2019年高考江蘇卷力學實驗題條件的分析

周 峰

(江蘇省蘇州工業園區獨墅湖學校，江蘇 蘇州 215123)

1 原題呈現及參考答案

某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理。

圖1

(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用：

A.電磁打點計時器 B.電火花打點計時器

為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇(選填“A”或“B”)。

(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動。同學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動。看法正確的同學是(選填“甲”或“乙”)。

(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源，松開小車，小車運動。紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA=m/s。

圖2

參考答案：(1)B；(2)乙；(3)0.31；(4)遠大于。

本試題的情境源于人教版高中物理教材中“探究加速度與力、質量的關系”實驗，從答案看好像只是知識的簡單遷移，沒有什么新意，考生答題情況也在“情理之中”。而對于實驗條件的分析與理解，卻有很大的不同，對比分析如下。

2 利用“重物牽引法”探究加速度與力、質量關系的實驗條件

3 利用“重物牽引法”驗證動能定理的實驗條件

而實驗要求小車所受的合力所做的功可用W=mgL算出，也就是說要使小車在運動過程中的受力滿足：T-f=mg，即小車所受的合外力等于砝碼盤中砝碼的重力mg。在什么條件下上式才能成立呢？首先，由第(2)問可知該實驗也采用補償法“平衡摩擦力”，從而消除摩擦力的影響。而這里所用的方法并不是將遠離滑輪一端墊高、在不懸掛重物的情況下輕推小車使其能夠勻速下滑，而是在長木板保持水平的情況下，在砝碼盤中慢慢加沙子，直到小車開始運動，然后從盤中取出適量沙子，直至輕推小車，觀察到小車做勻速直線運動。

4 問題拓展與延伸