高中物理必修12实验复习.pdf

第 1 页 共 15 页高中物理必修12 实验复习一．考纲要求：11 个实验1．研究匀变速直线运动2．探究弹力和弹簧伸长的关系3．验证力的平等四边形定则4．验证牛顿运动定律5．探究动能定理6．验证机械能守恒定律1．要求会正确使用的仪器主工有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等2．要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差3．要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果间接测量的有效数字运算不做要求二．演示实验：悬挂法测薄板重心；牛顿管实验（自由落体运动）；验证牛顿第二定律；共点力作用下物体的平衡；动量定理演示（缓冲）；小车与弹簧系统的动量守恒；小球摆动中机械能守恒三．基本仪器：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤. 四．减小实验误差方面①多次测量法： 多次测量法减小偶然误差，这是所有实验必须采取的办法，也是做实验应具有的基本思想。

②累积法： 把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，提高测量的精确程度如测单摆的振动周期， 应测量单摆多次全振动的时间再除以全振动次数，以减少操作者反应时间造成误差的影响③仪器使用前要注意调零，如弹簧秤、电压表、电流表的调零， 多用电表的机械调零和电阻挡调零、换挡后的调零五．实验数据的处理方法①列表法②作图法第 2 页 共 15 页③平均值法和逐差法六．实验原理①控制变量法：②转换法：③等效替代法：④留迹法：⑤模拟法：七．设计性实验的设计原则①科学性原则：②安全性原则：③精确性原则：④方便性原则：有些物理量不能由测量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系，将待测物理量的测量转化．．为基本物理量的测量．待测物理量基本测量方法力学速度加速度力功九．测量工具读数（1）螺旋测微器a b c 第 3 页 共 15 页de fghi（2）游标卡尺10 分度第 4 页 共 15 页a． b.20 分度50 分度a.b.（3）秒表a.b.第 5 页 共 15 页c.总结：游标卡尺1、 认清游标卡尺的精确度2、 游标卡尺的测量值3、 游标卡尺使用时不论多少分度都不用估读。

螺旋测微器1、原理：2 、读数：（1）其读数方法是：读数 =固定刻度数 ( 含半毫米刻度 ) ＋可动刻度数（含估读刻度数）×精度．第 6 页 共 15 页(2) 、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表有一个共同特点是刻度分布均匀．使用以上仪器时，凡是最小刻度是10 分度的，用它进行测量时，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位数字是不可靠数字）．凡是最小刻度不是10 分度的， 只要求读到最小刻度所在的这一位，不能再往下估读．[ 实验一 ] 研究匀变速直线运动这个实验主要是练习使用打点计时器和纸带的数据分析，需要解决的问题有：1、 打点计时器的作用和使用方法；2、怎样利用纸带判断物体是在做匀变速运动？3、怎样计算做匀变速直线运动的物体在某个位置时的速度？4、怎样计算它的加速度？1．重锤自由下落时打出一条纸带如图1 所示，计算打下C点时的速度和自由下落的加速度的数值解：计算C点的速度2. 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F等 6 个计数点（每相邻两个计数点间还有4 个计时点，本图中没有画出）打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流． 他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A对齐．⑴按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5，它们依次为______cm 、______cm、______cm、______cm、______cm ．0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 第 7 页 共 15 页⑵由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时 , 物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是______m/s、______m/s、______m/s、______m/s．⑶根据以上结果, 试用两种不同的方法计算该物体的加速度a．⑷根据⑵中得到的数据, 试在右边所给的坐标系中, 用作v-t图象的方法 , 从图象中求物体的加速度a．⑸从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=______m/s,vF=_____m/s. 并由此计算 : 当打点计时器打下A点的时刻 , 物体已经从静止开始做匀加速运动________s 了．⑹如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道, 那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______. 理由是 :__________________ ．3． 一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动．用下面的方法 测 量 它 匀 速 转 动 时 的 角 速 度 ． 实 验 器 材 ： 电 磁 打 点 计 时 器 ， 米 尺 ， 纸 带 ， 复 写纸．（1）如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使（2）启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点．（3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量．①由已知量和测得量表示角速度的表达式为ω =________________，式中各量的意义是___________．②某次实验测得圆盘半径r=5.50 ×10－2m ，得到的纸带的一段如图所示，求得角速度为________．[ 实验二 ] 探究弹力和弹簧伸长的关系本实验中要注意：（1）既会用传统方法也会用力传感器来探究弹力与形变量的关系；单位： cm 第 8 页 共 15 页乙（2）实验中如何减小弹簧自重对实验的影响；（3）如何自制一个弹簧测力计，并用于测定一个已知质量的物体重力大小；1．某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。

