測(cè)量爪平行，固定在游標(biāo)尺上，可以隨同

2、游標(biāo)尺一起沿主尺滑動(dòng)．在下圖中，上邊是內(nèi)測(cè)腳，用來(lái)測(cè)槽寬和管的內(nèi)徑；下邊是外測(cè)腳，用來(lái)測(cè)物體的厚度或管的外徑；有些游標(biāo)卡尺在主尺背后嵌著一根窄片，它和游標(biāo)尺固定在一起，隨著游標(biāo)尺沿主尺滑動(dòng)，用來(lái)測(cè)量槽或孔的深度．,3,4,(2)常見(jiàn)的游標(biāo)尺按游標(biāo)尺刻度的格數(shù)分成以下3種,5,(3)游標(biāo)卡尺讀數(shù)的技巧①讀數(shù)時(shí)以mm為單位來(lái)讀，讀出后再按要求化成其他單位．②以主尺讀數(shù)時(shí)一定要讀離游標(biāo)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(shí)

3、一定要認(rèn)清第幾根刻度與主尺的刻度對(duì)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(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為：(X＋K×精確度)mm.,6,實(shí)驗(yàn)步驟1．用刻度尺測(cè)量金屬管的長(zhǎng)度，每次測(cè)量后讓金屬管繞軸轉(zhuǎn)過(guò)約45°，再測(cè)量下一次，共測(cè)量4次．把測(cè)量的數(shù)據(jù)填入表格中，求出平均值．2．用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬管的內(nèi)徑和外徑．測(cè)量時(shí)先在管的一端測(cè)量?jī)蓚€(gè)互相

4、垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，再在管的另一端測(cè)量?jī)蓚€(gè)互相垂直方向的內(nèi)徑(或外徑)，把測(cè)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(xiàng)1．刻度尺的刻度線要緊貼金屬管，并且讀數(shù)時(shí)視線與刻度線要對(duì)齊，避免誤差；如果刻度尺端頭有磨損，測(cè)量起點(diǎn)不要選在“0”刻度線．2．分清游標(biāo)卡尺的精確度是多少？讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線與尺垂直，避免產(chǎn)生誤差．3．讀數(shù)時(shí)可應(yīng)用下列公式方法進(jìn)行：測(cè)量值＝主尺讀數(shù)＋游標(biāo)尺與主尺刻度線對(duì)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(zhǎng)度除以游標(biāo)尺刻度的格數(shù)．在“主尺讀數(shù)”時(shí)一定要讀游標(biāo)零刻度線左邊最近的主尺刻度線的值．,8,4．在游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬管的外徑時(shí)，金屬管不可在鉗口間移動(dòng)或壓得太緊，以免磨損鉗口；用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬管的外徑、內(nèi)徑和量筒的深度時(shí)，當(dāng)游標(biāo)卡尺放在合適的位置后，應(yīng)適當(dāng)旋緊固定螺釘，然后再讀數(shù)．5．如果游標(biāo)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(biāo)尺的邊線．6．在完成“主尺讀數(shù)

6、”和“游標(biāo)尺讀數(shù)”之和的運(yùn)算過(guò)程中，其單位必須統(tǒng)一；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)不作有效數(shù)字要求．,9,誤差分析1．當(dāng)游標(biāo)卡尺的測(cè)量爪合在一起時(shí)，游標(biāo)尺的零刻線與主尺的零刻線重合時(shí)，游標(biāo)卡尺不存在零誤差，可以直接進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)游標(biāo)卡尺的測(cè)量爪合在一起 時(shí)，游標(biāo)尺的零刻線與主尺的零刻線不重合時(shí)，游標(biāo)卡尺存在零誤差，測(cè)量、讀數(shù)的方法依舊，但最后的數(shù)據(jù)在處理時(shí)要考慮零誤差的影響．2．當(dāng)游標(biāo)卡尺的測(cè)量爪合在一起時(shí)，游標(biāo)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(dāng)游標(biāo)卡尺的測(cè)量爪合在一起時(shí)，游標(biāo)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(shí)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(shí)驗(yàn)的誤差主要為系統(tǒng)誤差，用游標(biāo)卡尺測(cè)量的讀數(shù)屬于可靠數(shù)字,其誤差小于精度的50%.,10,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．練習(xí)使用電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)情況．2．掌握判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)方法．3．測(cè)定勻變

