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第五章 物体的运动
第一节 长度和时间的测量
重点难点
一、测量单位
进行测量时要选定一个统一的、人们公认的标准作为比较的依据,否则,即使是对同一物体进行测量,测量的值也是不确定的,这个选定的标准就是测量单位。
说明
(1) 古人说明
刻度尺及其相关信息示意图
(3)“看对”是指读数时,视线要正对刻度尺,与尺面垂直,不要斜视。如图所示:
(4)“读对”是指在读数时,除准确读出分度值的数字(准确值)外,还要估读到分度值的下一位数字(估计值)。如25.38 cm,其中25.3 cm是准确值,0.08 cm是估计值。
(5)“记对”指除了正确无误地记下所读出的数字外,还要注上单位,只写了数字未标明单位的记录是无意义的,而忘了写单位是初学者最容易犯的错误。
三、误差
1、请使用刻度尺测量一下课桌的长度,物理课本的长和宽。
2、与同学对比测量数据,结果相同吗?
3、由以上实验探究,为什么层量结果不同,怎样才能减少测量的误差。
说明
四、测量时间
1、用机械表测量时间
停表(秒表)是测量时间的常用仪表。机械停表表盘上有长的秒针和短的秒针,如图,秒针转一圈的时间通常有30s和60s两种。常用的停表分度值也有两种,一种是0.2s,另一种是0.1s,停表上端的按钮是用来旋紧发条和控制表针转动的。
(1) 停表的使用方法:
用手紧握停表,大拇指按在按钮上,按停表分三步:第一次按下时,表针开始转动(启动),第二次按下,表针停止转动(停止),第三次按下,表针弹回零点(回表)。
(2) 使用停表的注意事项:
①使用前先上紧发条,但不宜过紧,以免损坏发条。
②按表不要用力过猛,以免损坏机件;通常按钮先向下按到秒表即将产生动作的位置,当需要产生动作时立即再下按,以提高计时的准确性。
③回表后,如秒针不指零,应记下其数值(零点读数,指针过零点其值为正,指针不到零点其值为负),实验后从测量值中将其减去。
④要注意防止摔碰停表,不使用时应将其放回盒内,并让其继续走动,以放松发条。
有的停表在按钮左侧有一个弧形的制动装置,把这个装置往上推,就信访,再往下推,表针又继续走动。这样可以直接测出几次时间累加数值。
(3) 用停表计时,误差主要来源有三个:
①秒针的初时刻不在0秒的位置。
②操作时,手按按钮有超前和滞后的情况。
③当被测对象为运动物体时,判断位置时有误差。比如测量单摆的周期,对平衡点的位置判断有误。
测量时对第①种情况,只要在读数时减去初读数即可,而对第②③种情况应特别注意,需通过反复训练、多次测量才能有效地减小这种偶然误差。
2、用电子秒表测量时间
。这种方法能消除由天平两力臂不相等而带来的误差。(第一次:Mg l1=M1 g l2;第二次:Mg l2=M2 g l1;两式相乘l1 l2会消去,即得上式)
(9) 几何计算法:量得一些方便的量值,再通过三角形的相似或勾股定理等几何知识计算出所需的测量值。
……
总之,对于不同的具体问题,应采用不同的测量工具及不同的方法来进行测量,我们的宗旨是方法简便易行,误差越小越好。
典型例题精析
例1 用一根米尺和一块手表,如何。
例 h
由公式得,隧道长度
s=vt=30 km/h×h=2.5 km
答案:2.5 km
例 分析:同测量硬币直径一样,通过两条平行线(或平行的两个面),将直径“平移”到刻度尺上测量,具体测量方法见图中甲、乙、丙三法。
答案:测量方法见图中的甲、乙、丙。在甲种测法中需用的辅助器材是两块长方体(如积木块或纸盒),它们至少有一个棱长大于乒乓球半径。在乙种测法中需用的辅助器材是一块三角板。在丙种测法中需用的辅助器材是两块三角板。注意在乙、丙法中,测量时必须将球前后挪动,以球刚好能通过为准。
例 分析:本题虽是测容积,但考查的仍是长度的测量。由于瓶的上、下两部分不一样,可利用水的体积不变,用规则形状的体积替代出不规则部分的体积来解决。
答案:(如图所示)往瓶中装一定量的水,用直尺测出水高h1,盖上盖子后将瓶倒置,测出空余瓶高h2,再用细线绕瓶一圈,测出瓶身周长L,则瓶的底面积为S=π(L/2π)2=L2/4π;则该瓶的容积为:
V容=h2S+V水=h2S+h1S=(h1+h2)S=(h1+h2)·
例
例 答案:具体操作如下:(1) 将桶直立于水平地面上,用粉笔沿桶底在水平地面上画一个圆;(2) 将桶平移至与圆相切的位置,设切点为P(如图);(3) 利用重垂线找出切点P正上方桶边缘上的点Q;(4) 用卷尺找出过P点的直径,确定直径的另一端点M的位置;(5) 用卷尺直接测量M、Q两点间的距离,即为桶上下边缘上两点间的最大距离。
同步练习
1.用一把尺子测量一物体的长度,一般要测量三次或更多次,这样做的目的是为了 ( )
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