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专题五 物理实验 第10讲 力学实验 一、误差和有效数字 1．误差 2.有效数字 (1)定义：带有一位不可靠数字的近似数字．有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源． (2)从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字． 二、长度的测量 1．毫米刻度尺的读数 精确到毫米，估读一位． 2．游标卡尺的读数 3.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. 三、实验数据的处理方法 1．列表法 在记录和处理数据时，为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关系，将数据填写在适当的表格内，称为列表法．列成表格不但可以减少或避免错误，便于发现问题和分析问题，而且有助于找出各物理量之间的变化规律．分析表格中的记录数据时一般先找出相同量，再分析其他量的数据关系． 表格要求简单明了，用符号标明各物理量并写明单位，所列数据要符合有效数字的有关规定． 2．平均值法 即把测定的若干组数据相加求和，然后除以测量次数． 3．作图法 用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一．用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均的效果．由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律． 备课札记 1．(2013·新课标全国卷Ⅰ，22)图5－10－1(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下： ①用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用米尺测量两光电门之间的距离s； ②调整轻滑轮，使细线水平； ③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a； ④多次重复步骤③，求a的平均值； ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ. 回答下列问题： (1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图5－10－1(b)所示．其读数为________ cm. 2．(2012·安徽卷，21·Ⅰ)图5－10－2为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小． (1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是 (　　)． A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 (2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是 (　　)． A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)图5－10－3是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB＝4.22 cm、sBC＝4.65 cm、sCD＝5.08 cm、sDE＝5.49 cm，sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字) 命题角度 【典例1】 [2013·山东卷，21(1)]图5－10－4甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的________(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm. 解析　游标卡尺测量钢笔帽的内径时，使用内测脚，故填“A”，该游标卡尺的最小分度为0.05 mm，游标尺的第6个刻度线与主尺上的某刻线对齐，所以读数为11 mm＋0.05 mm×6＝11.30 mm. 答案　A　11.30(11.25或11.35) 2．游标卡尺的读数 测量值＝主尺上的整毫米数＋与主尺上某一刻线对齐的游标的格数×精确度(单位mm)． 3．关于估读问题：游标卡尺不需要估读；毫米刻度尺、螺旋测微器需要估读． 应考组训 1．(2012·课标全国卷，22)某同学