2025年高考利用重力沿斜面的下滑分力驅(qū)動小車

　　【目的和要求】

　　用比較法探索物體在質(zhì)量一定時，其加速度與所受外力的關(guān)系；以及物體在所受外力恒定時，加速度與其質(zhì)量的關(guān)系。

　　【實驗原理】

　　本實驗的設(shè)計思想是：先使物體做勻速直線運動，消除摩擦阻力對物體運動的影響，以便于確定使物體產(chǎn)生加速度的力的值；根據(jù)S＝（1／2）at2。對于初速為零的勻加速運動的物體，可以采用比較物體在相等時間內(nèi)運動的位移來比較物體運動的加速度。

　　【儀器和器材】

　　兩個傾角連續(xù)可調(diào)的斜面（盡可能光滑一些），兩輛小車（其輪最好用滾珠軸承，兩車質(zhì)量應(yīng)相同），砂袋兩個（質(zhì)量與小車質(zhì)量相同），直尺，測力計（J2104型）。

　　【實驗方法】

　　1．把兩個斜面并排地放在桌面上。在斜面末端均裝上緩沖片（彈性金屬片）。調(diào)節(jié)兩斜面的傾角，使兩斜面傾角相差10°－15°。

　　2．把兩輛小車分別放在兩個科面上。用測力計沿平行于斜面方向拉住小車，分別讀出其示數(shù)。在摩擦力可以忽略時，這就是小車自由下滑時產(chǎn)生加速度的力的大小。根據(jù)所測力的大小，估計兩小車同時釋放、同時到達斜面末端所應(yīng)具有的初始位置。把兩小車置于所估計的位置，并隨即在斜面一側(cè)標(biāo)記出這個位置。然后同時自由釋放小車，看它們是否同時到達斜面末端。若沒有同時到達，則重新調(diào)整其中一輛小車的初始位置（注意標(biāo)記出新位置），再同時釋放小車。如此調(diào)節(jié)，直至兩車同時釋放，同時到達斜面末端為止。量出兩車運動的位移S1和S2，與兩車所受的力F1、F2比較，得出小車的加速度與外力的關(guān)系。

　　3．重新調(diào)整兩斜面的傾角，重復(fù)步驟2的實驗，驗證步驟2所得結(jié)論的正確性。

　　4．把一輛小車放在斜面上，測出其自由下滑時的力。把另一輛車放在另一斜面上，并在其上加一砂袋。用彈簧秤沿平行于斜面方向拉住小車，調(diào)整此斜面的傾角，直至彈簧秤的示數(shù)與前一車的相同為止，擰緊緊固螺栓。根據(jù)兩車質(zhì)量的大小關(guān)系，找出兩車同時釋放能同時到達斜面末端所應(yīng)具有的初始位置，分別標(biāo)記下來。量出兩車的位移S′1和S′2與兩車相應(yīng)的質(zhì)量m1、m2比較，得出有關(guān)小車的加速度和質(zhì)量的關(guān)系。

　　5．在一輛車上加兩個砂袋，重復(fù)步驟4的操作，驗證步驟4所得的結(jié)論。

　　【注意事項】

　　1．本實驗設(shè)計中忽略了摩擦阻力的影響。實際裝置中的摩擦是否可以忽略呢？可用下述辦法判斷：用彈簧秤沿斜面方向拉住小車緩慢勻速上移或下滑。若彈簧秤示數(shù)幾乎不變，則證明摩擦力很小，可以不計。若彈簧秤示數(shù)有明顯變化，則應(yīng)以緩慢下滑時彈簧靜的示數(shù)F下作為使小車產(chǎn)生加速度的力（因為F下＝mgsina－f，a斜面傾角）。

　　2．本實驗方法中確保“同時釋放”，準(zhǔn)確判定“同時到達”是提高實驗精度的關(guān)鍵。為了保證同時釋放，可在兩小車靠斜面頂端一側(cè)系上細線，用同一夾子夾住（線的長短應(yīng)以夾子同時夾住兩線的自由端為準(zhǔn)）。實驗時松開夾子兩車就能同時起動。為了準(zhǔn)確判定“同時到達”，可以貼一紙條把兩斜面的緩沖金屬片連起來。在小車撞擊時，紙條兩端同時移動，則表示兩車同時到達。

　　【思考題】

　　1．實驗中是怎樣實現(xiàn)兩車質(zhì)量相同時加速的力不同和兩車質(zhì)量不同時加速的力相同的？用一個斜面。兩個小車能否達到實驗?zāi)康模繛槭裁矗?/p>

　　2．在做兩車質(zhì)量相同、加速的力不同的實驗時，你認(rèn)為兩斜面的傾角是差別大一些好還是小一些好？用實驗驗證你的判斷。（提示：從使兩車加速的力應(yīng)有差別和易于實現(xiàn)“同時到達”兩方面去思考。）

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