探究型实验专题[下学期]

课件19张PPT。探究型物理实验一、目的：通过实验现象的观察、实验数据的分析去发现不清楚的实验现象以及遵循的物理规律。二、作用：领略科学的研究方法，增强创造性的思维和能力。三、一般研究方法：1、模拟法：通过与原型相似的模型，来说明原型的规律性。如：电场中等势线的描绘实验：利用电流场模拟静电场。2、留迹法：把瞬息及逝的现象（数据、位置、轨迹、图象等）记录下来。如：研究平抛运动、研究匀变速直线运动。3、控制变量法：在研究多个物理量关系时，只改变其中一个物理量，而保持其它量不变，逐个研究，在总结。如研究牛顿第二定律。4、黑箱法：指在不打开黑箱的情况下，通过观察或有目的向黑箱输入信息,记录黑箱相应的输出，找出其行为的规律，然后根据已有知识对黑箱内部结构作出相应的判断。1、口香糖的生产已有很久的历史。咀嚼口香糖有很多益处，但其残留物也会带来污染。为了研究口香糖的粘附力与温度的关系，一位同学通过实验，测定了不同温度下除去糖分的口香糖与瓷砖地面的粘附力，得到了如表所示的一组数据：（1）请根据上述数据，
在右图中绘制出粘附力
F随温度变化的图线。
（2）根据上述数据以及
得到的图线，可以得
到的实验结论是：__________。（2）根据作出的图线，可得到的实验结论是：随着温度升高，粘附力先增大后减小；且37℃时，粘附力最大。2、某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g=9．8m／s2) (1)根据所测数据，在答题卡的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度底与砝码质量m的关系曲线．(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在 ▲ 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．这种规格弹簧的劲度系数为 ▲ N／m.3、用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长。十七世纪英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现在一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000，问最大拉力多大?由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：(1)测试结果表明线材受拉力作用后其伸长与材料的长度成______________ 比，与材料的截面积成___________ 比。
(2)上述金属细杆承受的最大拉力_________________ N。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=1/2kx2。他猜想弹性势能的表达式应该就是Ep=1/2kx2。他找到一根弹簧、一个木板、一个重G=5.0N的长方体形金属块，设计了一个实验，利用一把毫米该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μ=______。
（3）如图将弹簧一端固定在坚直墙上，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，将对应的数据填写在下面的表格中。
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=kx2/2。解：（1） 。
（2）金属块刚好能沿斜面匀速下滑，则有mgsinθ=μmgcosθ，即得金属块和长木板间的动摩擦因数μ=tanθ=h/L=0.25。
（3）根据能量守恒Ep=μGs算出和s对应的弹性势能Ep也填入表中；再计算x2的对应值，并填入表中。
在下图的坐标系中作出Ep- x2的图线，根据图线求得Ep和x2间的关系式为Ep=250x2，即符合猜想Ep=kx2/2。5、某校物理课题研究小组在进行《研究影响滑动摩擦力的因素》课题研究时，采用了先猜想后实验探索的方法。
（1）张华同学提出了影响滑动摩擦力的两个因素：即接触面间的压力和材料性质，请你另外提出两个可能的因素。（2）在用实验研究滑动摩擦力与正压力的关系时，李明同学用如图所示装置测定木板在拉力作用下发生相对于滑块运动时弹簧测力计示数F，得到了一组F与钩码重G的资料（如图表），根据表中资料在如图乙所示坐标图上作出F-G图线。（3）为了得到摩擦力与正压力的关系，你认为应对李明的实验作什么改进（不改变装置和器材）。解：（1）只要猜测合理即可，如接触面间的粗糙程度、接触面积等。
（2）图略（3）只要用弹簧测力计测出滑块的重量Go，作出F——（G+Go）图即可。
点评：根据题中给定数据，作出的F-G图线是一条不过原点的直线，只能得出摩擦力随压力的增大而增大的线性关系，而不能得出正比关系。6、某研究所为了确定不同因素对钨丝白炽灯平均使用寿命的影响，做了如下三个实验。
实验一：使灯泡内气体压强为0.1po(po=1.01×105Pa),将灯泡内不同粗细、相同长度的钨丝通电加热到2400K的恒温，则维持这一温度所需的电流以及灯丝的平均使用寿命如下表一所示。
实验二：在压强为25μm的相同灯泡内加入不同数量的惰性气体，从而改变灯泡内部的压强，且使钨丝的温度保持在2400K。则当灯泡内压强从0.1 po增大到0.5 po后，灯泡的平均寿命从800h增大到时6000h；超过0.5 po后，灯泡平均寿命递减。
实验三：在压强为0.1 po、钨丝粗细为250μm的灯泡内，通过改变流过钨丝的电流来改变灯丝的温度，灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流的关系如下表二所示。根据以上提供的实验信息，试完成下列问题：
（1）观察表一中实验数据，可归纳得出两个结论是：①________________；②____________ 。
（2）实验一中，若灯丝粗细为75μm，且灯丝的发热电阻为500Ω，要保证该灯丝的平均使用寿命为2400h，则加在该灯泡两端的电压为多大？（3）在相同的温度下，下列四种灯丝平均使用寿命最长的是（ ）
A．50μm粗细的灯丝并充有2.5po的惰性气体
B．100μm粗细的灯丝并充有0.5po的惰性气体
C．150μm粗细的灯丝并充有0.1po的惰性气体
D．150μm粗细的灯丝并充有0.5po的惰性气体(4)根据表二的实验结果,可以预测: 在实验三相同的实验条件下,钨丝工作温度在2300K时其平均使用寿命最接近于( )
A.50h B.500h C.2400h D.24000h
(1)①在实验一条件下，通过灯丝所需的电流与灯丝粗细的平方成正比；②在实验一条件下,灯丝平均寿命与灯丝粗细成正比 (2)225V (3)D (4)D
点评：本题信息量大，题目叙述长，是一道考查学生能否从众多的信息，数据中寻找定性或定量规律的情景信息题。解题的关键是：仔细阅读，提取信息；深入思考，提炼信息；选择方法，处理信息；设计建模，重组，推断，验证信息。