物理力学实验省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1第1页试验目标试验目标练习正确使用刻度尺和游标卡尺测量长度测量一段金属管长度、内径和外径；测量一个小量筒深度试验器材试验器材刻度尺，游标卡尺，金属管，小量筒2第2页试验原理试验原理1刻度尺刻度尺规格试验中惯用刻度尺是米尺，米尺最小分度是1mm，量程不等，测量中惯用米尺有钢卷尺、木直尺、带刻度三角板等2游标卡尺(1)游标卡尺结构如图所表示，它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，能够随同游标尺一起沿主尺滑动在下列图中，上边是内测脚，用来测槽宽和管内径；下边是外测脚，用来测物体厚度或管外径；有些游标卡尺在主尺背后嵌着一根窄片，它和游标尺固定在一起，伴随游标尺沿主尺滑动，用来测量槽或孔深度3第3页4第4页(2)常见游标尺按游标尺刻度格数分成以下3种游标尺(mm)精度(mm)测量结果(游标尺上第n个格与主尺上刻度线对齐时/mm)刻度格数刻度总长度每小格与1mm差102050919490.10050020.1005002主尺上读毫米数0.1n主尺上读毫米数0.05n主尺上读毫米数0.02n5第5页(3)游标卡尺读数技巧读数时以mm为单位来读，读出后再按要求化成其它单位以主尺读数时一定要读离游标零刻度线左边最近主尺刻度线值在读小数部分时一定要认清第几根刻度与主尺刻度对齐一定要搞清所用卡尺准确度若用X表示由主尺上读出整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐游标格数，则统计结果表示为：(XK准确度)mm.6第6页试验步骤试验步骤1用刻度尺测量金属管长度，每次测量后让金属管绕轴转过约45，再测量下一次，共测量4次把测量数据填入表格中，求出平均值2用游标卡尺测量金属管内径和外径测量时先在管一端测量两个相互垂直方向内径(或外径)，再在管另一端测量两个相互垂直方向内径(或外径)，把测量数据填入表格中，分别求出内径和外径平均值.金属管小量筒长度l/mm内径d内/mm外径d外/mm深度h/mm123平均值7第7页注意事项注意事项1刻度尺刻度线要紧贴金属管，而且读数时视线与刻度线要对齐，防止误差；假如刻度尺端头有磨损，测量起点不要选在“0”刻度线2分清游标卡尺准确度是多少？读数时应使视线与尺垂直，防止产生误差3读数时可应用以下公式方法进行：测量值主尺读数游标尺与主尺刻度线对齐格数准确度，单位是“mm”准确度等于主尺最小分度长度除以游标尺刻度格数在“主尺读数”时一定要读游标零刻度线左边最近主尺刻度线值8第8页4在游标卡尺测量金属管外径时，金属管不可在钳口间移动或压得太紧，以免磨损钳口；用游标卡尺测量金属管外径、内径和量筒深度时，当游标卡尺放在适当位置后，应适当旋紧固定螺钉，然后再读数5假如游标卡尺读数是以试卷形式出现，则一定要注意区分“0”刻度线与游标尺边线6在完成“主尺读数”和“游标尺读数”之和运算过程中，其单位必须统一；游标卡尺读数不作有效数字要求9第9页误差分析误差分析1当游标卡尺测量爪合在一起时，游标尺零刻线与主尺零刻线重合时，游标卡尺不存在零误差，能够直接进行测量；当游标卡尺测量爪合在一起 时，游标尺零刻线与主尺零刻线不重合时，游标卡尺存在零误差，测量、读数方法依旧，但最终数据在处理时要考虑零误差影响2当游标卡尺测量爪合在一起时，游标尺零刻线在主尺零刻线右侧，则用读数方法读出零误差，用最终读数减去零误差3当游标卡尺测量爪合在一起时，游标尺零刻线在主尺零刻线左侧，则用读数方法读出此时零误差，最终数据等于最终读数减去零误差加1.4只要操作正确，本试验误差主要为系统误差，用游标卡尺测量读数属于可靠数字,其误差小于精度50%.10第10页试验目标试验目标1练习使用电火花计时器或电磁打点计时器，利用打上点纸带研究物体运动情况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加速度11第11页试验原理和方法试验原理和方法1打点计时器使用(1)电磁打点计时器：电磁打点计时器是一个使用低压交流电源仪器，它工作电压为46V.