探究残疾人坡道最合理化设计.doc

物理实验探究 ——————探究残疾人坡道最合理化设计 【实验目的】 将现实中的实用的问题简化为一个物理模型，进行初步理解和调查资料后，将学到的知识合理发挥，设计实验探究，从而得出有数据的精确化结论。结合生活实际，把残疾人坡道的设计多方面考虑后探究。 【实验初步思考】 首先，这是一个在物理问题中常见的模型：斜坡下滑物体。 这也是一个易联系生活实际的话题。残疾人坡道的设计，应该从 上下行分别的时间，距离，速度，斜坡的宽度，排水性能等多方 面考虑。 【实验材料】 长于50cm的长木板，小车或木块，弹簧测力计，米尺，3本足够厚的书 【实验步骤】 设计实验，制作表格 在木板上测量出50cm的长度，做记号 依次在木板一侧垫上2cm, 4cm, 6cm,高度的书，这3种斜坡条件下，拉动小车和木块向上，向下运动，纪录所需要时间和拉力大小或自由下滑落地因惯性向前滑动的距离 【实验猜想】 在4cm的高度下，小车较适宜； 在6cm的高度下，木块较适宜； 木块摩擦力较大，需要较高的坡度才能帮助它下滑适宜，上行适宜； 小车摩擦力小些，需要低的坡度或是粗糙的斜面或是两者兼并。 【实验数据】 1． h 2cm L 50cm 载重（部分）240g 1 2 3 4 5 6 小车/木块 小车 小车 小车 木块 木块 木块 上行/下行 上行 下行 下行 上行 下行 下行 时间/s 6．77 6．60 4．39 8．23 7．38 4．32 载重 有 有 无 有 有 无 拉力/N 0．4 1 无 0．6 1．2 无 位移 / 无 无 / 无 无 2． H 4cm L50cm 1 2 3 4 5 6 小车/木块 小车 小车 小车 木块 木块 木块 上行/下行 上行 下行 下行 上行 下行 下行 时间 5．48 2．92 3．04 4．45 3．11 5．76 载重 有 无 有 有 无 有 拉力 1．4 无 无 1．4 无 1 位移/cm / 13 无 / 无 无 3．H6cm L50cm 1 2 3 4 5 6 小车/木块 小车 小车 小车 木块 木块 木块 上行/下行 上行 下行 下行 上行 下行 下行 时间 5．95 1．72 2．04 5．60 3．72 4．72 载重 有 无 有 有 无 有 拉力 1．5 无 无 1．6 无 0．6 位移/cm / 39 无 / 无 无 【实验分析】 可以根据数据粗略得出结论：猜想的准确率50% 容易得出的结论如下： a; 坡度增加，上行需要的拉力越大 b; 坡度增加，下滑时间越短，有可能达到自然下滑 c; 斜面的光滑程度（动摩擦因数）越小，物体速率越快 当然，这些结论不足以得出合理化的推测。 由于分析需要和现实化，我们将3种坡度高度固定相同，长度变化 （不与之后的分析有关） 1，h 2cm L 50cm 2, h 2cm L 25cm 3 ; h 2cm L 16.7cm 这也是个简易结论：高度相同的情况下，倾角越大斜面长度越小 再来分析速度： 这次实验不能达到变速运动的测量，我们将实验尽量简化为匀速直线运动。 那么v=x÷t，将在后面懂得计算中用到。 得出进一步结论： 当h=2cm时，小车上行（有重物）斜率合适，速度不易过快，拉力为0.4N 当h=4cm时，小车下行可以自由下滑，并且在实验中，重物脱离了小车前行 约53cm,小车则卡在了木板与地面的缝中，较危险。 （h=6cm时，数据更为不合理） 当h=2cm时，木块上下行时间和速度都不合理，时间过长，速度过慢 当h=4cm 时，时间较为适宜 当h=6cm 时，时间大幅度下降，但速度过快，易发生危险 【实验缺陷】 　　　将实际问题转化为物理模型，实际上有一定难度。这次实验在实验材料的准备上，有一定的难度。若需打点计时器，纸带，合理化小车可以使实验进一步精确化。更比如得出结论的其他因素，如排水，是否需要在道路上钻孔，或是设计高度坡度，都需要更多的时间和工具来达到。如斜面质地的改变，都属于进一步研究范围。 【实验构想】 　　　仍可以在未来进一步探究这个问题，比如探究残疾人坡道的排水方案，或是探究斜面质地与小车的上下行速度关系。在此以探究排水方案为例