题目内容

8．伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动．同时他还运用实验验证了其猜想．某校科技兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动．
（1）实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同时关闭阀门（整个过程中水流可视为均匀稳定的）．该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量时间的．
（2）表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离，V为相应过程中量筒中收集的水量．分析表中数据，根据$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论．
次数1234567
s （m）4.53.93.02.11.50.90.3
V（mL）90847262524023.5
$\frac{s}{{V}^{2}}$5.6×10-45.5×10-45.8×10-45.5×10-45.6×10-45.6×10-45.4×10-4
（3）本实验误差的主要来源有：距离测量的不准确，还可能来源于滑块下滑距离测量不准确，滑块开始下滑、滑块碰到挡板与阀门的打开与关闭不同步等．（只要求写出一种）

分析 关于初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，所以该实验只要验证位移与体积的二次方是否成正比，就可验证该运动是否匀变速直线运动．

解答 解：（1）关于初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次方成正比，由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间．
（2）验证该运动是否匀变速直线运动，关键看位移与时间的二次方是否成正比，即看位移与体积的二次方是否成正比．
所以根据$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数，可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论．
（3）本实验误差的主要来源有：水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于距离测量的不准确，滑块开始下滑和开始流水不同步或斜面摩擦不均匀．
故答案为：（1）时间；（2）$\frac{s}{{V}^{2}}$在误差的范围内是一常数；（3）滑块下滑距离测量不准确，滑块开始下滑、滑块碰到挡板与阀门的打开与关闭不同步．

点评 解决该问题的关键把时间转化为水量，因为流入量筒水的量与时间成正比．

练习册系列答案
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18．钓鱼岛自古就是我国的固有领土，它到温州的直线距离为356km．2015年1月9日早上8：00，我国海警船从温州出发前往钓鱼岛巡航，航程480km，历时8时20分到达钓鱼岛海域．下列说法正确的是（　　）
A．题中的“8：00”是指时间间隔
B．题中的“8时20分”是指时刻
C．海警船的位移大小为480km，路程为356km
D．海警船的路程为480km，位移大小为356km
19．与磁场方向垂直的通电铜棒，铜棒长L=0.2m，电流I=5A，磁感应强度为B=0.4T，计算铜棒受到的安培力F的大小．
16．下列说法正确的是（　　）
A．电容器的击穿电压为所加交流电压的有效值
B．发电机、电动机铭牌上所标的“额定电压220V”指的是交流电压的峰值
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D．在高压输电中要用到变压器，变压器的铁芯中会产生感应电流--涡流，但这种涡流不会有热效应
3．画出图中A所受弹力的示意图．
13．为了测量电源电动势和内电阻，实验室准备了下列器材：待测电源；直流电流表；直流电压表；滑动变阻器；开关；导线若干．
①请在如图1方框内画出实验电路图；
②滑动变阻器处于最大电阻时闭合开关，滑片移动到靠近中部的某位置过程中，电压示数仅在2.89～2.95V内小幅变动，由此现象可判断B
A．电动势为2.95V
B．滑动变阻器最大阻值比电源内阻大很多倍
C．电流表读数变化量一定也很小
D．若滑片继续移动减小电阻，变化幅度仍不会超过1V
③某同学在进行实物连线时，连接成了如图2所示的实物连线图，并进行了正确的测量和记录，得到的U与I关系图象如图3所示，由此可求得的电源电动势E=2.9V，内阻r=0.3Ω．
20．某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形电池（电动势9V左右）．为了测定该方型电池的电动势E和内电阻r，实验室中提供如下器材：
A．电流表A1（满偏电流10mA，内阻RA1=10Ω）
B．电流表A2（0～0.6A，内阻未知）
C．滑动变阻器R0（0～100Ω，1A）
D．定值电阻R（阻值990Ω）
E．开关与导线若干

①根据现有的实验器材，设计一个电路，较精确测量该电池的电动势和内阻，请在虚线框1中画出电路图
②请根据你设计的电路图，写出电流表A1的示数I1与电流表A2的示数I2之间的关系式：I1=$\frac{1}{R+{R}_{A}}$（E-I2r）
③图2为该同学根据正确设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1-I2图线，由图线可以求出被测方形电池的电动势E=9.0 V，内阻r=10Ω．（结果保留两位有效数字）
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