当经过电流频率为f50Hz时，它每隔0.02s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计时仪器当电火花计时器接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出脉冲电流经接正极放电针、接负极纸盘轴(墨粉纸盘)，产生火花放电，于是在运动纸带上打出一列点迹，当电源频率为50Hz时，它脉冲放电周期也是0.02s，即每隔0.02s打一个点12第12页2由纸带求物体运动加速度方法(方法一)逐差法：取偶数段位移因为(x4x3)(x3x2)(x2x1)x4x13aT2同理有x5x2x6x33aT2所以，我们能够由测得各段位移x1，x2求出再由a1，a2算出平均值 就 是所要测得加速度13第13页(方法二)图象法：如图所表示，以打某点为计时起点，由vn 求出各个计数点瞬时速度，作vt图象，图线斜率即为物体加速度14第14页3求物体在打下某计数点时瞬时速度方法v1 (时间2T内平均速度等于该段时间中点T时刻瞬时速度)试验器材试验器材电火花计时器或电磁打点计时器，纸带，电源，小车，细绳，一端附有滑轮长木板，刻度尺，钩码，导线15第15页试验步骤试验步骤1如图所表示，把一端附有滑轮长木板放在试验桌上，并把滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮一端，连接好电路16第16页2把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上适当钩码，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，并把纸带另一端固定在小车后面3把小车停在打点计时器处先接通电源，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系列小点，换上新纸带，重复试验三次17第17页数据处理数据处理1从三条纸带中选择一条比较理想，舍掉开头一些比较密集点，在后边便于测量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，通惯用连续打五个点时间作为时间单位，即T0.1s.2正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间距离，并填入表内，用逐差法求出加速度，最终求其平均值(请读者自己设计表格)3也可求出各计数点对应瞬时速度，作出vt图象，求直线斜率，即物体运动加速度18第18页误差分析误差分析本试验参加计算量有x和T，所以误差起源于x和T.调整好打点计时器，因为市电频率很稳定，其误差小于0.2Hz，故可将打点时间误差忽略不计若测各个x时用最小分度为1 mm刻度尺，其误差普通不超出0.5mm.若点子打得清楚而小，则误差可小于0.2mm.所以我们应选择点子打得小而清楚纸带，且要用最小分度为1mm刻度尺估测到0.1mm，并要求眼睛要正对点和刻度尺，以尽可能减小误差19第19页考例1对于10分度游标卡尺而言，普通是游标尺上10小格与主尺上9mm对应，到达放大0.1mm目标某同学依据游标卡尺放大原理，设计了一个10分度游标卡尺，其结构如图所表示，其主尺上最小刻度依然是毫米，且所标示数以毫米为单位，游标上格数依然是10格，不过，游标上10小格与主尺上19mm对应请问，该同学设计这种游标卡尺功效是否与10分度相同？假如相同，它有什么样一些优点？20第20页解析因为该游标卡尺游标上每小格与主尺上2mm相差0.1mm，所以，当游标每向右移动0.1mm时，必有一游标上刻度线与主尺上某一刻度线对齐，只要找到游标尺上第几条刻度线与主尺上刻度线对齐，便知游标尺移动距离，所以，它功效与通常介绍10分度游标卡尺相同答案看法析21第21页游标卡尺主尺最小分度为1mm，游标尺上有20个小等分刻度，用它来测量一工件内径，如图所表示，该工件内径为_mm.22第22页解析游标卡尺是20分度，游标尺最小分度值为0.05mm，由图可知L12.3cm23mmL2170.05mm0.85mm所以工件内径为LL1L223mm0.85mm23.85mm答案23.8523第23页考例2在一些试验中需要较准确地测量物体转过角度为此人们在这么仪器上设计了一个可转动圆盘，在圆盘边缘标有刻度(称为主尺)，圆盘外侧有一个固定不动圆弧游标尺，如图所表示(图中画出了圆盘一部分和游标尺)，圆盘上刻有对应圆心角，游标尺上把与主尺9对应圆心角等分为10格试依据图中所表示情况读出此时游标尺上零刻线与圆盘零刻线之间所夹角度为_24第24页解析因为游标尺上把与主尺上9对应圆心角等分为10格，所以，将准确度为0.1mm游标卡尺原理和读数方法迁移到这里，就可得到该游标尺准确度为d(1/10)0.1，主尺上整数部分为19，游标尺上第7条刻度与主尺上26条刻度线相重合，则其小数部分为70.10.7，故总读数为190.719.7.