掌握母题100例触类旁通赢高考物理系列母题五十九探究动能定理实验(学生版)

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高考题千变万化，但万变不离其宗。

千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。

研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。

母题五十九、探究动能定理实验
【方法归纳】利用打点计时器（或速度传感器、光电门等）通过实验求出合外力做功，物体动能的变化，从而达到探究动能定理的目的。

数据处理一般采用图象法。

例59.（2009广东物理）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图6甲，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。

在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。

小车中可以放置砝码。

（1）实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1。

把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过
定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路。

②将小车停在C点，__________，小车在细
线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B
时的速度。

③在小车中增加砝码，或_______________，重复
②的操作。

（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与
小车中砝码质量之和，︱v22—v12|是两个速度传感器
记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，
F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做
的功。

表格中△E3=______，W3=_______.(结果保留
三位有效数字)
（3）根据表1，请在图6乙中的方格纸上作出△E— W
图线。

表1 数据记录表
次数M/kg ︱v22—v12|/(m/s)2 △E/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.41
3 0.840 0.420
3 0.500 2.40 △E3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
【解析】
【点评】探究功与速度变化的关系实验是新课标教材增加的实验，该题对该实验进行深化，将打点计时器和纸带换成了速度传感器，重点考查实验基本操作和分析处理数据能力。

分析表格中的实验数据要能够通过浏览表格中的数据，找出数据之间的关系。

也可通过分析实验过程，W是F在A、B间所做的功，位移不变，由功的定义得到功W与拉力F成正比，从而利用比例关系得出W3的值。

由动能的定义式可知，当物体质量M一定时，动能变化量△E与物体速度的平方差成正比，从而利用比例关系得出△E3的值。

衍生题1.（2009年安徽卷第21题Ⅲ）．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：
（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……；
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度1v 、2v 、3v 、……； （3）作出W v -草图；
（4）分析W v -图像。

如果W v -图像是一条直线，表明W ∝v ；如果不是直线，可考虑是否存在2W v ∝、3W v ∝、W v ∝等关系。

以下关于该试验的说法中有一项不正确．．．
，它是___________。

A ．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……。

所采用的方
法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。

当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W ，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W 、3W 、……。

B ．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。

C ．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。

纸带上打出的点，两端密、中间疏。

出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。

D ．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

【答案】：
衍生题2（2008广东物理第16题）．（13分）某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50 Hz ．
（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，，，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。

（2）图是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，
做正功，做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图
中的图线（其中Δv2=v2-v20）,根据图线可获
得的结论是．要验证“动
能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力
和．
表1纸带的测量结果
测量点s/cm v/(m·s-1
)
0 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C
D 7.15 0.54
E 9.41 0.60
【答案】：
衍生题3. （2012黄冈期中）（1）如图甲、乙所示是螺旋测微器和游标卡尺测量工件长度时的情形。

螺旋测微器读数为____ _____mm。

游标卡尺读数为__ _ mm。

（2）在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关
系”的实验时，下列说法中正确（）
A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动过程中受
到的阻力
B．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
C．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打
点均匀部分进行计算
【答案】：
衍生题4.（2012河北唐山摸底检测）某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了下面左图所示的实验装置。

（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是________。

（2）如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度△d= cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定。

现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为△t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为____（用字母表示）。

（3）逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度。

则画出的W-v2图象应是。

【答案】：。