【正文】 2020 高考探究性實(shí)驗(yàn)題匯編 一．力學(xué)篇 1． （無錫市一調(diào)） 學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探究，而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究。下面我們追尋科學(xué)家的研究足跡用兩種方法探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系。 Ⅰ ．理論探究： 根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)在恒定合外力的作用下，功與物體動(dòng)能變化間的關(guān)系， 請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上對(duì)應(yīng)位置寫出你的推導(dǎo)過程 。 Ⅱ ．實(shí)驗(yàn)探究： ① 某同學(xué) 的實(shí)驗(yàn)方案如 圖乙所示，他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的 兩項(xiàng)措施是： a． ______ _▲ ___； b． _▲ ____； ② 如圖丙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中 A、 B、 C、 D、 E、 F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 T。距離如圖。則打 C 點(diǎn)時(shí)小車的速度為 ▲ ；要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測(cè)出的物理量有 ▲ 。 答案： 推導(dǎo)（ 2 分）： 牛頓第二定律得 F 合 ＝ ma，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v22－ v12=2ax， 由功的定義式 W 合 ＝ F 合 x，三式聯(lián)立得 W 合 ＝ 2122 2121 mvmv ? Ⅱ① （ 1 分） （ 1 分） ② T xx 2 32 ??? （ 2 分，其它正確也得分） 鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量 （ 2 分） 2． （ 淮安一調(diào) 9分） 物體因繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而具有的動(dòng)能叫轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 ． 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小與角速度大小有關(guān)，為了探究轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小與角速度之間的定量關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了下列一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即研究砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng) ． 先讓砂輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并測(cè) 出其角速度 ω，然后讓砂輪脫離動(dòng)力，由于克服輪邊緣的摩擦阻力做功，砂輪最后停下來，測(cè)出砂輪開始脫離動(dòng)力到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù) n，實(shí)驗(yàn)中得到幾組 n 和 ω的數(shù)值見下表：（砂輪直徑 d=10cm，轉(zhuǎn)軸間摩擦力大小 1πf?N） n 5 20 80 180 320 ω/（ rads1） 1 2 3 4 Ek（ J） ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ （ 1）根據(jù)功能關(guān)系，請(qǐng)你幫他計(jì)算出砂輪每次脫離動(dòng)力時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，并填 入表格內(nèi)； （ 2）利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 請(qǐng)你 幫他 確定此砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與 角速度大小 定量關(guān)系式 丙 A B C D E F △ x1 △ x2 △ x3 △ x4 △ x5 質(zhì)量 時(shí)間 t 次數(shù) M M+m M+2m 1 2 3 是 ▲ ． 答案： 解：（ 1） f（ nπd） =0Ek 代入數(shù)據(jù)，得 Ek= 分別填： 、 1 32（直接填數(shù)據(jù)，正確的不扣分） （ 2） Ek=2ω2 評(píng)分說明：第（ 1）問 5 分；第（ 2） 4 分。 共計(jì) 9 分。 3．（啟東市一調(diào) 10 分） 在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在 50HZ 的低壓交變電源上。某同學(xué)在打出的紙帶上每 5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了 A、 B、 C、 D、 E、 F 六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個(gè)點(diǎn)未畫出） ． 從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 處將紙帶剪開分成五段（分別為 a、b、 c、 d、 e 段），將這五段紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在 xoy坐標(biāo)系中，如圖所示，由此可以得到一條表示 vt 關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小 ． ⑴ 請(qǐng)你在 xoy 坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)潔的方法作出能表示 vt 關(guān)系的圖線 (作答在右圖上 )，并指出哪個(gè)軸相當(dāng)于 v 軸？答： ； ⑵ 從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，為求出 ，需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度？答： ； ⑶ 若測(cè)得 a 段紙帶的長(zhǎng)度為 ， e 段紙帶的長(zhǎng)度為 ， 則可求出加速度的大小為 m/s2． 