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力学实验的创新──设计性实验 1．研究匀变速运动 2．探究加速度与力和质量的关系（牛顿第二定律） 3．验证机械能守恒定律 4．探究求合力的方法（验证平行四边形定则） 5．探究弹簧伸长与受力的关系 6．探究动能变化与弹力做功的关系 但是，近几年的高考，往往并不考这些实验，或者考到了这些实验，并不是直接考查教科书所用的方法或器材，本文称为创新实验或设计实验。如下例。 题型1：考查测定动摩擦因数 例1．2012 江苏11．（10分） 为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上述实验，分别记录几组实验数据 （1）实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案； （2）请根据下表的实验数据作出s-h关系图像 h（cm） 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 s（cm） 19.5 28.5 39.0 48.0 56.5 （3）实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg，根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ=__________（结果保留一位有效数字） （4）实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________（选填“偏大”、或“偏小”） 【答案】（1）减小B的质量，增加细线的长度，或增大A的质量，降低B的起始高度。 （2）如图 （3）0.4 （4）偏大 【解析】（3）在B下落至临落地时，据动能定理，有，在B落地后，A运动到Q，据动能定理，有，解得：。将，代入得=，从图象得斜率，即，代入上式得。 （4）滑轮组的摩擦会导致偏小，从而偏大。 【易错点】把从B开始下落到A停止作为整个过程，用动能定理，解得，把m=0.40kg、M=0.50kg，和图象的斜率，即，代入上式得。 【错误原因】错解是认为A和B末速度都为0，实际上，B临落地时速度不为零，只是与地面碰撞后速度才为零。 在教学实践中，犯这种错误的同学不少，他们得的结果是而不是。即凡是得的同学，错误原因都是这种。可见，在解题中，把物理过程分析清楚是很重要的。 例2．（2012山东）（12分） （1）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移。（空气阻力对本实验的影响可以忽略） ①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。 ②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。 ③以下能引起实验误差的是________。 a．滑块的质量 b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差 d．小球落地和滑块撞击挡板不同时 【答案】①x/H ②(h- x2/H ) ③cd 【解析】①由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块运动时间相同，由x=at2和 H=gt2联立解得滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为a/g= x/H。②对滑块，由牛顿第二定律，mgsin-μmgcos=ma ，而sinα=h/x，cosα= /x，a/g= x/H ，联立解得μ=(h- x2/H )。 ③由μ=(h- x2/H )可知，能引起实验误差的是长度x、h、H测量时的读数误差和小球落地和滑块撞击挡板不同时造成的误差。 题型2：考查探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律 例3．2010年高考江苏省第11题（10分） 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。 （1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 ▲ （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。 （2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表： 请根据实验数据作出小车的v-t图像。 （3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。 【答案】（1）之前 （2）（见下图） （3）同意。在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。 题型3：考查测量滑块在斜面上运动的加速度 例4．（2012