（暑期辅导专用）2020年初高中物理衔接教材衔接点15相关实验仪器及知识 11页

衔接点15 相关实验仪器及知识 知识点梳理 一、误差 ‎1、误差：测量值与真实值的差异称为误差。误差存在于一切测量之中，而且贯穿测量过程的始终。‎ ‎2、系统误差与偶然误差：从误差来源看，误差根据其性质分为系统误差和偶然误差。‎ ‎（1）系统误差：系统误差主要是由于实验原理不够完备、实验仪器精度不够或实验方法粗略而产生的。系统误差的基本特点是：实验结果对真实值偏差总是具有相同的倾向性，即总是偏大或偏小。减小系统误差的方法有：改善实验原理、提高实验仪器的测量精度、设计更精巧的实验方法。‎ ‎（2）偶然误差：偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的。偶然误差的特点是：有时偏大，有时偏小，且偏大和偏小的机会相等。减小偶然误差的方法有：多次实验取平均值。通常将足够多次数的测量结果的平均值取为该待测量的真实值。‎ ‎3、绝对误差与相对误差：从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。‎ ‎（1）绝对误差：绝对误差是测量值与真实值之差。即绝对误差，它反映测量值偏离真实值的大小。‎ ‎（2）相对误差：相对误差等于绝对误差与真实值之比。常用百分数表示：。相对误差反映了实验结果的精确程度。‎ ‎（3）对于两个测量值的评估，必须考虑其相对误差。绝对误差大者，其相对误差不一定大。‎ 二、测量仪器 ‎1．游标卡尺 ‎（1）游标卡尺的结构 游标卡尺的构造如图1所示，它的做测量爪固定在主尺上并与住尺垂直，右测量爪与左测量爪平行，固定在游标尺上，可以随同游标尺一起沿主尺移动。‎ 11‎ 图1‎ ‎（2）游标卡尺的测量原理 主尺上的最小分度与游标尺上的最小分度不一样长，有一个差值，差值不同，尺的精确度就不同。‎ 常用的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的。主尺上的每一小等分刻度都是1 mm，而游标尺上的每一个小等分刻度比1 mm要小一些。‎ ‎（3）游标卡尺的读书方法 游标尺 精度（mm）‎ 测量结果（游标尺上第n个格与主尺上的刻度线对齐时/mm）‎ 刻度格数 刻度总长度 每一格与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 ‎（1）构造：如图2所示是常用的螺旋测微器，它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D'、可动刻度E与测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。‎ 图2‎ ‎（2）原理：精密螺纹的螺距是0.5 mm，即每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，把这一周分成50等分，每一等分对应固定刻度上的0.01 mm，即可动刻度每转过一等分，F前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻度旋转了多少等分就知道长度变化了多少个0.01 mm，用它测量长度，可以精确到0.01 mm，还可以估读到0.001 mm（即毫米的千分位），因此螺旋测 11‎ 微器又称为千分尺，它是把前后方向的微小变化和圆周上的旋转变化对应起来，放大了这种变化。‎ ‎（3）读数变化：先从固定刻度B上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度上的轴向线重合，从而读出可动刻度示数（注意估读）。‎ ‎3．电流表和电压表 学生实验中用的直流电流表的量程为0~0.6A、0~3A。直流电压表的量程为0~3V、0~15V，读数时，首先要看清每大格及每小格所表示的数值。‎ ‎（1）最小分度是“1”的仪表，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。‎ ‎（2）最小分度是“2”或“5”的仪表，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。‎ ‎1．小文根据如图所示的情况，把它们的示数、测量结果分别记录在了每个图的下面。其中记录正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】A、标尺上一个大格1g，每一个小格0.2g，并且以游码的左侧对准的刻度为准，物体的质量：20g+50g+2.4g=72.5g；故A错误；B、温度计的分度值是1℃，温度计的示数为 11‎ ‎-10℃+（-2℃）=-12℃；故B错误；C、量筒的分度值为2mL，则量筒的示数为20 mL+6mL=26mL；故C正确；D、电能表的读数为931.6kW•h；故D错误．故选C．‎ ‎2．一同学在某次实验中测量一物体长度，记录结果为1.247cm，则该同学所使用的测量工具 A．可能为最小刻度为毫米的刻尺 B．可能为20分度的游标卡尺 C．一定不是50分度的游标卡尺 D．可能为螺旋测微器 ‎【答案】C ‎【解析】A．因1.247cm=12.47mm，最小刻度是毫米的刻度尺的应估读到0.1mm。故A错误；B．20分度的游标卡尺精度是0.05mm，读数的末位为0或5．故B错误；C．50分度的游标卡尺精度是0.02mm，读数的末位为0或偶数，所以此读数一定不50分度的游标卡尺。故C正确；D．1.247cm=12.47mm，螺旋测微器应读到0.001mm，故这个测量工具不可能是螺旋测微器。故D错误。故选C。‎ ‎3．对于误差下面说法不正确的是 A．天平两臂不完全等长会造成系统误差 B．在空气中测量重力加速度会带来系统误差 C．