创新01 实验目的拓展（一)-【实验攻略】备战2024年高考物理实验创新

创新01实验目的拓展（一） 同一组实验装置，可以实现完成多种实验目的。在高考中通过学生熟悉的实验装置，完成与教材中不同的实验探究是创新实验考查的一种形式。 教材中利用如图所示的实验装置，完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 将小车置于水平木板上，通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动。为了保证小车受到的拉力等于小车受到的合外力，需要平衡摩擦力。为了保证小车受到的拉力等于槽码受到的重力，需要槽码的质量远小于小车的质量。 探究加速度与力的关系 实验中先保持小车的质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可以认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出两者的定量关系； 探究加速度与质量的关系 保持小车受到的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出两者之间的定量关系。； 例题. （2023·江苏模拟预测）“探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)实验的五个步骤如下： A．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上； B．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与小桶相连； C．用阻力补偿法测合力，让小车做匀速直线运动； D．接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，测出小桶(和砂)的重力mg，作为细线对小车的拉力F，利用纸带测量出小车的加速度a； E．更换纸带，改变小桶内砂的质量，重复步骤D的操作。 甲 按照实验原理，这五个步骤的先后顺序应该为：________(将序号排序)。 (2)实验中打出的某一条纸带如图乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，由此可以算出小车运动的加速度是__________m/s2。 乙 丙 (3)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，运动的加速度a和所受拉力F(F＝mg，m为砂和小桶质量，g为重力加速度)的关系图像(如图5丙所示)。拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差。若不断增加砂桶中砂的质量，a－F图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为__________(用题中出现物理量表示)。 为避免上述误差可采取的措施是__________。 A．每次增加桶内砂子的质量时，增幅小一点 B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器 C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替砂和小桶的重力 D．在增加桶内砂子质量的同时，在小车上增加砝码，确保砂和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量 由于在“探究加速度与力、质量的关系的”实验装置中有长木板，所以可以利用本实验装置“测定物体与长木板之间的动摩擦因数”，这样就不需要平衡摩擦力，利用打点计时器和纸带（或者光电门和光电计时器）测出物体的加速度，再根据牛顿第二定律求出物体与木板之间的动摩擦因数；也可以利用本实验装置“测量物体的质量”；如果利用打点计时器（或者光电门与光电计时器）测出物体运动的加速度以及物体的质量，可以根据牛顿第二定律求出当地的重力加速度；如果以小车为研究对象，测出小车受到的外力所做的功以及小车动能的变化，可以探究做功与动能变化的关系等。 1. （2023福建高考模拟预测）两位同学采用如图所示的装置测定物块与桌面间的动摩擦因数。实验中，他们使物块在重物的牵引下由静止开始运动，当重物落地后，物块再运动一段距离后停在水平桌面上，用打点计时器和纸带记录物块的运动。 (1)实验时，甲同学测量出重物的质量为M，物块的质量为m，他选择了一条点迹清晰的纸带测量，计算出物块加速过程中的加速度大小为a；已知重力加速度为g，甲同学忽略滑轮质量和绳与滑轮间的摩擦，得出物块和桌面间的动摩擦因数表达式为μ＝________(用M、m、a、g表示)。 (2)如图所示为乙同学选取的一段纸带，1、2、3、4、5是他选取的计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出。已知打点计时器电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度大小为9.8 m/s2。利用纸带测得的数据可求出该物块减速运动过程中的加速度大小a＝____m/s2，物块与桌面间的动摩擦因数μ＝______。(计算结果均保留到小数点后2位)。 2. （2021•江苏·统考高考真题）小明利用如图1所示的实验装置验证动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量M＝200.0 g，槽码和挂钩的总质量m＝50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间Δt1和Δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔Δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块