2018年高考物理一轮复习 实验五 探究动能定理押题专练
2018届高考物理一轮总复习检测:实验五 探究动能定理 含答案 精品

一、基本实验要求1.实验目的探究功与物体速度变化的关系.实验原理图2.实验原理(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W.(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W.(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W.(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,即可求出v-W关系.3.实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等.4.实验步骤(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W.(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W.(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W.(4)测出每次小车获得的速度.(5)分别用各次实验测得的v 和W 绘出W -v 、W -v 2,W -v 3、W -v 关系图.5.实验结论找出v 与W 间的关系W =12mv 2. 二、规律方法总结1.实验注意事项(1)将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动,找到长木板的一个合适的倾角.(2)测小车速度时,应选纸带上的点均匀的部分,也就是选小车做匀速运动的部分.(3)橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.2.实验探究的技巧与方法(1)不直接计算W 和v 的数值,而只是看第2次、第3次……实验中的W 和v 是第1次的多少倍,简化数据的测量和处理.(2)用W -v 2图象处理实验数据,这比W -v 图象更加直观、明了.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:本实验没有必须测出橡皮筋的功到底是多少焦耳,只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了,A错;每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后每次实验时,橡皮筋做的功是第一次的整数倍,否则,功的数值难以测定,B错;小车运动过程中会受到阻力,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:D2.(2016·本溪模拟)“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示,当小车在一条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W;当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出.(1)(多选)关于该实验,下列说法正确的是________.A.打点计时器可以用干电池供电B.实验仪器安装时,可以不平衡摩擦力C.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度v m和橡皮筋做的功W,依次作出W-v m、W-v2m、W-v3m,W2-v m、W3-v m……的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系(2)如图所示,给出了某次实验打出的纸带,从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带,测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB=1.48 cm,BC=1.60 cm,CD=1.62 cm,DE=1.62 cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s,则小车获得的最大速度v m=________m/s(结果保留两位有效数字).解析:(1)打点计时器必须用交流电,A项错误;实验仪器安装时,必须平衡摩擦力,B 项错误;每次实验小车必须从同一位置由静止弹出,C项正确;根据所得数据分别作出橡皮筋所做的功W与小车获得的最大速度或小车获得的最大速度的平方、立方等图象,找出合力做的功与物体速度变化的关系,D项正确.(2)小车获得的最大速度v=xt=1.62×10-20.02m/s=0.81 m/s.答案:(1)CD (2)0.813.(2017·仙桃模拟)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣.他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系.要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是________.忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据________定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率.解析:根据机械能守恒定律(或动能定理)可知mgh=12mv2,v=2gh要研究v与前进的距离的关系,需要直接测出钢球距水平木板的高度h,要测距离及高度,必须增加实验器材刻度尺.答案:高度(距水平木板的高度) 刻度尺机械能守恒(动能)4.(2016·晋城模拟)某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图所示的实验装置.(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Δd =____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Δt ,则滑块最后匀速运动的速度表达式为______(用字母表示).(3)逐根增加橡皮条,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 -v 2图象应是___________________.解析:(1)检查导轨是否水平的方法:将滑块轻放在气垫导轨上,看其是否滑动(或将滑块轻放在气垫导轨上,轻推滑块看是否匀速运动).(2)Δd =5 mm +0.05 mm ×10=5.50 mm =0.550 cm ,滑块匀速运动的速度v =Δd Δt. (3)由动能定理可知,W =12mv 2,故画出的W -v 2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线. 答案:(1)将滑块轻置于气垫导轨之上,看其是否滑动;或将滑块轻置于气垫导轨之上,轻推滑块看是否匀速运动(其他方法合理即可) (2)0.550Δd Δt (3)过坐标原点的一条倾斜直线1.(2017·张家口模拟)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有__________________.(2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号).A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决方法______________________________________.(4)(多选)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号).A.在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力解析:(1)根据实验原理可知,需要验证mgx=12Mv2,同时根据运动学规律可知,此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移,故还需要的器材有:刻度尺和天平;(2)分析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力,故选项D正确;(3)纸带上打出的点较少,说明小车的加速度过大(即小车过快),故可知减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝码);(4)在此实验中,根据牛顿第二定律可知,钩码的重力大于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于小车动能增量;如果实验未平衡或未完全平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量,故选项C、D正确.答案:(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码) (4)CD2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示):图甲(1)下列说法哪一项是正确的________(填选项前字母).A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字).图乙解析:(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡,故不能挂钩码平衡摩擦力,选项A错误;本实验中,近似认为小车所受拉力等于钩码的重力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确.(2)v B=AC2T=(18.59-5.53)×10-20.2m/s=0.653 m/s.答案:(1)C(2)0.6533.在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:图甲(1)把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器;(2)改变长木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力;(3)用细线将长木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连;(4)接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点;(5)测出s,s1,s2(如图乙所示),已知电磁打点计时器的打点周期为T.