Question

16．完成下面的探究性實驗
（1）探究通電螺線管外部磁場特點：
小明將許多小磁針放在螺線管周圍的不同位置，接通電路后觀察各小磁針靜止時的指向，如圖1（a）所示．然后根據(jù)小磁針指向，畫出了螺線管周圍的磁感線，如圖1（b）所示．

①將許多小磁針放在螺線管周圍不同的位置的目的是便于觀察磁場方向．
 ②觀察圖（a）和（b）發(fā)現(xiàn)，通電螺線管外部的磁場分布與條形磁體的磁場十分相似．
③小明對調(diào)電源正負極重新實驗，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時N極指向都與原來相反，這說明通電螺線管的磁場方向與電流方向有關．
④如果要探究“通電螺線管磁場強弱與電流大小的關系”，應在圖17（a）所示電路的基礎上做怎樣的改進？答：串聯(lián)滑動變阻器．
（2 ）探究阻力對物體運動的影響：
利用的器材有斜面、木板、玻璃板、棉布和小車，如圖2所示．
①每次都要讓小車從斜面上的同一位置開始下滑，使小車每次進入水平部分時速度大小相等．
②下面是記錄實驗情況的表格，請將其中（a）、（b）兩項內(nèi)容補充完整．

實驗序號	水平部分材料	（a）小車所受阻力的情況	（b）小車運動的路程
1
2
3

③牛頓第一定律是由此實驗直接得來的嗎？不是．

Answer 1

分析 （1）條形磁體周圍磁感線的形狀是紡錘形的，根據(jù)圖b所示的通電螺線管周圍磁感線的形狀，兩者聯(lián)系起來，可以得到此題的答案．
通電螺線管周圍磁場的方向與電流方向和線圈的繞向這兩個因素有關，若只改變其中的一個，磁場方向發(fā)生改變；若兩個因素同時改變，磁場方向不變．
（2）小車從同一斜面的同一高度由靜止下滑，小車到達水平面時的速度相等；
小車在水平面上的初速度相等，水平面越光滑，小車受到的阻力越小，小車滑行的距離越遠；
應用控制變量法，根據(jù)接觸面的粗糙程度與小車滑行距離的關系得出實驗結論；
根據(jù)實驗事實，進行合理的推理，得出相關的結論．

解答 解：（1）①②根據(jù)圖示的通電螺線管周圍的小磁針的排布情況和螺線管周圍磁感線的形狀，可以確定通電螺線管周圍磁感線的形狀是紡錘形的，這與條形磁體周圍磁場分布相似．
③小明改變電源的正負極后，螺線管中的電流方向發(fā)生了改變，小磁針的N極指向與原來相反，說明磁場的方向相反，由此可以確定，螺線管磁場的方向與電流方向有關．
④要探究螺線管的磁場強弱與電流大小的關系，就要改變螺線管中的電流大小，而在原電路中，電流的大小是無法改變的，因此要在電路中再串聯(lián)入一個滑動變阻器即可，因為滑動變阻器可以通過改變其接入電路的電阻的大小來改變電路中的電流大�。�
（2）①小車從同一點滑下，可以控制小車到達水平面時的速度相等；
②由實驗可知，在小車初速度一定時，小車受到的阻力越小，滑行距離越大；
因此記錄表格中需要添加（a）小車受阻力的情況；（b）小車運動的路程；
③由實驗可知，小車受到的阻力越小，小車速度變化越慢，小車滑行距離越大，
由此可以合理推理：如果小車不受力，小車將做勻速直線運動．由此可得牛頓第一定律不是由實驗直接得出的．
故答案為（1）①便于觀察磁場方向； ②條形； ③電流方向； ④串聯(lián)滑動變阻器；
（2）①速度；②（a）小車所受阻力的情況；（b）小車運動的路程；  ③不是．

點評 此題主要考查學生對于通過螺線管周圍小磁針的北極指向確定了螺線管周圍的磁場方向，再利用建立模型法畫出了其周圍的磁感線形狀．與學過的條形、蹄形磁體周圍磁感線的形狀對，以及利用斜面小車實驗，探究運動和力關系的理解．