易错点14 实验与探究 —备战2021年高考物理一轮复习易错题

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易错点 14 实验与探究

易错题【01】力学实验分析不到位

一、测量读数类仪器使用

1．游标卡尺

(1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：

游标尺(mm)

精确度(mm)

刻度格数 [来源:学|科|网Z|X|X|K] 刻度总长度(mm) 每小格与 1毫米差(mm) [来源 :学科网 ][ 来

源:Z_xx_k.Com]

10 9 0.1 0.1

20 19 0.05 0.05

50 49 0.02 0.02

(2)游标卡尺的读数方法:① 以游标零刻度线位置为准,在主尺上读取整毫米数;② 看游

标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐,由游标上对齐的刻

度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;③ 总的读数为毫米整数加上毫米

以下的小数.

特别提醒：(1)游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算，单位为 mm.如50

分度的游标卡尺精确度为 mm＝0.02 mm.

(2)游标卡尺的读数不需要估读．

2．螺旋测微器(千分尺)

量程一般为 0～25 mm,精确度是 0.5 mm÷50＝0.01 mm.

螺旋测微器的读数方法:

①从固定标尺上读出整毫米数,要注意半毫米刻度线是否露出,如果露出再加上 0.5

mm.

图14－1

②0.5 mm 以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数 (要估读一位)

乘以精度 0.01 mm.③ 测量长度为上述二者之和.如图 14－1中所示读数为 6 mm＋0.5 mm＋

20.2×0.01 mm＝6.702 mm.

特别提醒:螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读,末位估读的“0”不要

漏掉.

二、力学实验

1．“纸带类”实验

(1)打点计时器

打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它接在频率为 50 Hz 的交流电源上使用时,

每隔 0.02 s 打一次点,因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通

过研究纸带上点迹间的距离,就可以确定物体的运动情况.

(2)纸带的应用

①利用纸带计算瞬时速度

测出与 n点相邻的前、后两段相等时间 T内的距离 sn和sn＋1,由公式 vn＝算出.(如图 14－

3),在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此法求得物体瞬时速度的.

图14－3

②当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度．在

“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小．因此要选取纸带上打

点间隔基本相等的部分进行测量．

③利用纸带计算加速度

a．利用 a＝求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用 Δs＝sn＋1－sn

＝aT2求加速度 a，为了减小实验误差可用“逐差法”，sn－sm＝(n－m)aT2.

b．图象法

利用 vn＝算出相应时刻点的速度，画出 v－t图象，根据图线的斜率计算加速度．

2．“胡克定律类”实验

(1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比,计算(测量)其长度的变化

分析力的变化情况或建立 F－x坐标系,描点画图研究力的变化规律.

(2)应用

①根据平行四边形定则验证力的合成与分解.

②探究弹力和弹簧伸长量的关系.

三、实验误差

1．偶然误差和系统误差

从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.

(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.

减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.

(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减

小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.

2．有效数字

(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”

是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里 174.2 与

174.8 相比是接近174 还是175 就显而易见了.像174.2 mm 这种带一位不可靠数字的近似数

字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来

读数.

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