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力学和电学创新拓展类实验

考向1力学创新拓展类实验问题及解题思路

(1)力学实验题的创新主要体现在对教材实验的改编、拓展或延伸，核心原理为：

①以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和动力学定律设计实验。

②将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图像法、逐差法，融入

到实验的综合分析之中。

(2)力学创新实验的解法为：

①根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设

计实验方案。

②进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际

受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。

(3)题型一：实验器材的等效与替换

①特点：实验装置、器材变化，但实验原理、方法等不变。

②创新形式：

Ⅰ、用气垫导轨代替长木板：应调整导轨水平，不必平衡阻力。

Ⅱ、用光电门、频闪相机代替打点计时器。

Ⅲ、用电子秤、力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。

(4)题型二：实验结论的拓展与延伸

①特点：实验的装置、器材等不变，但实验目的变了。利用所测数据，求另一

物理量或验证另一个物理规律。

②创新形式：

Ⅰ、由测量加速度延伸为测量动摩擦因数，通过研究纸带、频闪照片或光电装

置得出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板

间的动摩擦因数。

Ⅱ、由测量加速度延伸为测量交流电的频率。

(5)题型三：实验情境的设计与创新

①特点：用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情境实验。

②创新形式：

Ⅰ、利用平抛运动探究功与速度变化的关系。

115/

Ⅱ、利用钢球摆动验证机械能守恒定律。

Ⅲ、利用凹形桥模拟器测小车过桥最低点的速度。

Ⅳ、利用能量守恒定律测动摩擦因数。

Ⅴ、利用运动公式解决新情境实验。

[典例1](2024·湖南卷)在太空，物体完全失重，无法用天平测量质量。如图(a)，

某同学设计了一个动力学方法测量物体质量的实验方案，主要实验仪器包括：

气垫导轨、滑块、轻弹簧、标准砝码、光电计时器和待测物体，主要步骤如下：

(1)调平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右端连接滑块；

(2)将滑块拉至离平衡位置20cm处由静止释放，滑块第1次经过平衡位置处开

21T

始计时，第次经过平衡位置时停止计时，由此测得弹簧振子的振动周期；

(3)将质量为m的砝码固定在滑块上，重复步骤(2)；

(4)mT(b)

依次增加砝码质量，测出对应的周期，实验数据如下表所示，在图中

2

绘制T-m关系图线；

22

m/kgT/sT/s

0.0000.6320.399

0.0500.7750.601

0.1000.8930.797

0.1501.0011.002

0.2001.1051.221

0.2501.1751.381

215/

2

(5)T-m________(

由图像可知，弹簧振子振动周期的平方与砝码质量的关系是选

填“线性的”或“非线性的”)；