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创新探究实验
一、力学创新探究题
1. 学校举行春季运动会，小明是标枪组的运动员，在练习过程中小明一直在思考怎样才能把标枪掷得远一些，通过练习和观看其他队员的投掷情况，小明做了如下猜想：
第1题图
猜想一：与标枪的质量有关
猜想二：与标枪被投掷出去的角度有关
猜想三：与标枪 有关(请你再提出一种猜想)
(1)小明用弹簧玩具枪、小钢球做了一系列实验，小钢球质量分别为m和M，且M>m，弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之一，实验数据记录如下表：
(2)小明根据实验数据得出初步结论：在其他条件相同时，抛射角度为45°时，小钢球被弹出的距离最远.为了使他的结论更加可靠，还需要补充的实验
是 ；从表中数据还能得出的结论有，其他条件相同时， ___________________________.
(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二(在弹性限度)，当小钢球质量为M，发射角为45°时，小钢球被弹出的距离将 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.6 m，该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与 有关.
(4)为了在运动会标枪项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议(标枪质量不变)：
S. . . . . ..
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① ； ② . 【答案】被抛出的初速度 (2)控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验 钢球质量越大，钢球被弹出的距离越短 (3)大于 小钢球被弹出的初速度 (4)①45°角左右投出标枪 ②增大投掷标枪的初速度
【解析】还能提出的猜想有：标枪投射距离的远近与标枪被抛出的初速度有关；(2)30°、45°、60°之间的跨度较大，无法准确判断是在45°时，小钢球被弹出的距离最远，故应控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验；从表中数据还能得出的结论是：在其他条件相同时，小钢球质量越大，小钢球被弹出的距离越短；(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二时，弹簧所具有的弹性势能变大，将小钢球弹出瞬间，小钢球的动能将增大，故小钢球被弹出的距离将大于1.6 m；该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与小钢球被弹出的初速度有关；(4)分析实验数据可以提出的合理建议为：①45°角左右投出标枪；②增大投掷标枪的初速度.
2. 一次课堂上老师展示了小朋友荡秋千的图片，同时提出了一个问题：秋千小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢？同学们联想荡秋千的情景，纷纷做出猜想，总结起来主要有以下三种：
猜想1：可能与小朋友的质量有关； 猜想2：可能与摆动的幅度有关； 猜想3：可能与绳长有关.
(1)为了验证猜想是否正确，同学们设计了如图所示的装置，用系有细线(线长L可调)的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究(摆动角度均较小)：
①如图甲所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度不变，改变小球摆动的幅度，即OA的连线与竖直方向的夹角θ(O点为固定悬点)，使小球每次从A点由静止释放，测出小球在AB间往复运动一次所用的时间t与夹角θ的关系如下表所示：
θ/度 t/秒 4 2.0 6 2.0 8 2.0 10 2.0 除图甲所示装置外该实验还缺少的一个实验器材是 ，分析数据可以知 __________________.
甲 乙 丙
第2题图
S. . . . . ..
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②使小球每次从A点由静止释放，用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图乙所示；在图乙装置的基础上，改变细线L的长度，控制θ角相同，使小球从静止下落，分别用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图丙所示，由此分析可知，上述猜想 是正确的.
(2)请设计实验来探究小球往复摆动一次的时间与小球质量之间的关系，应保持小球摆动的幅度和 不变，只改变 的大小.
(3)摆钟是利用本实验的原理制成的.某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 ________________(选填“_____________________________.
长
”
或
“
短
”)
理
由
是
【答案】(1)①秒表 小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关 ②3 (2)摆长 小球质量 (3)短 摆钟变慢了，因往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些
【解析】(1)①由表中实验数据可知，在摆长不变的情况下，θ角度不同，秋千往复摆动一次的时间相等，由此可知：小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关.②由图乙与丙可以看出，摆长越长，小球往复摆动一次的时间越长，由此可见：在质量与振幅相同时，秋千小角度往复摆动一次的时间随绳长的增大而增大，这验证了猜想3是正确的.(2)可控制摆长与振幅相同，改变摆球的质量进行实验，探究“秋千往复摆动一次的时间与小球的质量之间的关系”，实验的做法是：用细线系住一小球，使小球以较小的幅度在竖直面摆动，用频闪相机(或计时器)测算出小球往复摆动一次的时间t1；让线摆动的幅度与绳长保持不变，改变小球的质量，再做两次，测出对应时间t2、t3；判断方法是：若t1、t2、t3相等，则与质量无关；若t1、t2、t3不相等，则与质量有关.(3)摆钟变慢，即摆动相同幅度的时间变长了，故可通过缩短摆长使摆动时间加快.
3. 物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动.
(1)为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组(一)提出了如下猜想： 猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关； 猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关； 猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关.
为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
实验 序号 1 2 3 4 5 6 材料 铁球 铝球 铜球 铝球 铜球 铁球 质量 (g) 50 50 50 50 80 80 下落 高度(m) 10 10 10 15 20 10 下落时间(s) 1.43 1.43 1.43 1.75 2.02 1.43 为了验证猜想二，应比较实验序号为 和 的实验数据；为了验证猜想三，应
比较实验序号为 和 的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度 (选填“有关”或“无关”).
(2)物理学习研究小组(二)也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：
S. . . . . ..
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________________________________________________________________________.
(3)如图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图像；则图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图像中，正确的图像是 Ｗ.
第3题图
【答案】(1)1 6 2 4 有关 (2)纸团受到的空气阻力较大 (3)C
4. 如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量.小亮猜想：一根钢梁的下垂量h可能与重物对钢梁的拉力F、两个支撑柱间距离s这两个因素有关，并进行如下实验：
第4题图甲
S. . . . . ..
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第4题图乙
(1)要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距离s的关系”，他必须控制 一定，改变 .
(2)要探究“一根钢梁的下垂量h与所受拉力F的关系”，必须控制两支撑柱间距离一定，记录下钢梁受到不同拉力时的下垂量(忽略钢梁自重的影响)，数据如下表所示：
实验次数 下垂量h/cm 拉力F/N 1 2 1 000 2 4 2 000 3 6.4 3 200 4 8.8 4 400 5 10.4 5 200 ①图乙的坐标系中已经描出三个点，请根据第4、5次实验数据继续描点，并画出下垂量h与所受拉力F关系的图线.
②根据图像可知：当拉力为5 000 N时，下垂量是 cm.
③根据图像可得结论：当两支撑柱间距离等因素相同时， . 【答案】(1)重物对钢梁的拉力 两个支撑柱间的距离 (2)如答图所示 ②10 ③下垂量与重物对钢梁的拉力成正比
S. . . . . ..
2018年中考物理专题复习题之创新探究实验 - 图文