所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5 个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2）（1）试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义砝码质量（ g）0 30 60 90 120 150 弹簧总长（ cm ）6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 弹力大小（ N）（2）上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲度k是多大 ? 2．将弹簧固定在一带有凹槽的轨道（摩擦不计）的一端，并将轨道固定在水平桌面的边缘上（如图乙），用钢球将弹簧压缩一定长度，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，要想测出释放前弹簧具有的弹性势能需要测出的物理量是(并用相应符号表示) ；（3）用测量量表示这时弹簧的弹性势能ES=改变压缩量、换用不同的弹簧就可探究出弹簧的弹性势能与劲度系数及形变量有关第 9 页 共 15 页3．我们做过《探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系》实验，知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或缩短）量x 成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同。

现有劲度系数分别为K1、K2的弹簧 A和 B，若将它们串联成一根新弹簧C，探究弹簧C的劲度系数K与 K1、K2的关系1）同学甲的猜想时K=K1+K2 ，同学乙1/K=1/K1+1/K2 其中有一位同学的看法是对，请判断出谁对谁错，并写出你判断的依据2）为了验证理论推导的正确性，可通过实验来完成实验所需的器材除弹簧A和 B，已知质量且质量相等的钩码外，还需要的器材有______________________________________ （3）研究弹簧C的劲度系数， 实验中需要一个数据记录表，请你填写出记录的测量物理量的名称4）请写出完成的实验步骤4、用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长，17 世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础现有一根用新材料制成的金属杆，长为4 m ，横截面积为 0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000 选用同种材料制成的样品进行测试，通过测试取得数据如下：长度 L 拉力 F 伸长 x 截面积 s 250N 500N 750N 1000N 1m 0.05 cm20.04cm 0.08 cm 0.12 cm 0.16 cm 2m 0.05 cm20.08 cm 0.16 cm 0.24 cm 0.32 cm 3m 0.05 cm20.12 cm 0.24 cm 0.36 cm 0.46 cm 4m 0.10 cm20.08 cm 0.16 cm 0.22 cm 0.32 cm 4m 0.20cm2 0.04 cm 0.08 cm 0.12 cm 0.16 cm （1） 、请根据测试结果，推导出伸长量x 与材料的长度L、材料的截面积S及拉力 F 之间的函数关系。

（形式为x= ）第 10 页 共 15 页（2） 、通过对样品的测试，求出现有金属杆在不超过设计要求伸长量的前提下能承受的最大拉力写出过程）（3） 、在表中把有明显误差的数据圈出来[ 实验三 ] 验证力的平行四边形定则本实验要知道实验所需器材、实验原理、误差来源、注意事项；实验记录：项 目次数分力 F1（N）分力F2（N）用平行四边形定则作图量出合力F 用一个测力计直接测出 F1、F2的合力 F′F′与 F 的夹角 θ （度）1 2.0 2 3 1．如果只给一个弹簧秤能否完成这个实验？（）2．在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是：（）A．同一次实验中，O点位置允许变动B．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小3. 在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中 A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和 OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图1) 图乙中的F 与 F′两力中，方向一定沿AO方向的是 ____________________ (2) 本实验采用的科学方法是--- （）A. 理想实验法 B. 等效替代法C. 控制变量法 D. 建立物理模型法4．卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎第 11 页 共 15 页图 2 没有压力， 所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量．假设某同学在这种环境设计了如图所示装置（图中O为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动．设航天器中具有基本测量工具．(1) 物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是；(2) 实验时需要测量的物理量是；(3) 待测物体质量的表达式为m= [ 实验四 ] 验证牛顿运动定律在这个实验中主要验证牛顿第二定律，即加速度与质量、加速度与合外力的关系注意的问题有：（1）实验装置安好后，如何进行调整？（2）实验中钩码的质量和小车质量满足什么关系？为什么要满足这样的关系？（3）实验数据如何处理？1．在验证牛顿第二定律的实验中，一个同学打出了5 。