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物理实验中的图像法
物理实验中的图像法是一种整理、分析数据的有效方法,图像中的图线可以直观、简洁地显示出因变量随着自变量变化的趋势或规律。如果想要将物理实验数据绘制成图像,可以按照下面的步骤来进行。
第一步,建立坐标轴、标注物理量和设定分度。首先建立坐标轴,通常用横轴代表自变量,纵轴代表因变量,在坐标轴上分别标注自变量和因变量的名称及单位;然后,设定坐标分度值。为了使绘制的图线比较均匀地分布在整幅坐标纸上,而不要偏在一角或一边,坐标分度值可以不从零开始。在一组数据中,自变量与因变量均有最低值和最高值,分度时,可用低于最低值的某一整数值作起点,高于最高值的某一整数值作终点。
第二步,根据数据描点。描点时根据数据在坐标纸上力求精准地画出对应的点。
第三步,绘制图线。绘制图线时不要把数据点逐点连接成折线,而应依据数据点的整体分布趋势,描绘出一条直线或光滑曲线,让尽可能多的点在图线上,或让数据点比较均匀地分布在图线两旁,这样绘制出的图线比图上的任何一个数据点更适合作为进行分析预测的依据。
例如,小宇记录了自己沿直线步行过程中的时间及所对应的路程,图26中的黑点是他根据记录的数据在坐标纸上描出的数据点,利用这些数据点绘制出了图中的直线。利用这条直线可以清楚地看出小宇步行的过程近似为匀速运动,还可以利用图线上的点计算出小宇步行过程中的速度,进而用速度预测出他在某一段时间内步行的路程。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)根据图所示的图像,预测小宇步行10s的路程为_________ m。
(2)下表是某同学记录的物体温度随时间变化的实验数据。
时间/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
温度/℃ | 80 | 72 | 64 | 59 | 55 | 51 | 47 | 46 | 45 |
①若要绘制上述物体的温度随时间变化的图像,应选择图下中______图更合理。(选填“甲”或“乙”)
②请在你选择的图中描出第20min时的温度数据点,并绘制出本次实验中物体温度随时间变化的图线。
(______)
(2016·北京卷)水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪些因素有关的知识后,又提出了新的猜想,为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究。
①将微小压强计的探头放入A烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L为6cm,如图甲所示,记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h1;
②将微小压强计的探头放入B烧杯的水中,探头到烧杯底的距离L为10cm,如图乙所示,记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h2;
小亮发现h1大于h2,于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强跟该点到容器底的距离L有关”。
请你利用这些器材,设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。
小强利用如图所示装置,探究“物体处于平衡状态时各力的关系”。他根据实验数据绘制了台秤的示数FN随弹簧测力计的示数FT变化的图像,如图所示。请你根据图像当弹簧测力计的示数FT=0.8N时,台秤的示数FN=______N。
将粗吸管的一端用火烧一下,迅速捏紧粘连在一起。往吸管里灌水,留下约2cm的空隙,再将吸管另一端用火烧一下,迅速捏紧粘连在一起。使吸管里有一个小气泡且吸管不漏水。如图所示,将吸管平放在细长的木板上固定好,并在吸管中间做一个记号。现将木板平放在需要检验水平的桌面上,发现气泡偏向左侧,则说明桌面左侧偏_______。(选填“高”或“低”)
观察图所示的装置,其上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,玻璃管下端连通一个装有红墨水的U形管AB。玻璃管中没有气流通过时,A、B两管中的水面________。当用吹风机向玻璃管中吹风时,水面下降的是______ (选填“A”或“B”)。
在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,同学们提出了以下几种猜想:
(1)与压力的大小有关 ; (2)与物体运动的速度大小有关;
(3)与物体间的接触面积大小有关; (4)与物体间接触面的粗糙程度有关。
实验室有一个较长且光滑程度一致的木板、一个带钩各侧面光滑程度一致的长方体木块,大砝码一个和一只弹簧测力计可供使用。小强同学用弹簧测力计拉动木块在水平放置的木板上进行三次实验,如图甲所示,然后将砝码放在木块上面又做了一次实验,如图20乙所示。实验数据如下表(一)所示:
表(一)
次数 | 木块放置方式 | 木块运动快慢 | 弹簧测力计示数 |
1 | 平放 | 较慢 | 1.2N |
2 | 平放 | 较快 | 1.2N |
3 | 侧放 | 较慢 | 1.2N |
4 | 平放 | 较慢 | 1.6N |
(1)实验中弹簧测力计沿______方向拉放在水平长木板上的木块做_________运动。弹簧测力计示数直接表示_____________的大小,根据二力平衡条件,得出弹簧测力计示数与摩擦力的大小________,拉力与摩擦力的方向____________。
(2)表中数据1、2可以验证猜想______ (填序号)的正确或错误。此探究中控制变量是物体间接触面积和_____________、_____________,自变量是____________。
(3)根据表中数据1、4可以得到的结论是:__________________________。