8、速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．,11,實(shí)驗(yàn)原理和方法1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dāng)通過(guò)的電流頻率為f＝50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)．(2)電火花計(jì)時(shí)器：電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點(diǎn)而顯出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器．當(dāng)電火花計(jì)時(shí)器接通220V交流電源，按下脈沖輸出開(kāi)關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、接負(fù)極的紙盤(pán)軸(墨粉紙盤(pán))，產(chǎn)生火花放

9、電，于是在運(yùn)動(dòng)的紙帶上打出一列點(diǎn)跡，當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，它的脈沖放電周期也是0.02s，即每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)．,12,2．由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)加速度的方法(方法一)逐差法：取偶數(shù)段位移因?yàn)?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(cè)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(cè)得的加速度．,13,(方法二)圖象法：如圖所示，以打某點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，由vn＝ 求出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法v1＝ (時(shí)間2T內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)T時(shí)刻的瞬時(shí)速度)．實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器或電磁打

11、點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，電源，小車(chē)，細(xì)繩，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，刻度尺，鉤碼，導(dǎo)線．,15,實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖所示，把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并把滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路．,16,2．把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，使細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，放手后，看小車(chē)能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把紙帶的另一端固定在小車(chē)的后面．3．把小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處．先接通電源，后釋放小車(chē)

12、，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)，換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)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(kāi)頭一些比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)來(lái)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)．為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即T＝0.1s.2．正確使用毫米刻度尺測(cè)量每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)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(qǐng)讀者自己設(shè)計(jì)表格)．3．也可求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

13、瞬時(shí)速度，作出v－t圖象，求直線的斜率，即物體運(yùn)動(dòng)的加速度．,18,誤差分析本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來(lái)源于x和T.調(diào)整好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，由于市電的頻率很穩(wěn)定，其誤差小于±0.2Hz，故可將打點(diǎn)時(shí)間誤差忽略不計(jì)．若測(cè)各個(gè)x時(shí)用最小分度為1 mm的刻度尺，其誤差一般不超過(guò)0.5mm.若點(diǎn)子打得清晰而小，則誤差可小于0.2mm.因此我們應(yīng)選擇點(diǎn)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(cè)到0.1mm，并要求眼睛

14、要正對(duì)點(diǎn)和刻度尺，以盡量減小誤差．,19,[考例1]　對(duì)于10分度的游標(biāo)卡尺而言，一般是游標(biāo)尺上的10小格與主尺上的9mm對(duì)應(yīng)，達(dá)到放大0.1mm的目的．某同學(xué)根據(jù)游標(biāo)卡尺的放大原理，設(shè)計(jì)了一種10分度的游標(biāo)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(biāo)示數(shù)以毫米為單位，游標(biāo)上的格數(shù)仍然是10格，不過(guò)，游標(biāo)上的10小格與主尺上的19mm對(duì)應(yīng)．請(qǐng)問(wèn)，該同學(xué)設(shè)計(jì)的這種游標(biāo)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(diǎn)？,20,[解析]　由于該游標(biāo)卡尺游標(biāo)上的每小格與主尺上的2mm相差0.1mm，因此，當(dāng)游標(biāo)每向右移動(dòng)0.1mm時(shí)，必有一游標(biāo)上的刻度線與主尺上的某一刻度線對(duì)齊，只要找到游標(biāo)尺上的第幾條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，便知游標(biāo)尺移動(dòng)的距離，因此，它的功能與通常介紹的10分度的游標(biāo)卡尺相同．[答案]　見(jiàn)解析,21,游標(biāo)卡尺的主尺最小分度為1mm，游標(biāo)尺上有20個(gè)小的等分刻度，用它來(lái)測(cè)量一工件的內(nèi)徑，如圖所示，該工件的內(nèi)徑為_(kāi)______

16、_mm.,22,[解析]　游標(biāo)卡尺是20分度的，游標(biāo)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(zhǎng)＝L1＋L2＝23mm＋0.85mm＝23.85mm[答案]　23.85,23,[考例2]　在一些實(shí)驗(yàn)中需要較準(zhǔn)確地測(cè)量物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度為此人們?cè)谶@樣的儀器上設(shè)計(jì)了一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)，在圓盤(pán)的邊緣標(biāo)有刻度(稱(chēng)為主尺)，圓盤(pán)外側(cè)有一個(gè)固定不動(dòng)的圓弧游標(biāo)尺

