18.曉明同學(xué)所在的學(xué)習(xí)小組完成對(duì)我國(guó)1元硬幣(如圖所示)各參數(shù)的正確估測(cè)后,想知道它是由什么金屬制成的,從而需要測(cè)量出它的密度.
曉明同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是:用刻度尺測(cè)出一枚嶄新的1元硬幣的厚度;再用刻度尺測(cè)出它的半徑;從而算出硬幣的體積,然后將它放在天平上測(cè)出其質(zhì)量,最后由密度公式算出硬幣的密度.
請(qǐng)你解答下列問(wèn)題:
(一)如果曉明測(cè)量出一枚硬幣的厚度為d、半徑為r、質(zhì)量為m,則曉明同學(xué)測(cè)得硬幣的密度ρ=$\frac{m}{π{r}^{2}d}$.
(二)但小組同學(xué)認(rèn)為曉明的方法有考慮不周之處,造成了誤差,必須采用另一種“截然不同的方法”才能避免這種誤差,使得測(cè)量結(jié)果誤差更小,更精確.
(1)你認(rèn)為曉明的方案,誤差產(chǎn)生的原因是什么?請(qǐng)你寫出其中的一條.
(2)若沒有刻度尺,物理老師提供了以下測(cè)量?jī)x器:50cm3、100cm3、250cm3量筒各一個(gè)(參數(shù)如表);量程為5N,分度值為0.2N的彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè);最小砝碼為1g,標(biāo)尺的最小刻度為20mg的托盤天平一臺(tái)(含砝碼)
量筒序號(hào)容量/mL分度值/mL外徑(直徑)/mm
150125
2100132
3250541
請(qǐng)你從中選用一個(gè)測(cè)量?jī)x器,嶄新的1元硬幣一枚,自己可補(bǔ)充其他器材(非測(cè)量用),來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量這枚1元硬幣密度的最佳實(shí)驗(yàn)方案,使測(cè)量結(jié)果盡量精確,要求:
①寫出選用的所有器材;
②寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟及所需測(cè)量的物理量;
③寫出硬幣密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式(用已知量和測(cè)量量表示)

分析 (一)先由硬幣的厚度為d、半徑為r算出體積,又知質(zhì)量m,根據(jù)密度公式即可求出硬幣密度的表達(dá)式;
(二)(1)硬幣表面凸凹不平,上面可能沾有污垢,都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)精度;
(2)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法分析,測(cè)量硬幣的密度,根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$,需要測(cè)量硬幣的質(zhì)量和體積,質(zhì)量可用天平測(cè)量,硬幣的體積用排水法,根據(jù)質(zhì)量和體積的估值要選擇使測(cè)量結(jié)果比較精確的器材.
②測(cè)量固體密度的基本方法,用天平測(cè)出固體的質(zhì)量m,根據(jù)排水法用量筒測(cè)出固體的體積V,用公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出固體的密度.
③根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的質(zhì)量,以及用排水法測(cè)量的硬幣的體積,就能求出硬幣的密度公式.

