《备战2021年高考物理二轮复习题型专练》专题14 力学实验（解析版）

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专题 14　力学实验

【方法指导】

一、测量速度的工具、方法

方法仪器器材方法说明、应用举例

纸带法交流电源、打点计时器、

刻度尺

测出计数点间距，由打出某点前、后两

点时间内的平均速度替代打出该点时的

速度

光电门法光电门、螺旋测微器或游

标卡尺

由于挡光片的宽度很小，瞬时速度 v＝

(d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡

光片的挡光时间)

利用平抛

运动法

竖直平面内末端水平的倾

斜或弧形轨道、刻度尺

(1)测出物体离开轨道末端后平抛运动的

高度与射程，由平抛运动规律计算初速

度

(2)验证动量守恒定律、探究弹性势能等

弹簧、刻度尺、天平

利用圆周

运动法

竖直平面内的圆弧轨道(或

细线牵引的圆周运动)、力

传感器、天平等

(1)由机械能守恒定律或动能定理计算最

低点的速度

(2)力传感器测出物体经过轨道最低点时

对轨道的压力，由牛顿运动定律计算物

体经过最低点时的速度

(3)验证机械能守恒定律、探究向心力等

二、测定重力加速度的几种常见方案

利用落体测重力加速度(忽略阻力)运动组合物体系统

打点计时器计

时，利用逐差

法测定 g，也

可以利用图象

法求 g

光电门计时，

原理为 v2－v

＝2gx(也可以

利用频闪照片)

滴水法计时，原

理为 h＝，可以

利用图象求 g

匀速圆周运动计

时，Δx＝gT2(也

可以测量转速)

(m1＋m2)v2＝

(m2－m1)gh

再创新：可以验证牛顿运动定

律、机械能守恒定律

三、实验的创新与设计应注意的几点

1.加强对实验思想方法(如模拟法、转换法、放大法、替代法等)的归纳，这样在新的实

验情景下，才能设计合理的实验方案。

2.克服思维定式的影响，加强对已掌握的实验原理的理解和仪器的正确使用方法的训

练，才能在新情境下进行迁移利用。

命题点一：　基本仪器的使用、误差　有效数字

考向一　游标卡尺的使用与读数

【典例 1】如图 1(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标

和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装

置，简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游

标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为 1.950 cm；当托盘内放有质量为 0.100 kg 的

砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为______

__ cm。当地的重力加速度大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留 3位

有效数字)。

图1

【解析】　实验所用的游标卡尺精度为 0.05 mm，游标卡尺上游标第 15 条刻度线与主

尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图(b)所示的游标卡尺读数为 3.7 cm＋15×0.05

mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm。

托盘中放有质量为 m＝0.100 kg 的砝码时，弹簧受到的拉力 F＝mg＝0.100×9.8 N＝

0.980 N，弹簧伸长量为 x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm＝0.018 25 m，根据胡克定律 F＝

kx，解得此弹簧的劲度系数 k＝＝53.7 N/m。

【答案】　3.775　53.7

考向二　螺旋测微器的使用与读数

【典例 2】用螺旋测微器测量两个工件的直径如图 2所示，则工件的直径分别为____

____ mm、________ mm。

图2

【解析】　图甲中螺旋测微器固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻度读数为

0.01 mm×42.0＝0.420 mm，

得d1＝0.5 mm＋0.420 mm＝0.920 mm；

图乙中螺旋测微器固定刻度读数为 4 mm，

可动刻度读数为 0.01 mm×30.0＝0.300 mm，

得d2＝4 mm＋0.300 mm＝4.300 mm。

【答案】　0.920(0.919～0.921 都正确)　4.300(4.299～4.301 都正确)

【总结归纳】

测量仪器读数的两点注意

(1)需要估读的仪器(关键是确定好最小分度)：刻度尺、螺旋测微器、电表、天平、弹

簧测力计。

(2)不需要估读的仪器：游标卡尺、电阻箱、欧姆表(刻度不均匀，可不估读或按半刻度

估读)。　　　　　　

【拓展练习】

1.如图 3甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为 9 mm 长10 等分、19

mm 长20 等分、 49 mm 长50 等分，它们的读数依次为 ________ mm 、________

mm、________ mm。

图3

【解析】　(1)甲图读数：整毫米数是 17 mm，不足 1毫米数是 2×0.1 mm＝0.2 mm，

最后读数是 17 mm＋0.2 mm＝17.2 mm；乙图读数：整毫米数是 23 mm，不足 1毫米数是

7×0.05 mm＝0.35 mm，最后读数是 23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm；丙图读数：整毫米数是

10 mm，不足 1毫米数是 19×0.02 mm＝0.38 mm，最后读数是 10 mm＋0.38 mm＝10.38

mm。

【答案】　(1)17.2　23.35　10.38

2.某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图 4甲、乙所示，则该金属杆的长度和

直径分别为________ cm 和________ mm。

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