Question

16．完成下面的探究性实验
（1）探究通电螺线管外部磁场特点：
小明将许多小磁针放在螺线管周围的不同位置，接通电路后观察各小磁针静止时的指向，如图1（a）所示．然后根据小磁针指向，画出了螺线管周围的磁感线，如图1（b）所示．

①将许多小磁针放在螺线管周围不同的位置的目的是便于观察磁场方向．
 ②观察图（a）和（b）发现，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场十分相似．
③小明对调电源正负极重新实验，发现小磁针静止时N极指向都与原来相反，这说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关．
④如果要探究“通电螺线管磁场强弱与电流大小的关系”，应在图17（a）所示电路的基础上做怎样的改进？答：串联滑动变阻器．
（2 ）探究阻力对物体运动的影响：
利用的器材有斜面、木板、玻璃板、棉布和小车，如图2所示．
①每次都要让小车从斜面上的同一位置开始下滑，使小车每次进入水平部分时速度大小相等．
②下面是记录实验情况的表格，请将其中（a）、（b）两项内容补充完整．

实验序号	水平部分材料	（a）小车所受阻力的情况	（b）小车运动的路程
1
2
3

③牛顿第一定律是由此实验直接得来的吗？不是．

Answer 1

分析 （1）条形磁体周围磁感线的形状是纺锤形的，根据图b所示的通电螺线管周围磁感线的形状，两者联系起来，可以得到此题的答案．
通电螺线管周围磁场的方向与电流方向和线圈的绕向这两个因素有关，若只改变其中的一个，磁场方向发生改变；若两个因素同时改变，磁场方向不变．
（2）小车从同一斜面的同一高度由静止下滑，小车到达水平面时的速度相等；
小车在水平面上的初速度相等，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，小车滑行的距离越远；
应用控制变量法，根据接触面的粗糙程度与小车滑行距离的关系得出实验结论；
根据实验事实，进行合理的推理，得出相关的结论．

解答 解：（1）①②根据图示的通电螺线管周围的小磁针的排布情况和螺线管周围磁感线的形状，可以确定通电螺线管周围磁感线的形状是纺锤形的，这与条形磁体周围磁场分布相似．
③小明改变电源的正负极后，螺线管中的电流方向发生了改变，小磁针的N极指向与原来相反，说明磁场的方向相反，由此可以确定，螺线管磁场的方向与电流方向有关．
④要探究螺线管的磁场强弱与电流大小的关系，就要改变螺线管中的电流大小，而在原电路中，电流的大小是无法改变的，因此要在电路中再串联入一个滑动变阻器即可，因为滑动变阻器可以通过改变其接入电路的电阻的大小来改变电路中的电流大小．
（2）①小车从同一点滑下，可以控制小车到达水平面时的速度相等；
②由实验可知，在小车初速度一定时，小车受到的阻力越小，滑行距离越大；
因此记录表格中需要添加（a）小车受阻力的情况；（b）小车运动的路程；
③由实验可知，小车受到的阻力越小，小车速度变化越慢，小车滑行距离越大，
由此可以合理推理：如果小车不受力，小车将做匀速直线运动．由此可得牛顿第一定律不是由实验直接得出的．
故答案为（1）①便于观察磁场方向； ②条形； ③电流方向； ④串联滑动变阻器；
（2）①速度；②（a）小车所受阻力的情况；（b）小车运动的路程；  ③不是．

点评 此题主要考查学生对于通过螺线管周围小磁针的北极指向确定了螺线管周围的磁场方向，再利用建立模型法画出了其周围的磁感线形状．与学过的条形、蹄形磁体周围磁感线的形状对，以及利用斜面小车实验，探究运动和力关系的理解．