2020春粤教版高三高考总复习物理必考知识点必修2 第五章 实验五 探究动能定理

(4)因为在实验误差允许范围内 WG＝ΔEk，所以重力对物体做的功等于物体动能的
变化。
答案 (1)1.30 m/s 0.85m J (2)2.28 m/s 2.60m J (3)1.75m J 1.75m J (4)在实验误差允许的范围内 ΔEk＝WG，即重力对物体做的 功等于物体动能的变化 热点二 实验拓展创新 命题角度 用验证牛顿第二定律的装置探究动能定理
图1Biblioteka (1)打 A 点时，重物下落速度为 vA＝________，重物动能 EkA＝________。
(2)打 F 点时，重物下落速度为 vF＝________，重物动能 EkF＝________。 (3)打点计时器自打出 A 点开始到打出 F 点，重物重力做功为________，动能的增
加量为________。
实验五 探究动能定理
误差分析 1.偶然误差：测量长度时会带来误差。 减小误差的办法：(1)测距离时都应从第一个计数点 0 量起；(2)多测几次取平均值。
2.系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力) 做功，故动能的增加量 ΔEk 必定稍小于重力做的功 WG。 注意事项 1.为减小误差，应重复多次实验，从中挑选出打点清晰的一条纸带进行测量。 2.应尽可能减小各种阻力的影响，可采取如下措施： (1)应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。 (2)打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖直，以 减小纸带所受的摩擦力。 (3)释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的摩擦。 3.实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下落。 4.各点的速度不能用 v＝gt 来求解。
图3
解析 (1)为消除摩擦力的影响，可垫高木板右端，直至向左轻推小车，观察到纸
带上各点间隔均匀。
(2)由 计 数 点 “1”到 计 数 点 “6”的 过 程 中 ， 小 砂 桶 所 受 重 力 做 的 功 为 mgs＝
0.030×9.8×0.18 J＝0.052 9 J。根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均
(4)根据纸带上提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出 A 点到
打出 F 点的过程中，得到的结论是_____________________________________。
OB （2.40＋2.79） × 10－2
解析 (1)vA＝ 2T ＝
2 × 0.02
m/s≈1.30 m/s
11 EkA＝2mvA2＝2m×1.302 J≈0.85m J。
满足关系式__________________(用测量的物理量的字母表示)，则可认为验证了
动能定理；
(2)关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是________；
【例 2】 利用如图 2 所示的实验装置探究“恒力做的功与系统动能变化的关系”， 已知小车质量为 470 g，打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，重力加速度 g＝98. m/s2。
图2 (1)挂小砂桶前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推 小车观察到___________________________________________________； (2)挂上 30 g 的小砂桶，按实验要求打出的一条纸带如图 3 所示，选择某一点为 0， 之后依次每 5 个计时点取一个计数点，用刻度尺量出几个相邻计数点间的距离记 录在纸带上，测得计数点“1”到计数点“6”之间的距离为 18.00 cm。由计数点“1”到 计数点“6”的过程中，小砂桶所受重力做的功为__________J，小车和小砂桶系统 动能的增加量为__________J。(计算结果保留 3 位有效数字)
1
1
1
1
(m＋M)v26－ (m＋M)v21＝ ×0.5×0.52 J－ ×0.5×0.22 J＝0.052 5 J。
2
2
2
2
答案 (1)纸带上各点间隔均匀(或小车做匀速直线运动) (2)0.052 9 0.052 5
命题角度 用气垫导轨探究动能定理
【例 3】 (2019·湖北武汉调考)利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如
热点一 教材原型实验 【例 1】 在利用打点计时器“探究外力做功与动能变化的关系”实验中，如果纸 带上前面几个点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一 段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图 1 所示，取 O 点为计时起点，各点 的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为 50 Hz，重物的质量为 m。(g 取 9.8 m/s2)
速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度可得，打“1”点时小车的速度大小为 v1＝
s02 ＝
1.68＋2.32×10－
2
m/s＝ 0.2
m/s;
2T 2 × 0.1
s57
打 “6”点 时 小 车 的 速 度 大 小 为
v6＝
＝ 2T
4.69＋5.31 2 × 0.1 ×10－2 m/s＝0.5 m/s; 小车和小砂桶组成的系统动能的增加量为 ΔEk＝
图 4 所示。
图4 实验主要步骤如下： ①在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平； ②用游标卡尺测量遮光条的宽度 d； ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 s； ④将滑块移至光电门 1 左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块 上的拉力传感器读出细线拉力的大小 F，从数字计时器读出遮光条通过光电门 1 的时间 Δt1, 通过光电门 2 的时间 Δt2； ⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量 M。 回答下列问题： (1)以滑块(包含遮光条和拉力传感器)为研究对象，在实验误差允许的范围内，若
EG （4.37＋4.76） × 10－2
(2)vF＝ 2T ＝
2 × 0.02
m/s≈2.28 m/s
11 EkF＝2mvF2＝2m×2.282 J≈2.60m J。 (3)WG＝mghAF＝m×9.8×(2.79＋3.19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2 J≈1.75m J。
ΔEk＝EkF－EkA＝2.60m J－0.85m J＝1.75m J