题目内容

11.为研究沿光滑斜面向上拉重物所需的拉力F大小与哪些因素有关,某实验小组同学利用图所示的装置进行实验,实验时多次改变斜面长度L和高度h,每一次用弹簧测力计拉动重为1牛的物体从斜面底端缓慢拉伸至顶端,实验数据记录在表一、表二和表三中.
①分析比较实验序号1、4、8或2、5的数据及相关条件,可得的初步结论是:沿光滑斜面提升同一重物时,当斜面长度L相同,拉力F与高度h成正比.
②分析比较实验序号2、4与7(或3、5与8,或6与9)的数据及相关条件,可得的初步结论是:沿光滑斜面提升同一重物时,拉力F与斜面的长度L成反比.
③进一步综合分析比较表一、表二、表三的数据及相关条件,并归纳得出结论.
(a)分析比较表一、表二或表三的数据及相关条件,可得斜面的高h与斜面的长度L之比相同,拉力F也相同.
(b)分析比较表一、表二和表三的数据及相关条件,可得斜面的高h与斜面的长度L之比越大,拉力F也越大.
表一
 次数 h(米)L(米) F(牛) 
 1 0.05 0.500.1 
 2 0.101.00 0.1 
 3 0.20 2.000.1 
表二
 次数 h(米)L(米) F(牛) 
4 0.10 0.500.2 
 5 0.20 1.00 0.2
 6 0.30 1.50 0.2
表三
 次数h(米) L(米) F(牛) 
7 0.100.25 0.4 
 8 0.200.50 0.4 
 9 0.300.75 0.4 

分析 沿光滑斜面向上拉重物所需的拉力F大小与斜面长度L和高度h等因素有关,注意控制变量法的运用也十分关键.

解答 解:①要研究沿光滑斜面提升同一重物时拉力F与高度h的关系,需控制斜面长度L相同,h不相同,故应比较1、4、8三组数据或2、5两组数据;h从0.05→0.1→0.20,则拉力F从0.1→0.2→0.4,即h增大几倍,拉力F也增大几倍,从而得出拉力F与高度h成正比;
②分析比较实验序号2、4与7(或3、5与8,或6与9)的数据及相关条件,在斜面高h一定时,斜面短,拉力越大,可得的初步结论是:沿光滑斜面提升同一重物时,拉力F与斜面的长度L成反比;
③a、分析比较表一、表二或表三的数据及相关条件,可得:斜面的高h与斜面的长度L之比相同,拉力F也相同;
b、分析比较表一、表二和表三的数据及相关条件,可得斜面的高h与斜面的长度L之比越大,拉力F也越大.
故答案为:①1、4、8或2、5;正比;
②拉力F与斜面的长度L成反比;
③a、斜面的高h与斜面的长度L之比相同,拉力F也相同;
b、斜面的高h与斜面的长度L之比越大,拉力F也越大.

点评 此实验考查了沿光滑斜面向上拉重物所需的拉力F大小与哪些因素有关的实验,注意控制变量法的应用,有一定的难度,学生解答有一定的有难度.

练习册系列答案
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1.阅读《可探究的科学问题》后回答问题.
日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问,把疑问陈述出来,就形成了问题,但不一定是科学问题.像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题.比如,“哪种品牌的运动鞋更好?”“为减少污染和交通拥堵,应该限制小汽车的使用吗?”等都不属于科学问题.
科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题.例如,“纯水和盐水哪一个结冰更快?”就是一个科学问题,因为你可以通过实验收集信息并予以解答.
并不是每一个科学问题都可以进行探究,当问题太泛化或太模糊,就难以进行科学探究,比如“是什么影响气球贴到墙上?”.一般而言,可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系,其中的变量必须是可检验的.也就是说,可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的.例如,“增加气球与头发的摩擦次数会改变气球贴在墙上的效果吗?”,在这个问题中,气球与头发的摩擦次数是自变量,气球贴在墙上的效果是因变量,我们通过改变自变量就可以检验因变量怎样变化.
一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式,常见的陈述方式有下列三种.方式一:某个变量影响另一个变量吗?例如,物体对斜面的压力大小影响物体受到的滑动摩擦力的大小吗?方式二:如果改变某个变量,另一个变量会怎样变化?例如,在光的反射现象中,如果增大入射角,反射角会增大吗?方式三:一个变量跟另一个变量有关吗?例如,物体的密度与其质量有关吗?
科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的,正是由于有了可探究的科学问题,才能使探究过程具有明确的方向.
(1)下列问题中属于可以探究的科学问题的是C、D.(选填选项前的字母)
A.哪种类型的音乐更好?
B.光的反射定律的内容是什么?
C.水的温度越高,水蒸发得越快吗?
D.在同一地点,改变物体的质量,它所受到的重力会改变吗?
(2)请根据“两个同学沿水平方向推同一个箱子,一个同学在公路上推比较费力,另一个同学在冰面上推比较省力”这一现象,提出一个可以探究的科学问题:在水平方向上,物体质量保持不变,改变接触面的粗糙程度,摩擦力的大小会发生改变吗?.
19.小静在观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,如图甲所示.
小静想:白球碰撞后立即静止,被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗?
通过了解和初步实验,小静发现只有当体积和质量均相同的两球,而且球心在同一直线上相碰时,才可能出现上述现象.为进一步探究,她设计了下述实验方案:
将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上,取两个相同的台球A、B,将B球静置于轨道的水平部分,A球置于轨道左端斜面上某处,测出该点到水平桌面的高度
h1,如图乙所示,释放A球,撞击后,A球静止,B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点,测出该点的高度h2.通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断.
请你作答以下问题:

