内容正文:
第1讲 力学实验
考点一 基本仪器的使用、误差、有效数字
一、长度测量类仪器
1.游标卡尺的读数
游标尺(mm)
精度
(mm)
测量结果(游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)
刻度
格数
刻度
总长度
每小格与
1毫米差
10
9
0.1
0.1
主尺上读的毫米数+0.1n
20
19
0.05
0.05
主尺上读的毫米数+0.05n
50
49
0.02
0.02
主尺上读的毫米数+0.02n
2.螺旋测微器的读数
测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)×0.01 mm。
二、时间测量类仪器
1.打点计时器
计时器种类
工作电源电压
打点间隔
电磁打点计时器
交流50 Hz,4 V~6 V
0.02 s
电火花计时器
交流50 Hz,220 V
0.02 s
2.频闪照相机
其作用和处理方法与打点计时器类似,它是用等时间间隔获取图像的信息的方法,将物体在不同时刻的位置记录下来,使用时要明确频闪的时间间隔。
三、误差与有效数字
1.系统误差:由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差。系统误差总是同样偏大或偏小。系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小。
2.偶然误差:由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差。偶然误差表现为重复做同一实验时总是时大时小。偶然误差可用多次测量求平均值的方法来减小。
3.有效数字:带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字。有效数字从左边第一个不为零的数字算起,如0.012 5为三位有效数字,中学阶段一般取2位或3位有效数字。
【题组突破】
1.某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图6-1-1甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为__________cm和________cm。
图6-1-1
解析 直尺的最小刻度为0.1 cm,因此读数应为60.10 cm,图乙采用50分度游标卡尺,其精确度为0.02 mm,因此读数为4.0 mm+10×0.02 mm=4.20 mm=0.420 cm。
答案 60.10 0.420
2.(2018·台州二模)一同学为测定某种硬金属的电阻率,先用伏安法测出一小段由这种材料做成的圆柱形金属丝的电阻为R= Ω,然后用游标卡尺和螺旋测微器分别测定该金属丝的长度和直径,示数如图6-1-2甲、乙所示。由图可知游标卡尺的示数为________mm,螺旋测微器的示数为________mm,则这种金属的电阻率为ρ=________Ω·m(最后一空保留两位有效数字)。
图6-1-2
解析 游标卡尺的主尺读数为:11 mm,游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为4×0.1 mm=0.4 mm,所以最终读数为:11 mm+0.4 mm=11.4 mm。螺旋测微器固定刻度读数:0.5 mm,可动刻度读数:0.01 mm×42.0=0.420 mm,得:d=0.5 mm+0.420 mm=0.920 mm(0.919~0.921都正确)。
由电阻定律得:R=ρ
金属丝的横截面积:S=πd2
则有:ρ=
解得:ρ=1.0×10-3 Ω·m。
答案 11.4 0.920 1.1×10-3
3.一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时,游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图6-1-3甲所示,则这根金属管的深度是________cm;该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为5.702 mm,则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是________、________。
图6-1-3
解析 图中游标卡尺主尺读数为10 mm,20分度游标尺精确度为0.05 mm,游标尺上第12条刻度线与主尺对齐,故游标尺读数为11×0.05 mm=0.55 mm,所以金属管深度为10.55 mm=1.055 cm。螺旋测微器固定刻度部分读数为5.5 mm,可动刻度最小分度值为0.01 mm,可动刻度部分读数应为20.2×0.01,因此a处数字应为20,b处数字为25。
答案 1.055 20 25
[规律总结]
游标卡尺、螺旋测微器的读数方法
1.游标卡尺的读数方法:由主尺读出整毫米数l0,从游标卡尺上读出与主尺上某一刻度对齐的格数n,则测量值(mm)=(l0+n×精确度)mm。注意:①游标卡尺的精确度一般为游标卡尺上总刻数的倒数。②游标卡尺不需要估读。
2.螺旋测微器的读数方法:测量值(mm)=固定刻度指示的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值(注意刻度值要估读一位)×0.01 mm。
考点二 “纸带类”问题的处理
纸带的三大应用
(1)由纸带确定时间
要区别打点计时器(打点周期为0.02 s)打出的点与人为选取的计