探究残疾人坡道最合理化设计

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】

1，设计实验，制作表格

2，在木板上测量出50cm的长度，做记号

3，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】

【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作一假设。

探究残疾人坡道的排水方案

实验材料：泡沫板3块，木板1块

实验过程：

１，设计实验表格

２，在泡沫板上钻不等的１，２，３个小孔，分别同时从端顶放下大量水，观察时间最短的排水方案

３，分析数据，得出结论

可以将实验结果再综合在一起。探讨本问题的答案。

【数据分析】

根据前面的数据分析，只以一类数据作具体分析：

在h=2cm时，小车上行速度为7.4 cm/s

木块上行速度为6.1cm/s

我们将数据放大至h=1m=100cm，那么小车上行速度为370cm/s=3.7m/s

木块上行速度为305cm/s=3.05m/s

人正常走路速度为1.7m/s 自行车速度为4.4m/s

所以为使结果准确性较高，推断h=2cm时，为合理高度。