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2021届高考:高考物理力学实验溯本求源与误差分析.docx

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资源介绍

实验一 研究匀变速直线运动


●注意事项
1.平行:纸带、细绳要和长木板平行.
2.靠近:释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置.
3.一先一后:实验时应先接通电源,后释放小车;实验后先断开电源,后取下纸带.
4.减小误差:小车另一端挂的钩码个数要适当,避免速度过大而使纸带上打的点太少,或者速度太小,使纸带上打的点过于密集.
5.纸带选取:选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集部分,适当选取计数点.
6.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位,仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线.
●误差分析
1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差.
2.作v­t图象时出现作图误差.
3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同.
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系

●注意事项
1.不要超过弹性限度
实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度.
2.尽量多测几组数据
要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据.
3.观察所描点的走向,不要画折线.
●误差分析
1.产生原因
(1)钩码标值不准确.
(2)弹簧长度测量不准确.
(3)描点、作图不准确.
2.减小方法
(1)弹簧一端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数.
(2)固定刻度尺,多测几次.
(3)坐标轴的标度尽量大一些,描线时让尽量多的点落在线上或均匀分布于线的两侧.

实验三 验证力的平行四边形定则


●注意事项
1.位置不变
同一次实验中橡皮条拉长后的结点O必须保持不变.
2.拉力
(1)细绳应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳方向画直线,应在细绳两端画两个射影点,去掉细绳后,连直线确定力的方向.
(2)应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内.
(3)弹簧测力计数据尽量大些,读数时眼睛要正视,要按有效数字正确读数和记录.
3.作图
(1)在同一次实验中,选定的比例要相同.
(2)两分力夹角不能太大或太小,作图时两力与对边一定要平行.
●误差分析
产生原因 减小方法
偶然
误差 读数
误差 弹簧测力计数据在允许的条件下尽量大些,读数时眼睛要正视
作图误差 两分力夹角不能太大或太小,作图时两力的对边一定要平行
系统
误差 弹簧测力计
本身的误差 选较精确的弹簧测力计


实验四 验证牛顿运动定律

●注意事项
1.实验方法:控制变量法.
2.平衡摩擦力:不悬挂小盘,但小车连着纸带.
3.不重复:不重复平衡摩擦力.
4.实验条件:M≫m.小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.
5.一先一后一按住:先接通电源,后放小车,且在小车到达滑轮前按住小车.
6.作图:作图时两轴标度比例要适当,各量须采用国际单位.
●误差分析
1.因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.
2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.
实验五 探究动能定理


●误差分析
1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比.
2.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.
3.利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差.
●注意事项
1.平衡摩擦力:将木板一端垫高,使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角.
2.选点测速:测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选小车做匀速运动状态的.
3.橡皮筋的选择:橡皮筋规格相同时,力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.
实验六 验证机械能守恒定律






●误差分析
1.偶然误差
产生原因 纸带长度测量有误差
减小方法 (1)测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完;
(2)多次测量取平均值.
2.系统误差

产生原因 存在空气阻力和摩擦阻力,导致ΔEk<ΔEp
减小方法 (1)使打点计时器两限位孔在同一竖直线上;
(2)选用质量大、体积小的物体作重物.

●注意事项
1.打点计时器要竖直:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力.
2.重物密度要大:重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.
3.一先一后:应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落.
4.测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=(h_(n+1) 〖-h〗_(n-1))/2T,不能用vn=√(2gh_n )或vn=gt来计算.


实验七 验证动量守恒定律
【利用气垫导轨验证动量守恒定律】

①测质量:用天平测出两滑块的质量.
②安装:正确安装好气垫导轨.
③测速:测出两滑块碰撞前、后的速度.

【用两摆球碰撞验证动量守恒定律】

①测质量:用天平测出两球的质量.
②安装:把两个等大的小球用等长悬线悬挂起来.
③实验:一个小球静止,拉起另一个小球,然后松手,两球相碰.
④测速:测碰撞后小球摆起的角度,算出对应的小球速度.

【利用打点计时器验证动量守恒定律】

①测质量:用天平测出两小车的质量.
②安装:将打点计时器固定在光滑桌面的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车A的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.
③实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成整体,随后两车一起运动.
④测速:通过纸带上两计数点间的距离及打下两计数点的时间,由v=(△x)/(△t)算出两车碰撞前后的速度.

【利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律】

①测质量:用天平测出两小球的质量,且m入射>m被碰.
②安装:调整固定斜槽使斜槽底端水平.
③铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O.
④找平均位置点:每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,小球滚下10次,用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,找圆心;再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变),经过10次碰撞后,用同样的方法找入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心.
⑤测距离:用刻度尺量出O到所找圆心的距离.


●误差分析
1.系统误差:主要来源于实验器材及实验操作等.
(1)碰撞是否为一维.
(2)气垫导轨是否完全水平,摆球受到空气阻力,小车受到长木板的摩擦力,入射小球的释放高度存在差异.
2.偶然误差:主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量.
●注意事项
1.前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”.
2.方案提醒
(1)若利用气垫导轨进行验证,给滑块的初速度应沿着导轨的方向.
(2)若利用摆球进行验证,实验前两摆球应刚好接触且球心在同一水平线上.将摆球拉起后,两摆线应在同一竖直面内.
(3)若利用两小车相碰进行验证,要注意平衡摩擦力.
(4)若利用平抛运动规律进行验证,安装实验装置时,应注意调整斜槽,使斜槽末端水平,且选质量较大的小球为入射小球.


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