衡水中学物理最经典-试验拓展与创新

1、实验拓展与创新实验器材的改进小车砂精用气雪( 接交流3导轨替代2光电门2举S ”之匕中长木板，将气垫导轨调“遗光条成水平，i不用冉平衡摩擦力.数据测量的改进通过测定通过的时间，由a =6附-出加速度纸带 一 2x7 /-求加 1小车的加速度由位移传感器及与速度一之相连的计算机得到实验的拓展延伸以“验证牛顿运动定律”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数命题点1实验原理的拓展(2015课标卷II, 22)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数.已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离.m/s2,打

2、C点时物块的速度v =(1)物块下滑时的加速度a=m/s;.（填(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是正确答案标号).B,斜面的高度A.物块的质量C.斜面的倾角【解析】(1)根据纸带数据可知，加速度a3皆凶时注)=3.25 m/s2；打C点时物块的速度 Vc = XBD=1.79 m/s.(2)由牛顿第二定律得加速度a= gsin。一科cos 2所以要求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是斜面的倾角.【答案】 （1）3.25 1.79 （2）C(2018山东日照市高三上学期期中)如图1所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固

3、定在水平实验台上，木板上有一滑块,放开钩码，滑块滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连,在长木板上做匀加速直线运动.图1（1）实验得到一条如图 2所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是 m/s2.（计算结果保留两位有效数字 ）学他呼苑京二I2L8I-I图2（2）读出弹簧测力计的示数 F,处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码个数，重复实验.以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度 a为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线，如图 3所示.已知滑块和动滑轮的总质量为m,重力加速度为g,忽略滑轮与绳之间的摩擦

4、.则滑块和木板之间的动摩擦因数科=.图3一击+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）滑块受到的拉力Ft为弹簧测力计示数的两倍，即：Ft=2F滑块受到的摩擦力为：Ff=mg由牛顿第二定律可得：Ft Ff=ma解得力F与加速度a的函数关系式为：F = ma+Umg由图象所给信息可得图象截距为：b= 32mg解得：尸mg【答案】（1）2.4 （2虐mg命题点2实验装置的创新. （2014课标卷I, 22）某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量 m的对应关系图，如图

5、（b）所示.实验中小车（含发射器）的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：位移传继器（发射器）位移传播器（接收器）C 少车 *轨道科根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成（填“线性”或“非线性”）关系.（2）由图（b）可知，a-m 图线不经过原点，可能的原因是（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是： ,钩 码 的 质 量 应 满 足 的 条 件 是【解析】（1）把图（b）中的点用平滑

6、线连接后，可以看出，am图线是曲线，即非线性.（2）由图象可知，当加速度为0时，拉力不为零，所以除拉力外小车还受到摩擦力的作用.（3）改进要求：第一，图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨道的倾斜度.第二， 要使小车受到的合外力等于钩码的重力，要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量.【答案】（1）非线性 （2）存在摩擦力 （3）调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量.在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器（发射器）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（接收器）固定在

7、轨道一端，实验中力传感器的拉力为 F,保持小车包括位移传感器（发射器）的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图(b)所示.位移传樵耦位移作感器 (接收器)f发射器)(a)(b)(1)小车与轨道的滑动摩擦力Ff=N.(2)从图象中分析，小车包括位移传感器(发射器)的质量为 kg.该实验小组为得到 a与F成正比的关系，应将斜面的倾角。调整到tan 0=【解析】(1)根据图象可知，当 F = 0.67 N时，小车开始有加速度，则Ff= 0.67 N.(2)根据牛顿第二定律a= F ”，= M-f Mf，则a-F图象的斜率表示小车包括位移传感器(发射器)质量的倒数，则0.67

8、 kg.0 1 4.0-2.0 2 M = r= 7k 5.02.0 3(3)为得到a与F成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有:Mgsin 0=科 Mgos 0解得：tan 0=根据 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命题点3实验原理的创新. (2013课标卷I ,22)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下：遮光上已物块图(a)用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量 m;用游标卡尺测量遮光片的宽 TOC o 1-5 h z 度d;用米尺测量两光电门之间的距

9、离s;调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门 A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间 AtA和AtB,求出加速度a；多次重复步骤，求 a的平均值a ;根据上述实验数据求出动摩擦因数四回答下列问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为 1 mm)的示数如图(b)所示，其读数为 cm.I 21用麻州1川|1州1川0 5 10 13 20图(b)(2)物块的加速度 a可用d、s、AtA和AtB表示为a =.(3)动摩擦因数可用M、m、a和重力加速度g表示为 产.(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 (选填“偶然误差”或“系 统误差”).【

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-, 物块做匀加速直线运动)则vBvA = 2ax)即2tAtAAtBAtB/-fitA)=2as，得一红居)-仕力一mg(M + m)a整体运用牛顿第二定律得：mg- Mg= (M + m) a ,则 尸-g(4)由实验装置引起的误差为系统误差.1【答案】(1)0.960 (2)2smg (M + m )a Mg(4)系统误差.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表

11、面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接，在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距 d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数Fo,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧PQ处的时间t.测力计的示数Fi,然后释放木板，并用停表记下木板运动到(1)木板的加速度可以用 d、t表示为a = ;为了减小测量加速度的偶然误差 可以采用的方法是(一种即可)(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数 Fi的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是 .(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是 .a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度1 o一.-2d 【解析】(1)由d = 2at可得a= ?.减小偶然误差的王要万法是多次测量，求平均值.(2)由题意可知，Fi是水瓶的重力