(1)A球从斜面滑下的过程中,重力势能转化为动能.
(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能.
(3)已知重力势能的计算公式为Ep=mgh,动能的计算公式为Ek=$\frac{1}{2}$mv2.若轨道光滑,则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式vA=$\sqrt{2gh1}$;若h2=h1,则说明B球被撞后开始运动的速度vB=vA(选填“>”、“=”或“<”).
(4)在实际实验中,测出的h2总小于h1,则导致这一现象的原因轨道不光滑,具有摩擦力,损耗部分机械能.
3.育才中学科技小组按照教材的要求安装了一台直流电动机模型,他们想测量该直流电动机将电能转化为机械能的效率,为此他们想出了如下办法:按图示装置用电动机通过轻绳提升一重物,通过测量,计算出电动机消耗的电能E和输出机械能E,用η=$\frac{{E{\;}_机}}{{E_总^{\;}}}$×100%来计算电动机的效率.实验步骤如下:
A、用天平测出重物的质量m=100g.
B、闭合开关S后,重物在电动机的牵引下从静止开始上升,用电压表和电流表测量电动机两端电压U和流过电动机的电流I,并测量出从闭合开关S起到断开开关S的时间t表示电流做功的时间,并将数据记录在列表格1中.
表1
电压U/V电流I/A时间t/s
2.00.0510
C、在重物右侧固定一竖直放置的刻度尺,从闭合开关S起到断开开关S过程中,每隔1s,记录重物的位置,并将数据记录在如表格2中:
表2
时间t/s012345678910
位置/cm02.06.513.021.530.540.050.060.070.080.0
根据上述实验步骤,回答以下问题:
(1)10s内重物运动的平均速度是0.08m/s.(注意单位)
(2)在计算电动机输出的机械能时出现了两种设计方案:
方案1:电动机输出的机械能转移到重物上,是通过轻绳的拉力做功实现的,因此,电动机输出的机械能等于轻绳拉力所做的功.又因为轻绳对重物的拉力F等于重物的重力mg,用h表示重物在t时间内从静止开始上升的高度,则E=W=Fh=mgh.
方案2:电动机输出的机械能转移到重物上,增加了重物的机械能(动能和势能),通过查阅资料知,当物体运动的速度为v时动能为Ek=$\frac{1}{2}$mv2,当物体上升的高度为h时,增加的重力势能为mgh,可计算出E=E重物=$\frac{1}{2}$mv2+mgh.
上述两种方案中,其中某一方案有一明显的错误,请指出有错误的方案,并指明错误.
错误方案是:方案1(填写序号),错误是:前六秒内物体所受拉力大于物体的重力.
(3)利用你所选择的正确方案计算出电动机将电能转化为机械能的效率η.要求写出计算过程.(计算中取g=10N/kg)
(4)完成了上述探究活动后,他们想对“影响电动机效率的因素”进行探究,他们提出如下猜想:猜想①:可能跟电动机工作时间有关;
猜想②:可能跟所提升重物的质量有关.
关于“影响电动机效率的因素”,你还能提出什么猜想?(只要写一条)
猜想③:可能跟电动机工作电压(电流)有关.
请你在上述三个猜想中任选一个猜想,简要写出你的探究方案.

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