Question

（1）用砂擺可以描繪簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象，如圖1所示，木板在水平面內(nèi)以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)砂擺在豎直平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)，則砂擺中漏下的細(xì)沙在木板上形成振動(dòng)圖線，若已知砂擺的擺長L．當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g，要測(cè)出木板的速度v，還需要用刻度尺測(cè)量

 

的長度s，用上述量表示的木板速度的表達(dá)式為v=

 

．
（2）在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在打出的紙帶上每5個(gè)打點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，共取了7個(gè)記數(shù)點(diǎn)，測(cè)出每兩個(gè)相鄰記數(shù)點(diǎn)間的距離分別為S₁、S₂、S₃…S₆，然后他把紙帶上S₁、S₂、S₃…S₆各段準(zhǔn)確地剪開成6段，按圖2那樣貼在坐標(biāo)紙上，彼此不留間隙也不重疊，紙帶下端都準(zhǔn)確地與橫軸重合，S₁的左邊準(zhǔn)確地與縱軸重合，橫軸為時(shí)間，縱軸為速度．
①在圖中作出該運(yùn)動(dòng)的v-t圖線；
②說明如何利用作出的v-t圖象求加速度a．
（3）在“用電壓表和電流表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般是不用新電池而用舊電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其原因是：舊電池的內(nèi)阻較大，而新電池的內(nèi)阻很小，實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的讀數(shù)變化很小，從而影響測(cè)量值的精確性，如果要較為精確地測(cè)量一節(jié)新電池的內(nèi)阻，可用以下給定的器材和一些導(dǎo)線來完成實(shí)驗(yàn)．
①在圖3中用連線的方法將這些儀器連成電路．
②寫出實(shí)驗(yàn)得出的新電池內(nèi)阻r的表達(dá)式，并說明各字符的物理含義．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)周期公式可以確定時(shí)間，然后運(yùn)動(dòng)等時(shí)性求解木板的速度．
（2）本題使用的方法是等效代替法解題，它們的長度分別等于x=v_平均t，因?yàn)榧魯嗟募垘�所用的時(shí)間都是t=0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度，最后得出結(jié)論紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比．根據(jù)圖象的斜率求出小車的加速度．
（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程組后聯(lián)立求解，可求出新電池的內(nèi)阻的表達(dá)式

解答：解：（1）用刻度尺測(cè)量AC間距S；
木板勻速直線運(yùn)動(dòng)，單擺擺動(dòng)；木板從A到C的時(shí)間為一個(gè)周期時(shí)間；
周期：T=2π

L g

；
木板速度：v=

s

T

=

s

2π

g L

；
（2）①在圖中作出該運(yùn)動(dòng)的v-t圖線，如圖

②速度-時(shí)間直線的斜率表示加速度，
在已畫出的v-t圖線上，取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)如a和b，并測(cè)出其坐標(biāo)分別為（v_a，t_a），（v_b，t_b）．
可知運(yùn)動(dòng)物體的加速度a=

△v

△t

=

vb-va

tb-ta

．
（3）①電路連接如圖

②根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：
E=U₁+I₁（r+R₀）
E=U₂+I₂（r+R₀）
式中U₁，U₂，I₁，I₂分別是滑線變組器阻值改變時(shí)電壓表和電流表對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，R₀是接入電路的電阻箱的阻值（此值直接從電阻箱上讀出，一般為幾歐姆）．
聯(lián)立解得：
新電池內(nèi)阻的表達(dá)式是r=

U1-U2

I2-I1

-R0，故答案為：
（1）AC，

s

2π

g L

（2）①如圖所示
②在已畫出的v-t圖線上，取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)如a和b，并測(cè)出其坐標(biāo)分別為（v_a，t_a），（v_b，t_b）．
則所求加速度為a=

vb-va

tb-ta

（3）①如圖
②r=

U1-U2

I2-I1

-R0

點(diǎn)評(píng)：（1）本題關(guān)鍵是明確木板運(yùn)動(dòng)和單擺的擺動(dòng)同時(shí)發(fā)生，具有等時(shí)性，基礎(chǔ)題．
（2）要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．
（3）本題根據(jù)閉合電路歐姆定律，用伏安法可測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，定值電阻R₀起保護(hù)作用，采用公式法處理數(shù)據(jù)．