答案： （ 10 分） ⑴ v－ t 圖線如圖所示 （ 2 分） y 軸相當(dāng)于 v 軸 （ 2 分） ⑵ b (3 分 ) ⑶ (3 分 ) 4.（ 海安如皋期中聯(lián)考） 某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角是否有關(guān)系 ． 實(shí)驗(yàn)室提供如下器材： A．表面光滑的長(zhǎng)木板（長(zhǎng)度 L）； B．小車； C．質(zhì)量為 m 的鉤碼若干個(gè)； D．方木塊（備用于墊木板）； E．米尺； F．秒表。 （ 1）實(shí)驗(yàn)過程： 第一步，在保持斜面傾角不變時(shí)，探究加速度 與質(zhì)量的關(guān)系 ． 實(shí)驗(yàn)中，通過向小車放入鉤碼來改變物體質(zhì)量，只要測(cè)出小車由斜面頂端滑至底端用時(shí)t，就可以由公式 a=_____________求出 a，某同學(xué)記錄了數(shù)據(jù)如下表所示： 根據(jù)以上信息，我們發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑時(shí)間 ___________（填―改變 ‖或 ―不改變 ‖），經(jīng)過分析得出加速度和質(zhì)量的關(guān)系為 _________． 第二步，在物體質(zhì)量不變時(shí)，探究加速度與 傾角的關(guān)系 ． 實(shí)驗(yàn)中通過改變方木塊墊放位置來 y x O a b c d e A B C D E F y O a b c d e y x O a b c d e 或 調(diào)整長(zhǎng)木板傾角，由于沒有量角器，因此通過測(cè) 量出木板頂端到水平面高度 h，求出傾角 α的正弦值 sinα=h/L． 某同學(xué)記錄了高度 h 和加速度 a 的對(duì)應(yīng)值如下表： L (m) h (m) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 sinα=h/L 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 a (m/s2) 0.970 1.950 2.925 3.910 4.900 請(qǐng)先在坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸后描點(diǎn)作圖，然后根據(jù)所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g=____________． 進(jìn)一步分析可知，光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關(guān)系 為 _______________________________________________． （ 2）該探究小組所采用的探究方法是 _______ ________________________________________． 解析： （ 1） 2L/t2；不改變；無關(guān)；正確作圖（ 4 分）； ； a=gsinα； （ 2）控制變量法。 5． (南通市一調(diào) 10分 )在 ―探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系 ‖活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。圖中 上下兩層水平軌道表面 光滑 ，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼 盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止。 （ 1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度， 使 ；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量 小車的質(zhì)量（選填 ―遠(yuǎn)大于 ‖、 ―遠(yuǎn)小于 ‖、 ―等于 ‖）。 （ 2）本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)? 。 （ 3）實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)如下表所示： 小車 Ⅰ 、 Ⅱ 的質(zhì)量 m 均為 200g。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 小車 拉力 F/N 位移 s/cm 1 Ⅰ Ⅱ 2 Ⅰ Ⅱ 小車Ⅱ 小車Ⅰ 細(xì)線 控制裝置 滑輪 砝碼盤 和砝碼 第 10題圖 甲 在第 1 次實(shí)驗(yàn)中小車 Ⅰ 從 圖乙中的 A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn) ，請(qǐng)將測(cè)量結(jié)果填到 表中空格處。通過分析，可知表中第 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤，應(yīng)舍棄。 答案： （ 1）細(xì)線與軌道平行（或水平） （ 2 分） 遠(yuǎn)小于 （ 2 分） （ 2）兩小車從靜止開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 （ 2 分） （ 3） （ － 均對(duì)） （ 2 分） 3 （ 2 分） （泰州一調(diào)模擬 9分） 如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究 “ 橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系 ” 的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為 W. 當(dāng)我們用 2條、 3條 ?? 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 次、第 3 次 ?? 實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放 . 小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出 . （ 1）除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有 ； （ 2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是 ； （ 3）每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的 部分進(jìn)行測(cè)量； （ 4）下面是本 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第 2次、第 3次 ?? 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置； 3 Ⅰ