2021届全国新高考物理冲刺复习：探索性实验.docx

2021届全国新高考物理冲刺复习：探索性实验.docx2021届全国新高考物理冲刺复习
探索性实验
力、热探索性实验
课时综述
在高中物理学生分组实验中有关力、热的探索性实验有研究匀变速直线运动、研究平抛物体的运 动、探究弹力和弹簧伸长的关系等。
探究性实验是通过实验中出现的现象，来分析这个现象的原因和规律，要注意有关实验条件与现 象的关系，明确实验目的，要保证实验条件并注意观察实验现象，分析实验现象与条件之间的关系，以达 到研究性实验的目的。
互动探究
例1、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验 o
装置。所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 -
5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的 1 1
表中。(弹力始终未超过弹性限度，取5=9. 8m/s2) * -
秩码质量(g)
0
30
60
90
120
150
弹簧总长(cm)






弹力大小(N)
例1
例1
⑴试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小歹跟弹簧总 7
长Z之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。
⑵上一问所得图线的物理意义是什么？该弹簧的劲度A是多大?
钢球
例2、某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图。在水平桌 面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平 抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成 水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木 板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：
实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点,且沥 — be,如图。量出a方长度Z=20. OOcmo
让钢球从斜面上的某一位置由静 止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击 中c点，记下此时木板离地面的高度
A = 70cm。
让钢球从斜面上的同一位置由静
止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中们点，记下此时木板离地面的高度& = 90. 00 （cm）。
让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板 离地面的高度&=100. OOcmo
则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小八=m/s,钢球击中人点时其竖 直分速度大小为 ＞如=m/so已知钢球的重力加速度为g=10m/s‘，空气阻力不计。
例3、。将纸带粘在卷帘底部，纸带通过打点 计时器随帘在竖直面内向上运动。打印后的纸带如图所示，数据如表格所示。纸带中AB、BC、CD……每两 点之间的时间间隔为0. 10s,根据各间距的长度，可计算出卷帘窗在各间距内的平均速度V r均。可以将V 估近似地作为该间距中间时刻的即时速度V O
（1） 请根据所提供的纸带和数据，绘出卷帘窗运动的v-t图线。
（2） AD段的加速度为 m/s2, AK段的平均速度为 m/s。
例4、某同学想研究弹簧的弹性势能Ep和弹簧形变量x间的函数关系。设想用水平力缓慢地将弹簧从 原长拉伸x,该过程拉力做的功W等于弹性势能的增加，即Ep。根据本实验所得，弹力F和弹簧伸长x的关 系为F=kx。拉力的平均值为kx/2,所以W=l/2kx'。他猜想弹性势能的表达式应该就是Ep=l/2kx2o他找到 一根弹簧、一个木板、一个重G=5. ON的长方体形金属块，设计了一个实验，利用一把毫米刻度尺来验证 这个结论。步骤是：
（1） 将金属块悬挂在该弹簧下方，静止时测得弹簧的伸长量为1. 00cm,由此得出该弹簧受单位作用力伸长,
即F= kx式中的比例系数k为 N/m；
（2） 将金属块放在长木板上，调节长木板的倾角，当金属块刚好能匀速下滑时测出斜面的高度为10. 00cm, 底边长为40. 00cm,由此测得金属块和长木板间的动摩擦因数U =o
（3） 如图将弹簧一端固定在竖直墙上，另一端与金属块接触，用手向左压金属
块使弹簧压缩一定长度后由静止释放，滑块脱离弹簧后，又沿长木板滑行一段掬二
距离而停下。测出每次弹簧的压缩量x和金属块和长木板上滑行的距离s,将对 例4 应的数据填写在下面的表格中。
X/cm

2. 00
2. 50
3. 00
3. 50
4. 00
S/cm
4. 50
8. 10

18. 00
24. 46
32. 05
请你根据他的思路完成该实验。并验证结果是否符合猜想Ep=kx72。 o
例5、为研究钢球在液体中运动时所受