10.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个打点计时器打下的点,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。

  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,用做v-t图象的方法,从图象中求物体的加速度a.。要标明坐标及其单位,单位大小要取得合适,使作图和读数方便,并尽量充分利用坐标纸).试说明为什么用图象法求加速度的偶然误差比较小?

  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:___________________________。

例1.略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外,所给的测量仪器为:

⑴只有秒表;⑵只有米尺。

解:⑴若只有秒表,可如图(a),将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。⑵若只有米尺,可如图(b),将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度。

例2.利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键,测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图,并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。

解:与学生实验相比,用电阻箱代替了电流表。由于电压可测,由电压、电阻就可以算出电流。电路图如右。实验方法有两种:

⑴改变电阻箱阻值,读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2,根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程,。

解这个方程组可得E和r:。

⑵改变电阻箱阻值,读出电压表对应的示数,多测几组数据,利用U-I图象求电动势和内电阻。这样偶然误差会更小一些。

该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。所以选取电阻箱阻值时不宜太大,电压表则应该选用内阻较大的。

如果只给出电阻箱和电流表,同样可以测量电源的电动势和内电阻。

例3.某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时,利用同一根弹簧,记录了不同振子质量对应的周期值如下表:

m (g)
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
T (s)
0.40
0.57
0.69
0.80
0.89
0.98

他在T-m坐标系中根据此表描点后发现T、m间不是正比关系,而好象是T 2∝m关系,请你进一步验证这一猜想是否正确?

解:可以根据表中的T值计算出相应的T 2值填入表中,画出对应的 T 2-m图象。如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上,就可以确认T 2∝m关系成立。

在给出的表中增加一行对应的T 2(s2)值: 

m (g)
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
T (s)
0.40
0.57
0.69
0.80
0.89
0.98
T2(s2)
0.16
0.32
0.48
0.64
0.79
0.96

 如图作出T 2-m图象:得到的6个点可以认为在同一条直线上,因此可以确定T2∝m关系成立。

例4.某同学利用一架固定好的自动相机,用同一张底片多次曝光的方法,拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片。相邻两次曝光的时间间隔为2.0s。已知小轿车的车长为4.5m.他用刻度尺测量照片上的长度关系,结果如图所示。请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v。

解:从照片上可得,刻度尺的1厘米相当于实际长度3m。量出前后两段位移分别为4.00cm和6.70cm,对应的实际位移分别为12m和20.1m,由ΔS=aT2可得a=2.0m/s2,再根据这4秒内的平均速度等于中间时刻的即时速度,可得照片中第2个像对应的速度v=8.0m/s。

例5.如图所示,是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下:

⑴按电路图接好实验电路;

⑵接通电键S,调节电阻箱R的阻值,使微安表的指针接近满刻度.记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490μA;

⑶断开电键S并同时开始计时,每隔5s或10s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中;

⑷根据表格中的12组数据,以t为横坐标,i为纵坐标,在坐标纸上描点(右图中用“×”表示)。根据以上实验结果和图象,可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_________C,从而算出该电容器的电容约为________F。

解:按照图中的点,用光滑曲线把它们依次连接起来,得到i-t图线,图线和横轴所围的面积就是放电量,即原来电容器的带电量。每小格相当于2.5×10-4C,用四舍五入法数得小方格有32个,所以Q0=8×10-3C。再由C= Q0/ U0,得C=1.3×10-3F。

例6.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)

⑴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。

  ⑵上一问所得图线的物理意义?该弹簧的劲度k是多大?

解:⑴根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。

⑵图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。由可得k=25N/m。

例7.在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区,同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验。某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能,制作了一个太阳能集热装置、实验器材有:(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个,底面积为1m2;(b)给你盛水塑料袋一个;(c)温度计一个;(d)玻璃板一块(约1m2)。如右图所示。

有一块斜坡草地,太阳光垂直照射到草地表面,请将上述实验器材按实验设计要求画在右图中。

已知水的比热容c,被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△t间的关系是Q=cm△t,则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能,除了需要测量m、△t外,还应测量的物理量是   。本实验会有一定误差,试写出一条产生误差的主要原因:         。

解:装置图如右。还应该测量的物理量是温度t。产生误差的主要原因是太阳能没有全部被水吸收。

 0  314651  314659  314665  314669  314675  314677  314681  314687  314689  314695  314701  314705  314707  314711  314717  314719  314725  314729  314731  314735  314737  314741  314743  314745  314746  314747  314749  314750  314751  314753  314755  314759  314761  314765  314767  314771  314777  314779  314785  314789  314791  314795  314801  314807  314809  314815  314819  314821  314827  314831  314837  314845  447090 

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