解答 解:
(一)一枚硬幣的厚度為d、半徑為r,則一枚硬幣的體積:V=Sd=πr2d,
已知硬幣的質(zhì)量為m,
根據(jù)密度公式ρ=$\frac{m}{V}$可得,硬幣的密度:ρ=$\frac{m}{π{r}^{2}d}$;
(二)(1)硬幣表面凸凹不平,測(cè)量出其厚度,計(jì)算出來(lái)的硬幣的體積不準(zhǔn)確;硬幣上可能沾有污垢導(dǎo)致測(cè)量的質(zhì)量和體積不準(zhǔn)確,都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的精度(或用刻度尺測(cè)硬幣的半徑時(shí)誤差較大);
(2)①根據(jù)題意,測(cè)量固體密度的實(shí)驗(yàn),需要測(cè)量質(zhì)量和體積的工具;由于硬幣的質(zhì)量不足10g,用量程為5N,最小刻度值為0.2N的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量,測(cè)量的誤差太大,只能用標(biāo)尺的最小刻度為20mg的托盤天平,1枚嶄新的1元硬幣,硬幣的體積用排水法求得,實(shí)驗(yàn)中還需要放取硬幣用的細(xì)線,小燒杯和水.
②實(shí)驗(yàn)步驟及所測(cè)得物理量有:
Ⅰ用調(diào)好的天平測(cè)量出1枚嶄新硬幣的質(zhì)量m1;
Ⅱ在小燒杯裝入適量水,用調(diào)好的天平測(cè)量出燒杯和水的質(zhì)量m2;
Ⅲ再用細(xì)線系住硬幣,手提細(xì)線將硬幣緩慢浸入燒杯的水中直至完全浸沒,并不接觸燒杯壁和底,在天平的右盤增加砝碼或只移動(dòng)游碼使天平平衡,稱出其質(zhì)量為m3
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)物理量可知,硬幣排開水的質(zhì)量為:
m排水=m3-m2,
硬幣完全浸沒在水中,根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得硬幣的體積:
V=V排水=$\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$,
則硬幣密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式:
ρ=$\frac{{m}_{1}}{\frac{{m}_{3}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$•ρ
故答案為:(一)$\frac{m}{π{r}^{2}d}$;
(二)(1)硬幣表面凸凹不平,測(cè)量出其厚度,計(jì)算出來(lái)的硬幣的體積不準(zhǔn)確(合理即可);
(2)①選用的所有器材有:1枚嶄新的1元硬幣、小燒杯、天平和砝碼、細(xì)線、水;
②主要實(shí)驗(yàn)步驟及所需測(cè)量的物理量:
Ⅰ用調(diào)好的天平測(cè)量出1枚嶄新硬幣的質(zhì)量m1
Ⅱ在小燒杯裝入適量水,用調(diào)好的天平測(cè)量出燒杯和水的質(zhì)量m2;
Ⅲ再用細(xì)線系住硬幣,手提細(xì)線將硬幣緩慢浸入燒杯的水中直至完全浸沒,并不接觸燒杯壁和底,在天平的右盤增加砝碼或只移動(dòng)游碼使天平平衡,稱出其質(zhì)量為m3
③硬幣密度的表達(dá)式為ρ=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{3}-{m}_{2}}$•ρ

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,因?yàn)楸绢}的實(shí)驗(yàn)方法比較多,開放性強(qiáng),所以本題能很好的開發(fā)學(xué)生的思維,是一道路好題,同時(shí)對(duì)培養(yǎng)人才學(xué)生的誤差分析能力也很有幫助.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題

8.圖甲是測(cè)量小燈泡電功率的電路,其中電源電壓為6V,小燈泡額定電壓為3.8V.滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“50Ω 1A”字樣.

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,正確畫出甲圖中缺少的兩根導(dǎo)線.
(2)閉合開關(guān),正確移動(dòng)滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)為3.8V時(shí),電流表示數(shù)如圖乙所示,則通過(guò)小燈泡的電流是0.3A,燈泡的額定功率是1.14W.
(3)繼續(xù)移動(dòng)滑片的過(guò)程中,燈泡的燈絲突然燒斷了.這時(shí)電流表沒有(有/沒有)示數(shù).電壓表的示數(shù)為6V.
(4)更換燈泡后,小明發(fā)現(xiàn)電壓表0~15V量程壞了,于是他改用0~3V量程,并設(shè)計(jì)了圖丙所示電路.他將滑片P置于B端,然后閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)為2.2V.讀出電流表的示數(shù),小明的操作不正確(正確/不正確).理由是當(dāng)滑片置于B端時(shí),閉合開關(guān),電壓表的示數(shù)會(huì)超過(guò)3V的量程.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:多選題

9.下列光學(xué)元件中,對(duì)光起會(huì)聚作用的是( 。
A.凹面鏡B.平面鏡C.凹透鏡D.凸透鏡

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題

6.如圖所示,A圖在兩端開口的玻璃管下方扎上橡皮膜,B圖在側(cè)面開口處扎上橡皮膜,出現(xiàn)如圖現(xiàn)象.則:
A圖說(shuō)明液體對(duì)容器底有壓強(qiáng).
B圖說(shuō)明:液體對(duì)容器側(cè)壁有壓強(qiáng).

