衡水中學(xué)物理最經(jīng)典-試驗拓展與創(chuàng)新

1、實驗拓展與創(chuàng)新實驗器材的改進小車砂精用氣雪( 接交流3導(dǎo)軌替代2光電門2舉S ”之匕中長木板，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)“遺光條成水平，i不用冉平衡摩擦力.數(shù)據(jù)測量的改進通過測定通過的時間，由a =6附-出加速度紙帶 一 2x7 /-求加 1小車的加速度由位移傳感器及與速度一之相連的計算機得到實驗的拓展延伸以“驗證牛頓運動定律”為背景測量物塊與木板間的動摩擦因數(shù)命題點1實驗原理的拓展(2015課標(biāo)卷II, 22)某同學(xué)用圖(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù).已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標(biāo)出了五個連續(xù)點之間的距離.m/s2,打

2、C點時物塊的速度v =(1)物塊下滑時的加速度a=m/s;.（填(2)已知重力加速度大小為g,為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是正確答案標(biāo)號).B,斜面的高度A.物塊的質(zhì)量C.斜面的傾角【解析】(1)根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知，加速度a3皆兇時注)=3.25 m/s2；打C點時物塊的速度 Vc = XBD=1.79 m/s.(2)由牛頓第二定律得加速度a= gsin。一科cos 2所以要求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是斜面的傾角.【答案】 （1）3.25 1.79 （2）C(2018山東日照市高三上學(xué)期期中)如圖1所示，某同學(xué)設(shè)計了一個測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置，裝有定滑輪的長木板固

3、定在水平實驗臺上，木板上有一滑塊,放開鉤碼，滑塊滑塊右端固定一個動滑輪，鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的輕繩相連,在長木板上做勻加速直線運動.圖1（1）實驗得到一條如圖 2所示的紙帶，相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s,由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運動的加速度大小是 m/s2.（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 ）學(xué)他呼苑京二I2L8I-I圖2（2）讀出彈簧測力計的示數(shù) F,處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)實驗.以彈簧測力計的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度 a為橫坐標(biāo)，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖 3所示.已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m,重力加速度為g,忽略滑輪與繩之間的摩擦

4、.則滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)科=.圖3一擊+xbd Xob 0.192-0.096 12 c ,2【斛析】（1）加速度 a= 4T2 =4.001 m/s =2.4 m/s .（2）滑塊受到的拉力Ft為彈簧測力計示數(shù)的兩倍，即：Ft=2F滑塊受到的摩擦力為：Ff=mg由牛頓第二定律可得：Ft Ff=ma解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F = ma+Umg由圖象所給信息可得圖象截距為：b= 32mg解得：尸mg【答案】（1）2.4 （2虐mg命題點2實驗裝置的創(chuàng)新. （2014課標(biāo)卷I, 22）某同學(xué)利用圖（a）所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量 m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖

5、（b）所示.實驗中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200 g,實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到，回答下列問題：位移傳繼器（發(fā)射器）位移傳播器（接收器）C 少車 *軌道科根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成（填“線性”或“非線性”）關(guān)系.（2）由圖（b）可知，a-m 圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是（3）若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是： ,鉤 碼 的 質(zhì) 量 應(yīng) 滿 足 的 條 件 是【解析】（1）把圖（b）中的點用平滑

6、線連接后，可以看出，am圖線是曲線，即非線性.（2）由圖象可知，當(dāng)加速度為0時，拉力不為零，所以除拉力外小車還受到摩擦力的作用.（3）改進要求：第一，圖線不過原點，要平衡摩擦力，所以調(diào)整軌道的傾斜度.第二， 要使小車受到的合外力等于鉤碼的重力，要求鉤碼質(zhì)量不能太大，即遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.【答案】（1）非線性 （2）存在摩擦力 （3）調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組先用如圖（a）所示的實驗裝置，重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器（發(fā)射器）隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器（接收器）固定在

7、軌道一端，實驗中力傳感器的拉力為 F,保持小車包括位移傳感器（發(fā)射器）的質(zhì)量不變，改變重物重力重復(fù)實驗若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示.位移傳樵耦位移作感器 (接收器)f發(fā)射器)(a)(b)(1)小車與軌道的滑動摩擦力Ff=N.(2)從圖象中分析，小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量為 kg.該實驗小組為得到 a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角。調(diào)整到tan 0=【解析】(1)根據(jù)圖象可知，當(dāng) F = 0.67 N時，小車開始有加速度，則Ff= 0.67 N.(2)根據(jù)牛頓第二定律a= F ”，= M-f Mf，則a-F圖象的斜率表示小車包括位移傳感器(發(fā)射器)質(zhì)量的倒數(shù)，則0.67

8、 kg.0 1 4.0-2.0 2 M = r= 7k 5.02.0 3(3)為得到a與F成正比的關(guān)系，則應(yīng)該平衡摩擦力，則有:Mgsin 0=科 Mgos 0解得：tan 0=根據(jù) Ff=Mg得：i= 267 = 0.1 2X 103所以 tan 0= 0.1.【答案】(1)0.67 (2)0.67 (3)0.1命題點3實驗原理的創(chuàng)新. (2013課標(biāo)卷I ,22)圖(a)為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖.實驗步驟如下：遮光上已物塊圖(a)用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量 m;用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬 TOC o 1-5 h z 度d;用米尺測量兩光電門之間的距

9、離s;調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；讓物塊從光電門 A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間 AtA和AtB,求出加速度a；多次重復(fù)步驟，求 a的平均值a ;根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)四回答下列問題：(1)測量d時，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為 1 mm)的示數(shù)如圖(b)所示，其讀數(shù)為 cm.I 21用麻州1川|1州1川0 5 10 13 20圖(b)(2)物塊的加速度 a可用d、s、AtA和AtB表示為a =.(3)動摩擦因數(shù)可用M、m、a和重力加速度g表示為 產(chǎn).(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于 (選填“偶然誤差”或“系 統(tǒng)誤差”).【

10、解析】(1)d= 0.9 cm + 12X 0.05 mm = 0.9 cm+ 0.060 cm = 0.960 cm.(2)由 v=得，Va=R, VB = -d-, 物塊做勻加速直線運動)則vBvA = 2ax)即2tAtAAtBAtB/-fitA)=2as，得一紅居)-仕力一mg(M + m)a整體運用牛頓第二定律得：mg- Mg= (M + m) a ,則 尸-g(4)由實驗裝置引起的誤差為系統(tǒng)誤差.1【答案】(1)0.960 (2)2smg (M + m )a Mg(4)系統(tǒng)誤差.某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系.彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表

11、面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ,并測出間距 d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)Fo,以此表示滑動摩擦力的大小.再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧PQ處的時間t.測力計的示數(shù)Fi,然后釋放木板，并用停表記下木板運動到(1)木板的加速度可以用 d、t表示為a = ;為了減小測量加速度的偶然誤差 可以采用的方法是(一種即可)(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與彈簧測力計示數(shù) Fi的關(guān)系.下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是 .(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是 .a.可以改變滑動摩擦力的大小b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)c.可以比較精確地測出摩擦力的大小d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度1 o一.-2d 【解析】(1)由d = 2at可得a= ?.減小偶然誤差的王要萬法是多次測量，求平均值.(2)由題意可知，F(xiàn)i是水瓶的重力