验证动能定理实验

6.验证动能定理实验

1.(2014朝阳一模)某实验小组采用如图3所示的装置探究“合力做功与动能变化的关系”。打点计时器工作频率为50Hz。

实验的部分步骤如下：

a．将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力；

b．在小车中放入砝码，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；c．将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源；

d．改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作。

①在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，钩码的重力做____功(填“正”或“负”)；

②图4是某次实验时得到的一条纸带，他们在纸带上取计数点O、 A. B. C. D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。请将C点对应的测量和计算结果填在下表中的相应位置。

图4

v/(m·s-1

计数点x/cm s/cm

)

O A B C D E

③实验小组认为可以通过绘制2v s ∆-图线来分析实验数据(其中222

O v v v ∆=-，v 是各计数点

对应时刻小车的瞬时速度，v O 是O 点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据实验数据在图5中标出了O 、

A. B. D. E 对应的坐标点，请

你在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出2v s ∆-图线。

④实验小组计算了他们绘制的2v s ∆-图线的斜率，发现该斜率大于理论值，其原因可能是___________________。

2.(2014海淀二模)21．(1)探索究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图甲所示。实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为0W 、02W 、03W 、04W …… ①实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是_________(填写字线代号)。 A. 为了释放小车后小车能做匀加速运动 B. 为了增大橡皮筋对小车的弹力

C. 为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功

D. 为了使小车能获得较大的动能

②图乙是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s ，则小车获得的最大速度m v =_________m/s 。

③几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W 与小车获得最大速度m v 的数据，并利用数据绘出了图丙所示的四个图象，你认为其中正确的是___________。

3.(2014海淀反馈)(1)为探究力对同一个原来静止的物体所做的功与物体获得的速度的关系，可通过如图所示的实验装置进行：在木板上钉两个铁钉，将并接在一起的相同的橡皮筋的两端固定在铁钉的顶端，橡皮筋的中央都挂在小车前端上方的小挂钩上，通过拉动小车使橡皮筋伸长，由

静止释放小车，橡皮筋对小车做功，再利用打点计时器和小车后端拖动的纸带记录小车的运动情况。 现有主要的探究步骤如下：

a ．保持小车由静止释放的位置相同，通过改变并接在一起的相同橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W ……；

b ．由打点计时器打出的若干条纸带分别求出小车各次运动的最大速度v 1、v 2、v 3……；

c ．做出W-v 图象；

d ．分析W-v 图象。如果W-v 图象是一条直线，表明W ∝v ；如果不是直线，可考虑是否存在

W ∝v 2、W ∝v 3、W ∝v 等关系。

①在实验中，除了图中已有的实验器材以及电源、导线、开关以外，还需要哪种测量工具答： 。

纸带

橡皮筋 打点计时器

图

平木板

②对于该实验，下列操作中属于实验要求的是 ················ ( ) A. 小车每次都应从静止开始释放

B. 实验中应将平板倾斜适当角度以平衡摩擦力

C. 应在纸带上选取点迹间隔均匀的部分计算小车的最大速度v

D. 必须测量出小车的质量

③图7给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O 点到A. B. C. D. E 各点的距离分别为OA =，OB =，OC =，OD =，OE =。已知相邻两点打点时间间隔为，则小车获得的最大速度v m = m/s 。(要求保留2位有效数字)

4.(2014通州二模)(2)为了探究动能定理，一位同学设计了如图6所示的实验装置。他先固定并调整斜槽，让末端O 点的切线水平，再将一木板竖直放置并固定，木板到斜槽末端O 的水平距离为s ，使小球从斜槽上某一标记点由静止释放，若小球到达斜槽底端时下落的高度为H 、小球从O 点做平抛运动击中木板时下落的高度为y 。

①假定斜槽光滑，小球由静止滑下到击中木板的过程中，满足动能定理的关系式为：__________；利用此装置还可以做______________实验；

②若斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ(只考虑滑动摩擦力，且小球与水平槽之间的摩擦不计)，小球由静止滑下到击中木板的过程中，满足动能定理的关系式是：___________；

③改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，能得到多组关于H 和y 的数据，若以H 为横坐标，从①、②中的关系式可知以_______为纵坐标，通过描点作图，能得到一条倾斜的直线。

运动方向

B

图7

图6

6.验证动能定理实验

1.(2)①正②答案见下图

④木板的左侧垫的过高

2.(18分)

(1)(共6分)

①C (2分)②(2分)③D(2分)

3.

(1)①刻度尺；②ABC ③

4.①；验证机械能守恒定律(6分)；

②(3分)；

③(3分)