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

13.回顧實(shí)驗(yàn)和探究(請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的空缺部分填寫完整).
(1)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象
 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在如圖裝置中,閉合開關(guān),讓導(dǎo)體ab不動(dòng),電流表指針不偏轉(zhuǎn),讓導(dǎo)體ab向上或向下運(yùn)動(dòng),電流表指針不偏轉(zhuǎn);讓導(dǎo)體向前或向后運(yùn)動(dòng),電流表指針偏轉(zhuǎn). 
 結(jié)論 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電流,這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng),是
法拉第發(fā)現(xiàn)的.
 應(yīng)用 在此現(xiàn)象中機(jī)械能能轉(zhuǎn)化為電能,據(jù)此制成
發(fā)電機(jī)
 問(wèn)題討論若將電流表更換為電源,閉合開關(guān),導(dǎo)體ab會(huì)運(yùn)動(dòng),對(duì)調(diào)磁極,導(dǎo)體ab運(yùn)動(dòng)方向相反.
(2)探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素:
 裝置圖 
 過(guò)程結(jié)論 如圖,A、B為外形相同的電磁鐵,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將它們串聯(lián),使電流相同,閉合開關(guān),則B吸引的大頭針數(shù)量較多,這說(shuō)明相同條件下,電磁鐵匝數(shù)越多磁性越強(qiáng).
 方法 通過(guò)吸引大頭針數(shù)量判斷磁性強(qiáng)弱,運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法.
 問(wèn)題討論若把鐵芯取下,它吸引大頭針數(shù)量將減少,這說(shuō)明通電螺線管取出鐵芯后磁性減弱.
 

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題

4.如圖小紅同學(xué)在做“探究平面鏡成像”的實(shí)驗(yàn)時(shí),將一塊玻璃板豎直架在水平臺(tái)上,再取兩段完全相同的蠟燭A和B,點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭A,進(jìn)行觀察,如圖所示,在此實(shí)驗(yàn)中:
(1)選擇玻璃板代替平面鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是便于確定像的位置.
(2)所用刻度尺的作用是便于比較像與物到平面鏡的距離關(guān)系.
(3)選取兩段完全相同的蠟燭是為了比較像與物的大小關(guān)系.
(4)移去后面的蠟燭B,并在其所在位置上放一光屏,則光屏上不能接收到蠟燭燭焰的像(填“能”或“不能”).
(5)小紅將蠟燭A逐漸遠(yuǎn)離玻璃板時(shí),看起來(lái)的像變小,但實(shí)際上是不變 (均選擇填“變大”、“變小”或“不變”).
(6)該實(shí)驗(yàn)我們還可以用方格紙代替刻度尺,如果用方格紙代替刻度尺,這樣做的好處是更便于比較像和物體到達(dá)平面鏡的距離.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

11.如圖甲所示為一恒溫箱溫控電路,包括工作電路和控制電路兩部分,R為熱敏電阻(置于恒溫箱內(nèi)),阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示,恒溫箱溫控電路工作原理是加熱過(guò)程中,恒溫箱溫度升高到一定值時(shí),控制電路中電流會(huì)達(dá)到一定值,繼電器的銜鐵被吸合,工作電路停止加熱.

(1)圖中所示的狀態(tài),電路處于加熱還是未加熱?
(2)恒溫箱的溫度為100℃時(shí),繼電器線圈中的電流達(dá)到20mA,銜鐵被吸合,此時(shí)熱敏電阻R消耗的功率是多少?熱敏電阻10min消耗的電能是多少?
(3)電阻R'有什么作用?

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.關(guān)于力的以下說(shuō)法中不正確的是( 。
A.物體不直接接觸,就不會(huì)產(chǎn)生力的作用
B.沒有物體存在,也可能產(chǎn)生力的作用
C.物體接觸時(shí),相互間就會(huì)產(chǎn)生力的作用
D.物體相互接觸且相互擠壓時(shí),相互間有力的作用

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題

9.如圖所示,某同學(xué)在做探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)時(shí),將一塊玻璃板豎直放在水平桌面上,再取兩根完全相同的蠟燭A、B,一前一后豎直放在玻璃板兩側(cè),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中眼睛始終在蠟燭A的一側(cè)觀察.
(1)如果有5mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板,應(yīng)選擇2mm厚的玻璃板做實(shí)驗(yàn),兩個(gè)完全相同的蠟燭是為了比較像與物的大小的.
(2)若將蠟燭A逐漸遠(yuǎn)離玻璃板,蠟燭所成的像大小不變(選填“變大”、“變小”或“不變”).
(3)為了使像看起來(lái)更清晰,小成最好在的環(huán)境中進(jìn)行較暗(選填“較亮”或“較暗”);
(4)移去后面的蠟燭B,并在其所在位置上放一光屏,則光屏上接收到蠟燭燭焰的像不能(填“能”或“不能”).

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