电表指针由于轴上的摩擦停下来的位置可能一次偏大一次偏小属于系统误差 D．人读仪表时，眼睛的位置可能一次向左偏，一次向右偏属于偶然误差 ‎【答案】C ‎【解析】A．由于仪器的原因形成的误差叫着系统误差，故A正确；B．在空气中测量重力加速度，由于空气阻力的作用，会带来误差，此误差为系统误差，故B正确；C．电表指针由于轴上的摩擦停下来的位置可能一次偏大一次偏小属于偶然误差，故C错误；D．人读仪表时，眼睛的位置可能一次向左偏，一次向右偏属于偶然误差，故D正确。故选C。‎ ‎4．学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法.下图是我们学习过的几个实验，其中所用的物理思想与方法表述正确的是：‎ ‎①螺旋测微器测长度 11‎ ‎②验证力平行四边定则 ‎③探究加速度与力质量的关系 ‎④观察桌面微小形变 A．①用到了控制变量法 B．②用到了等效思想 C．③用到了微元法 D．④用到了归纳法 ‎【答案】B ‎【解析】A．①采用微小变量放大法，设一个螺距为0.5mm，当旋转一周时，前进或后退一个螺距，这样把0.5mm的长度放大到旋转一周上。故A错误。B．②采用的等效替代法，即两次拉橡皮筋的时使橡皮筋的形变相同。故B正确。C．③研究三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，这种方法称为控制变量法．而在本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系，故先保持小车质量M不变，而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系，或者先保持小车的质量不变，探究小车所受的合外力与小车的加速度之间的关系，故本实验的操作过程采用的为控制变量法。故C错误。D．④用力向下压，使桌面产生微小形变，使平面镜M逆时针方向微小旋转，若使法线转过θ角，则M反射的光线旋转的角度为2θ，N反射的光线就就旋转了4θ，那么投射到平面镜上的光斑走过的距离就更大，故该实验观察测量结果采用的是微小变量放大法。故D错误。‎ ‎5．下列游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为 11‎ A．1.22cm、6.86mm B．1.220cm、6.860mm C．12.20mm、6.360mm D．12.20cm、6.36cm ‎【答案】B ‎【解析】20分度的游标卡尺，精确度是0.05mm，游标卡尺的主尺读数为12mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.05mm=0.20mm，所以最终读数为：12mm+0.20mm=12.20mm，螺旋测微器的固定刻度为6.5mm，可动刻度为36.0×0.01mm=0.360mm，所以最终读数为6.5mm+0.360mm=6.860mm。A．1.22cm、6.86mm与分析不符，故A项错误；B．1.220cm、6.860mm与分析相符，故B项正确；C．12.20mm、6.360mm与分析不符，故C项错误；D．12.20cm、6.36cm与分析不符，故D项错误。‎ ‎6．在“用托盘天平测量物体质量”时，某同用已调节好的天平在测物体质量过程中，通过增、减砝码后，发现指针指在分度盘的中央刻度线左边一点，这时他应该 A．把横梁右端螺母向右旋出一些 B．把横梁右端螺母向左旋进一些 C．向右移动游码 D．把天平右盘的砝码减少一些 ‎【答案】C ‎【解析】在称量质量的过程中，是不能调节平衡螺母的，故A、B错误；称量时，发现指针指在分度盘中央刻度线的左边一点，说明左盘中的物体偏重，则应向右盘里加小砝码或向右移动游码，向右移动游码，相当于右盘中增加了一个更小的砝码；所以不能再减少砝码了，则C正确， D错误。故选C。‎ ‎7．甲、乙两位同学用刻度尺测量同一竹竿的长度时记录的数量分别是，甲为5.65m，乙为5.650m．根据你学过的物理知识判断下列说法正确的是 A．甲同学使用的是最小刻度为厘米的刻度尺进行测量 B．乙同学使用的是最小刻度为厘米的刻度尺进行测量 C．甲同学的记录数准确到厘米 D．乙同学使用的是最小刻度为毫米的刻度尺进行测量 ‎【答案】B ‎【解析】用刻度尺测量物体的长度时，需要估读到最小刻度的下一位，甲读数为5.65m，即 11‎ 使用的刻度尺最小刻度为分米，乙读数为5.650m，使用的刻度尺最小分度为厘米，故B正确，ACD错误．故选B．‎ ‎8．关于实验器材，下列说法正确的是 A．游标卡尺可以测杯子的深度 B．电容相同的电容器，其储存的电量必相同 C．打点计时器只能接低压交流电源 D．定值电阻的阻值与其两端电压成正比，与其通过的电流成反比 ‎【答案】A ‎【解析】A、游标卡尺利用内、外测量爪可以测量零件的厚度和管的内、外径，而深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度，故可以测杯子的深度，故A正确；B、根据公式，即可知，相同电容的电容器如果电压不同，则电量不相同，故B错误；C、电火花打点计时器采用220V的交流电源，故C错误；D、定值电阻的阻值与其两端电压和通过的电流无关，它是由导体本身的性质决定的，故D错误．‎ ‎9．用打点计时器研究物体运动时，接通电源和让纸带随物体开始运动，这两个操作的时间关系应当是 A．先接通电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通电源 C．释放纸带的同时接通电源 D．