第五章 第5单元 一 探究动能定理 知能演练场

第五章第5单元一探究动能定理
1．关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是() A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋伸长的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．
答案：D
2．如图实－1－10所示，在“探究动能定理”实验中小车在运动过程中打点计时器在纸带上打出一系列的点，打点的时间间隔为0.02 s，小车的运动情况在A、B之间可描述为________运动，在C、D之间可描述为________运动．小车离开橡皮筋后的速度为________m/s.
图实－1－10
答案：加速度逐渐减小的加速直线匀速直线0.36
3．(2010·济南模拟)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
①摆好实验装置如图实－1－11所示．
②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，
并按住小车．
③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，
他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂
钩P上．
④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，
打出一条纸带．
(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：
①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为________ J，小车动能的增量为________ J.
(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)拉力F＝mg＝0.050×9.8 N＝0.49 N，拉力对小车做的功W＝F×l＝
0.49×0.400 J＝0.196 J
小车动能的增量ΔE k＝1
2m v
2＝1
2×0.200×1.00
2 J
＝0.100 J
(2)误差很大的可能原因：①小车质量不满足远大于钩码质量，使钩码的重力与小车受到的绳的拉力差别较大；②没有平衡摩擦力；③先放小车后开电源，使打第一个点时，小车已有一定的初速度．
答案：(1)0.1960.100(2)①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先放小车后接通电源
4．(2009·广东高考)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图实－1－12所示，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50.0 cm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．
图实－1－12
(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M 1与小车中砝码质量m 之和，|v 22－v 12| 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ΔE ，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ΔE 3＝________，W 3＝ ________.(结果保留三位有效数字)
表1 数据记录表
(3)根据表1，请在图实－1－13中的方格纸上作出ΔE －W 图线．
图实－1－13
解析：(1)略
(2)由各组数据可见规律ΔE ＝12
m |v 22－v 12|，可得ΔE 3＝0.600 J 观察F －W 数据规律可得数值上W 3＝F /2＝0.610 J
(3)在方格纸上作出ΔE －W 图线如图所示
答案：(1)①小车 ②然后释放小车 ③改变钩码数量
(2)0.600 J 0.610 J (3)见解析图
5．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图实－1 －14所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、 纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释 放小桶，滑块处于静止状态．
图实－1－14
若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则
(1)你认为还需要的实验器材有________．
(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质 量应满足的实验条件是________，实验时首先要做的步骤是___________________．
(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M .往沙桶中装入适量的细沙，用 天平称出此时沙和沙桶的总质量为m .让沙桶带动滑块加速运动．用打点计时器记录 其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的 速度大小v 1与v 2(v 1＜v 2)．则本实验最终要验证的数学表达式为______________．(用 题中的字母表示实验中测量得到的物理量)
解析：该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力对滑块所做的功与滑块动能 的增量的关系．因为合外力不等于滑块的重力，两端质量不可能“抵消”，所以要 分别测出沙、滑块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度． 实验时应注意平衡摩擦力，以减少误差，从实验方便性上考虑要把沙的重力看做滑
块的合外力，故m 远远小于M ，故实验表达式为mgL ＝12M v 22－12
M v 12.
答案：(1)天平、刻度尺(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力
(3)mgL＝1
2M v2
2－1
2M v1
2。