17、，如圖所示(圖中畫(huà)出了圓盤(pán)的一部分和游標(biāo)尺)，圓盤(pán)上刻有對(duì)應(yīng)的圓心角，游標(biāo)尺上把與主尺的9°對(duì)應(yīng)的圓心角等分為10格．試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時(shí)游標(biāo)尺上的零刻線與圓盤(pán)的零刻線之間所夾的角度為_(kāi)_______________．,24,[解析]　因?yàn)橛螛?biāo)尺上把與主尺上9°對(duì)應(yīng)的圓心角等分為10格，所以，將精確度為0.1mm的游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)方法遷移到這里，就可得到該游標(biāo)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(biāo)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(diǎn)的紙帶判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及求某時(shí)刻的速度和加速度．[考例3]　某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)在斜面上的運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：,26,a．

19、安裝好實(shí)驗(yàn)器材．b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次．選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，舍去開(kāi)始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每?jī)蓚€(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖乙中0、1、2…6點(diǎn)所示．,27,c．測(cè)量1、2、3…6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：s1、s2、s3、…、s6.d．通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車(chē)沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．e．分別計(jì)算出s1、s2、s3、…、s6與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值f．以為縱坐標(biāo)、

20、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫(huà)出－t圖線．結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、小車(chē)、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有________和________(填選項(xiàng)代號(hào))．,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(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊.0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所

21、在位置如圖丙所示，則s2＝________cm，s5＝________cm.,29,(3)該同學(xué)在圖丁中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出 －t圖線．,30,(4)根據(jù) －t圖線判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度v0＝_______m/s；它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a＝______m/s2.[解析]　本題主要考查本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材以及利用紙帶分析加速度和某

22、一位置時(shí)的基本方法．(1)還需要的實(shí)驗(yàn)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(jì)數(shù)點(diǎn)2的＝ cm/s＝37.3cm/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)5的 cm/s＝66.2cm/s，故得2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(0.08,37.3)，(0.2,66.2)，坐標(biāo)中點(diǎn)如圖．(4

23、)由s＝v0t＋ at2得＝ v0＋ at，故 －t圖線與縱軸交點(diǎn)即為計(jì)數(shù)點(diǎn)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(píng)述]　求解時(shí)注意三點(diǎn)：(1)認(rèn)清計(jì)時(shí)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)，以便于確定打點(diǎn)周期；(2)明確s1、s2、…、sn表示的含義，是相鄰兩個(gè)點(diǎn)的間距還是某點(diǎn)到起點(diǎn)的間距；(3)準(zhǔn)確進(jìn)行單位換算，因?yàn)榧垘系臄?shù)據(jù)通常是以厘米為單位的．,34,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車(chē)的加速度，如圖所示，給出了該次實(shí)驗(yàn)中，從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為記數(shù)點(diǎn)，測(cè)得：x1＝

25、1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm(1)在計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)1、2、3、4、5時(shí)，小車(chē)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(shí)間圖象，并由圖象求出小車(chē)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(lái)確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，求某一時(shí)刻物體的速度及運(yùn)動(dòng)的加速度．[考例4]　一個(gè)小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，用每間隔1/10s曝光一次的頻閃相機(jī)拍攝不同時(shí)刻小球位置的照片，如圖所示，即照片上出現(xiàn)的相鄰兩個(gè)小球的像之間的時(shí)間間隔為1/10s，測(cè)得小球在幾個(gè)連續(xù)相等

27、時(shí)間內(nèi)位移(數(shù)據(jù)見(jiàn)下表)，則,38,(1)小球在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差________(填“相等”或“不相等”)，小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)屬________直線運(yùn)動(dòng)．,39,你認(rèn)為甲、乙中哪位同學(xué)計(jì)算方法更準(zhǔn)確？______.加速度值為_(kāi)_______．[解析]　(1)由表中數(shù)據(jù)可知：s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝1.1cm，說(shuō)明小球是做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(2)為了減小誤差，計(jì)算時(shí)應(yīng)用到盡可能多地測(cè)量數(shù)值，甲同學(xué)的計(jì)算方法結(jié)果是a＝

28、 .只用s1、s4兩值，乙同學(xué)的計(jì)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(yùn)動(dòng)的閃光照片，它是每隔s的時(shí)間拍攝的．從某個(gè)稍大些的位置間隔開(kāi)始測(cè)量，照片上邊數(shù)字表示的是這些相鄰間隔的序號(hào)，下邊的數(shù)值是用刻度尺量出的其中對(duì)應(yīng)間隔的長(zhǎng)度．根據(jù)所給兩個(gè)數(shù)據(jù)求出小球加速度的測(cè)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(shí)速度vA＝____________m/s.,41,[解析]　本題與用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度實(shí)驗(yàn)形異質(zhì)同．因此，處理數(shù)據(jù)的方法完全相同，因?yàn)樽鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等的時(shí)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]