答案19.725第25页命题规律依据打点纸带判断物体运动性质及求某时刻速度和加速度考例3某同学用图甲所表示试验装置研究小车在斜面上运动试验步骤以下：26第26页a安装好试验器材b接通电源后，让拖着纸带小车沿平板斜面向下运动，重复几次选出一条点迹比较清楚纸带，舍去开始密集点迹，从便于测量点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、26点所表示27第27页c测量1、2、36计数点到0计数点距离，分别记作：s1、s2、s3、s6.d经过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动e分别计算出s1、s2、s3、s6与对应时间比值f认为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t坐标点，画出t图线结合上述试验步骤，请你完成以下任务：(1)试验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面仪器和器材中，必须使用有_和_(填选项代号)28第28页A电压适当50Hz交流电源B电压可调直流电源C刻度尺D停表E天平F重锤(2)将最小刻度为1mm刻度尺0刻度线与0计数点对齐.0、1、2、5计数点所在位置如图丙所表示，则s2_cm，s5_cm.29第29页(3)该同学在图丁中已标出1、3、4、6计数点对应坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应坐标点，并画出 t图线30第30页(4)依据 t图线判断，在打0计数点时，小车速度v0_m/s；它在斜面上运动加速度a_m/s2.解析本题主要考查本试验中试验原理、试验器材以及利用纸带分析加速度和某一位置时基本方法(1)还需要试验器材有电压适当50Hz交流电源和刻度尺，即选A、C.(2)2.98cm,13.23cm(注意刻度尺读数要加一位估读数)31第31页(3)如图所表示32第32页由(2)知，计数点2 cm/s37.3cm/s，计数点5 cm/s66.2cm/s，故得2、5计数点坐标分别为(0.08,37.3)，(0.2,66.2)，坐标中点如图(4)由sv0t at2得 v0 at，故 t图线与纵轴交点即为计数点0速度，由图得v00.18m/s；因 t图线斜率即为 a，则 a m/s2，解得a4.8m/s2.答案(1)A、C(2)2.98(2.972.99)13.23(13.2113.24)(3)如上图所表示(4)0.18(0.160.20)4.8(4.505.10)33第33页总结评述求解时注意三点：(1)认清计时点与计数点，方便于确定打点周期；(2)明确s1、s2、sn表示含义，是相邻两个点间距还是某点到起点间距；(3)准确进行单位换算，因为纸带上数据通常是以厘米为单位34第34页利用打点计时器测定匀加速直线运动小车加速度，如图所表示，给出了该次试验中，从0点开始，每5个点取一个计数点纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为记数点，测得：x11.40cm，x21.90cm，x32.38cm，x42.88cm，x53.39cm，x63.87cm(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车速度分别为：v1_cm/s，v2_cm/s，v3_cm/s，v4_cm/s，v5_cm/s.(2)作出速度一时间图象，并由图象求出小车加速度a_cm/s2.35第35页36第36页答案(1)16.50cm/s；21.40cm/s，26.30cm/s，3135cm/s；36.30cm/s(2)如图所表示a50.83cm/s237第37页命题规律依据所给闪光照片来确定物体运动性质，求某一时刻物体速度及运动加速度考例4一个小球沿斜面向下运动，用每间隔1/10s曝光一次频闪相机拍摄不一样时刻小球位置照片，如图所表示，即照片上出现相邻两个小球像之间时间间隔为1/10s，测得小球在几个连续相等时间内位移(数据见下表)，则38第38页s1s2s3s48.20cm9.30cm10.40cm11.50cm(1)小球在相邻相等时间内位移差_(填“相等”或“不相等”)，小球运动性质属_直线运动39第39页你认为甲、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：s2s1s3s2s4s31.1cm，说明小球是做匀加速直线运动(2)为了减小误差，计算时应用到尽可能多地测量数值，甲同学计算方法结果是a .只用s1、s4两值，乙同学计算方法结果是a 1.1m/s2，误差小一些答案(1)相等匀加速(2)乙1.1m/s240第40页如图为小球做自由落体运动闪光照片，它是每隔s时间拍摄从某个稍大些位置间隔开始测量，照片上边数字表示是这些相邻间隔序号，下边数值是用刻度尺量出其中对应间隔长度依据所给两个数据求出小球加速度测量值g_m/s2.(保留3位有效数字)，由所给数据，求出小球在位置A瞬时速度vA_m/s.41第41页解析本题与用打点计时器测匀变速直线运动加速度试验形异质同所以，处理数据方法完全相同，因为做匀变速直线运动物体在连续相等时间间隔内位移增量是相等，所以若设x2x1x，则x3x1x3x2x2x12x，x4x13x，xnx1(n1)x.即a42第42页答案9.722.4743第43页44 请同学们认请同学们认真完成课后强真完成课后强化作业化作业第44页