衡水中學(xué)物理最經(jīng)典-試驗(yàn)拓展與創(chuàng)新

1、實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)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(jìn)通過測定通過的時(shí)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(jì)算機(jī)得到實(shí)驗(yàn)的拓展延伸以“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律”為背景測量物塊與木板間的動摩擦因數(shù)命題點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理的拓展(2015課標(biāo)卷II, 22)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離.m/s2,打

2、C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v =(1)物塊下滑時(shí)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(shí)注)=3.25 m/s2；打C點(diǎn)時(shí)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(jì)了一個(gè)測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，裝有定滑輪的長木板固

3、定在水平實(shí)驗(yàn)臺上，木板上有一滑塊,放開鉤碼，滑塊滑塊右端固定一個(gè)動滑輪，鉤碼和彈簧測力計(jì)通過繞在滑輪上的輕繩相連,在長木板上做勻加速直線運(yùn)動.圖1（1）實(shí)驗(yàn)得到一條如圖 2所示的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s,由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運(yùn)動的加速度大小是 m/s2.（計(jì)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(jì)的示數(shù) F,處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動的加速度a；改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn).以彈簧測力計(jì)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(jì)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(diǎn)2實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新. （2014課標(biāo)卷I, 22）某同學(xué)利用圖（a）所示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200 g,實(shí)驗(yàn)時(shí)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(jì)算機(jī)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(diǎn)，可能的原因是（3）若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)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(diǎn)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(shí)，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(jìn)要求：第一，圖線不過原點(diǎn)，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(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組先用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)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(gè)不計(jì)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(yùn)動，位移傳感器（接收器）固定在

7、軌道一端，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(diǎn)3實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置示意圖.實(shí)驗(yàn)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(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)四回答下列問題：(1)測量d時(shí)，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(yùn)動)則vBvA = 2ax)即2tAtAAtBAtB/-fitA)=2as，得一紅居)-仕力一mg(M + m)a整體運(yùn)用牛頓第二定律得：mg- Mg= (M + m) a ,則 尸-g(4)由實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(yùn)動為止，記下彈簧測力計(jì)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(shí)間t.測力計(jì)的示數(shù)Fi,然后釋放木板，并用停表記下木板運(yùn)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(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧測力計(jì)示數(shù) Fi的關(guān)系.下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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