题目内容

(Ⅰ)(1)我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(M)两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是
 
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(2)某同学的实验方案如图所示,她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减少这种做法而带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施:
a:用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是
 
.
b:使砂桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于
 
.
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种:
A、利用公式a=
2s
t2
计算;B、根据a=
△s
T2
利用逐差法计算.
两种方案中,你认为选择方案
 
比较合理.
(4)下表是该同学在“保持小车质量M不变,探究a与F的关系”时记录了实验数据,且已将数据在下面的坐标系中描点,做出a-F图象;由图线求出小车的质量等于
 
kg.(保留二位有效数字)
(Ⅱ)某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值,给定器材及规格为:
电流表A(量程为0~5mA.内阻约为10Ω);
电压表V (量程为0~3V.内阻约为3kΩ);
最大阻值约为50Ω的滑动变阻器;
电源E(电动势约3V);
开关S、导线若干.
(l)由于不知道未知电阻的阻值范围,先采用如图电路试测,读得电压表示数大约为2.0V.电流表示数大约为4.0mA,则未知电阻阻值Rx大约为
 
Ω;
(2)经分析,该电路测量误差较大,需要作改进.请在方框内画出改进后的测量原理图;
(3)用改进后的电路进行测量,其测量值
 
(填“等于”、“小于”、“大于”)真实值.
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分析:(Ⅰ)(1)当一个量与多个量有关系时,则可控制某些量不变,去研究另两个量的关系;再去改变让其它量不变,则再去研究剩余的两个量关系,例如:先保持M不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与M的关系.
(2)在实验中,为了减少这种做法而带来的实验误差,一要排除摩擦力的影响,二要砂桶的重力接近小车所受的合力.
(3)由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等.所以可借助于a=
△s
T2
利用逐差法计算加速度大小.
(4)由图象的含义可知,图线的斜率大小为物体的质量大小,图象没有通过原点是由于摩擦力没有平衡彻底.
(Ⅱ)(1)由殴姆定律R=
U
I
可求出电阻的阻值.
(2)从题中可知滑动变阻器的最大值为50Ω,而待测电阻的阻值约为500Ω,因此变阻器以分压式接入电路,则电阻改变显著.
(3)电阻的测量值是电压表的示数与电流表的示数相除.通过分析来找到引起误差的原因:电流表有内阻.
解答:解:(Ⅰ)(1)先保持M不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与M的关系,体现出控制变量法的思想.
(2)由于保持F不变,研究a与M的关系.则当质量发生改变时,若没有平衡摩擦力,则砂桶的重力就不再是小车所受的合力,所以必须平衡摩擦力.由于小车的加速运动,出现加速度,所以导致砂桶的重力大于拉小车的细线的拉力.当砂桶的质量远小于小车的质量时,砂桶的重力接近拉小车的细线的拉力.精英家教网
(3)由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等.所以可借助于a=
△s
T2
利用逐差法计算加速度大小.
(4)由图象的含义可知,图线的斜率大小为物体的质量大小,所以物体的质量为0.49Kg-0.50Kg.
(Ⅱ)(1)由殴姆定律可得:R=
U
I
=
2
4×10-3
Ω=500Ω

(2)可知滑动变阻器的最大值为50Ω,而待测电阻的阻值约为500Ω,所以原电路是滑动变阻器限流式,因此变阻器作用不明显,那么当将变阻器以分压式接入电路,则电阻改变显著.如图所示.
(3)待测电阻通过电压表测出两端的电压,电流表测出通过电阻的电流,由于电流表的内接法,导致电压表的示数比真实值大,所以测量值比真实值大.
故答案为:(Ⅰ)(1)控制变量法;
(2)a.平衡摩擦力;b.砂桶的重力;
(3)B;
(4)0.49Kg-0.50Kg;
(Ⅱ)(1)500;  
(2)如图;   
(3)大于.
点评:由牛顿第二可得,当小车的质量远大于砂桶的质量时,砂桶的重力就约等于小车的合力.
由加速度与合力的图象可知,斜率的大小表示物体的质量大小,若图线与纵轴有交点时,则说明摩擦力没有平衡或没有平衡彻底;若图线与横轴有交点时,则说明摩擦力平衡过度.
要掌握滑动变阻器的限流式与分压式的区别与联系.从外表可知限流式只接两个接线,而分压式要接三个接线.
用伏安法测电阻时,若电流表内接时所测电阻阻值比真实值大;若电流表外接时所测电阻阻值比真实值小.
练习册系列答案
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①沿直线做匀加速运动的某物体,牵引一条通过打点计时器的纸带,计时器的打点周期T=0.02s,取下纸带后,由某一计时点开始,每隔五个点剪下一段纸带,按图1那样贴在直角坐标平面上,彼此不留间隙,也不要重叠.纸带下端都要准确地与横轴重合,每一条纸带的左边准确地与纵轴平行,图的纵轴上已标出了每条纸带的长度L(单位:mm).今以横轴为时间轴,令每条纸带的宽度代表一个时间单位:0.1s,以纵轴为速度轴,纵轴上原来标的每毫米代表一个速度单位:10mm/s.
(1)在每段纸带的上边缘中点画“?”作为计数点,在新的坐标里每个计数点的纵坐标表示
相对应的单位时间内中间时刻的瞬时速度
相对应的单位时间内中间时刻的瞬时速度
.
(2)画一直线,使尽可能多的计数点落在此直线上,并使直线两侧的计数点数目大致相等,这条直线便是运动物体的
速度-时间
速度-时间
图线.
(3)求出上述直线的斜率,可知运动物体的加速度a=
0.75
0.75
m/s2.
②在“探究加速度与力、质量的关系”的实验时:
(1)我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(m)两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的基本思路是
先保持m不变,研究a与F的关系;
再保持F不变,研究a与m的关系;
先保持m不变,研究a与F的关系;
再保持F不变,研究a与m的关系;


(2)某同学的实验方案如图2所示,她想用砂和砂桶的重力表示小车受到的合外力,为了减少这种做法而带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:a.
把木板的末端垫起适当高度以平衡摩
擦力;
把木板的末端垫起适当高度以平衡摩
擦力;
;b.
砂和桶的质量远小于小车质
量;
砂和桶的质量远小于小车质
量;
.
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种:
A、利用公式a=
2s
t2
计算;B、根据a=
△s
T2
利用逐差法计算.
两种方案中,你认为选择方案
B
B
比较合理.
(4)下表是该同学在探究“保持m不变,a与F的关系”时记录的一组实验数据,请你根据表格中的数据在下面的坐标系中做出a-F图象;
( 小车质量:M=0.500kg,g=10m/s2 )
         次数
物理量
1 2 3 4 5 6
m砂和桶(kg) 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060
a(m/s2) 0.196 0.390 0.718 0.784 0.990 1.176
(5)针对该同学的实验设计、实验操作、数据采集与处理,就其中的某一环节,提出一条你有别于该同学的设计或处理方法:
①采用气垫导轨以减小摩擦力;
②利用“光电门”和计算机连接直接得到加速度,
③利用v-t图象计算加速度;
④用弹簧秤测量砂和桶的重力;
⑤用力和加速度的比值是否不变来处理数据,等等.
①采用气垫导轨以减小摩擦力;
②利用“光电门”和计算机连接直接得到加速度,
③利用v-t图象计算加速度;
④用弹簧秤测量砂和桶的重力;
⑤用力和加速度的比值是否不变来处理数据,等等.
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