先释放纸带或先接通电源都可以 ‎【答案】A ‎【解析】开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带让纸带（随物体）开始运动，如果先放开纸带开始运动，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打更多的点，故A正确，BCD错误；故选A.‎ ‎10．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为x，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速 11‎ 度．为使更接近瞬时速度，正确的措施是 A．换用宽度更窄的遮光条 B．提高测量遮光条宽度的精确度 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．增大气垫导轨与水平面的夹角 ‎【答案】A ‎【解析】极短时间内的平均速度表示瞬时速度；即换用宽度更窄的遮光条，通过光电门的时间更短，更接近瞬时速度，故A正确。‎ ‎11．一个实验小组在做“探究弹簧形变与弹力的关系”的实验中，使用了两根不同的轻质弹簧M和N，他们得到弹力与弹簧长度的关系图象如图所示，则由图可知 A．M的原长比N的长 B．M的劲度系数比N的大 C．实验过程中两弹簧都已超过了弹性限度 D．弹力与弹簧长度成正比 ‎【答案】B ‎【解析】A．由胡克定律，图象中与x轴交点的横坐标代表弹簧的原长，故的原长比的长，A错误；B．图象中斜率代表弹簧的劲度系数，故的劲度系数比大，B正确；CD．弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧长度是一次函数关系，结合可知，该函数为一次函数关系，故两弹簧都没有超过弹性限度，且弹力与弹簧长度成线性关系，不是正比关系。故CD错误。故选B。‎ 11‎ ‎12．关于游标卡尺和螺旋测微器的读数，下列说法正确的是 A．游标卡尺读数为5.45cm B．游标卡尺读数为5.45mm C．螺旋测微器读数为6.726cm D．螺旋测微器读数为0.6726cm ‎【答案】AD ‎【解析】A B．游标卡尺的最小分度值为0.1mm，图中读数为，A正确，B错误；C D．螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图中读数为，C错误，D正确。故选AD。‎ ‎13．下列关于误差及有效数字的认识正确的是 A．0.0680是两位有效数字 B．0.0680是三位有效数字 C．多次测量取平均值的办法只能减小偶然误差 D．多次测量取平均值的办法可以消除系统误差 ‎【答案】BC ‎【解析】AB．有效数字是从第一个不为0的数字开始的，0.0680是三位有效数字。故A错误B正确；CD．偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同，减小偶然误差可以通过多次测量取平均值的办法，但是不能消除；多次测量取平均值的办法不可以消除系统误差，故C正确D错误。故选：BC。‎ ‎14．关于测量，下列说法正确的是 A．测量长度要有估计数字，估计数字的位数越多，误差就越小 B．在记录测量结果时，只写数值，不写单位是毫无意义的 C．记录测量的结果，所用单位不同时，不会影响测量结果的准确程度 11‎ D．为了减少误差，进行任何一个测量，都要采取多次测量求平均值的方法 ‎【答案】BCD ‎【解析】测量长度估读数据的时候，并不是估计数字的位数越多，误差就越小，只能估读到精确度的下一位，A错误；在记录测量结果时，只写数值，不写单位是毫无意义的，因为不同单位的含义不同，B正确；记录测量的结果，所用单位不同，表示的数字大小不同，但不会影响测量结果的准确程度，C正确；进行任何一个测量，都应采取多次测量求平均值的方法，从而减小偶然误差，D正确．‎ ‎15．下列说法正确的是 A．从来源上看，误差可分为系统误差和偶然误差 B．系统误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同 C．测量结果184.2mm和18.42cm是相同的 D．测量结果中，小数点后面的0都是有效数字 ‎【答案】AC ‎【解析】从来源上看，误差可分为系统误差和偶然误差，故A正确；偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同，故B错误；测量结果184.2mm准确到1mm，18.42cm准确到0.1cm，故是相同的，故C正确；测量结果中，小数点后面的0不全是有效数字，1到9的数字后面的0是有效数字，故D错误；故选AC．‎ ‎16．关于测量误差问题，以下说法正确的是 A．即使仔细地多测量几次，也不能避免误差 B．系统误差的特点是测量值比真实值总是偏大或偏小 C．偶然误差总是有时偏大有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同 D．要减小系统误差就得多次测量取平均值 ‎【答案】ABC ‎【解析】多次测量求平均值，选用精密的测量工具，改进测量方法可在一定程度上减小误差，却不能避免误差，故A正确；系统误差的特点是测量值比真实值总是偏大或偏小，不能避免，故B正确．偶然误差总是有时偏大有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同，要减小偶然误差就得多次测量取平均值，这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值．故C正确．要减小系统误差有对仪器装置进行调整和检定等方法，故D错误．故选ABC．‎ ‎17．图中游标卡尺的读数为________mm，螺旋测微器的读数为________mm。‎ 11‎ ‎【答案】50.154.700（4.698~4.702）‎ ‎【解析】游标卡尺的精度为，读数为。螺旋测微器精度为，读数为。‎ 11‎