则:图乙判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是____________________________.本实验还需直接测量的物理量是____________(用文字说明并用相应的符号表示).探究结果的表达式是____________(用相应的符号表示).解析:根据纸带上的点迹是否均匀来判断是否平衡了摩擦力,确定运动小车的速度应选用点迹清晰、均匀的部分来求解.确定小车动能的变化必须知道小车的质量M,细线对小车做功是通过砂桶拉细线实现的,还应知道砂和砂桶的质量m.答案:纸带上点迹的间距相等 小车的质量M 、砂和砂桶的质量m mgs =12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫s 22T 2-12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫s 12T 24.(2017·郑州模拟)某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功.装置如图甲所示,一木块放在粗糙的水平长木板上,右侧拴有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,如图乙给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50 Hz ,不计纸带与木块间的拉力.(1)可以判断纸带的________(填“左端”或“右端”)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A 点和B 点时木块的速度v A =__________________m /s ,v B =______________m /s (结果保留两位有效数字).(2)要测量在AB 段木板对木块的摩擦力所做的功W AB ,还需要的实验器材是__________,还应测量的物理量是________(填入所选实验器材和物理量前的字母).A .木板的长度lB .木块的质量m 1C .木板的质量m 2D .重物的质量m 3E .木块运动的时间tF .AB 段的距离s ABG .天平H .秒表I .弹簧测力计(3)在AB 段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W AB =____________.解析:重物落地后,木块做匀减速运动,故纸带的右端与木块相连.由v n =s n +s n +12T, 得v A =(6.84+7.48)×10-22×0.1m /s ≈0.72 m /s , v B =(9.41+10.06)×10-22×0.1m /s ≈0.97 m /s . 由动能定理可知,W AB =12m 1v 2A -12m 1v 2B ,要测在AB 段木板对木块的摩擦力做的功W AB ,只要用天平测出木块的质量m 1即可.答案:(1)右端 0.72 0.97 (2)G B(3)12m 1(v 2A -v 2B )5.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W∝v ,②W ∝v ,③W ∝v 2.他们的实验装置如图甲所示,PQ 为一块倾斜放置的木板,在Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q 点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放.同学们设计了以下表格来记录实验数据.其中s 1,s 2,s 3,s 4,…代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v 1,v 2,v 3,v 4,…表示物体每次通过Q 点的速度.他们根据实验数据绘制了如图乙所示的s-v图象,并得出结论W∝v2.他们的做法是否合适,你有什么好的建议?在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小________(填“会”或“不会”)影响探究出的结果.解析:采用表格方法记录数据,合理.绘制的s-v图象是曲线,不能得出结论W∝v2.为了更直观地看出s和v的变化关系,应该绘制s-v2图象.重力和摩擦力的总功W也与距离s成正比,因此不会影响探究的结果.答案:不合适,应进一步绘制s-v2图象不会6.(2016·岳阳模拟)如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:图甲(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到如图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.图乙请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔE k.补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔE k,与理论推导结果一致.(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为____________kg(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位).解析:(1)若已平衡摩擦力,则小车在木板上做匀速直线运动.(2)从纸带上的O点到F点,W=F·OF=0.2×0.557 5 J=0.111 5 J,打F点时速度v F=EG2T=0.667 7-0.457 50.2m/s=1.051 m/s,ΔE k=12Mv2F=12×0.2×1.0512J≈0.110 5 J.(3)打B点时小车的速度为v B=AC2T=0.286 1-0.155 00.2m/s=0.655 5 m/s,所以小车的加速度a=v F-v B4T=1.051-0.655 54×0.1m/s2≈0.99 m/s2.小车所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盘中砝码的质量m=Fg-a-m0=⎝⎛⎭⎪⎫0.29.8-0.99-7.7×10-3kg≈0.015 kg.答案:(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.01 5。
18届高考物理一轮总复习实验5探究动能定理课件
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• (3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图所 示.把打下的第一个点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点 间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点的距离分别为d1 =0.041 m,d2=0.055 m,d3=0.167 m,d4=0.256 m,d5=0.360 m,d6 =0.480 m,…,他把钩码的重力(当地重力加速度g=10 m/s2)作为小车 所受合力,算出打下0点到打下第5点合力做功W=________J(结果保留 3位有效数字,重力加速度g取10 m/s2),打第5点时小车的动能Ek= ________(用相关数据前字母列式),把打下第5点时小车的动能作为小 车动能的改变量,算得Ek=0.125 J.
mgs2 【答案】(1)ABC (2) (3)减小 增大 二 4h
【解析】(1)小球离开桌面后做平抛运动,设桌面到地面的高度为 h,小球抛出 点到落地点的水平距离为 s,则有 1 2 s g h= gt ,s=v0t,解得 v0= =s 2 t 2h 1 2 mgs2 所以 Ek= mv0= 2 4h 由此可知需要测量的量有 m,s,h,故选 ABC.
• 思路剖析:(1)电磁打点计时器使用的电源有什么要求?(2)如何明确是 否平衡摩擦力?(3)木板水平放置,小车速度最大时,合外力为零,此 时橡皮筋什么状态?(4)小车的末状态如何确定?
• 【答案】(1)交流 (2)D (3)B (4)GJ • 【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源. • (2)平衡摩擦力时,应将纸带穿过打点计时器,放开拖着纸 带的小车,小车能够匀速下滑即可,D项正确. • (3)水平放置木板,放开小车后,小车做加速运动,当橡皮 筋的拉力大小等于摩擦力大小时,小车的速度最大,此时 橡皮筋仍处于伸长状态,小车没过两个铁钉的连线,选项B 正确,A、C、D错误. • (4)从纸带上看,纸带的GJ段打点比较均匀,所以应选用纸 带的GJ段进行测量.
2018年高考物理第一轮复习课时跟踪练:第五章第五讲实验五:探究动能定理(含解析)
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第五章机械能第五讲实验五:探究动能定理课时跟踪练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:本实验没有必须测出橡皮筋的功到底是多少焦耳,只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了,A错;每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后每次实验时,橡皮筋做的功是第一次的整数倍,否则,功的数值难以测定,B错;小车运动过程中会受到阻力,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对.答案:D2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示):图甲(1)下列说法哪一项是正确的________(填选项前字母).A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为____________m/s(保留三位有效数字).图乙解析:(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡,故不能挂钩码平衡摩擦力,选项A错误;本实验中,近似认为小车所受拉力等于钩码的重力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确.(2)v B=AC2T=(18.59-5.53)×10-20.2m/s=0.653 m/s.答案:(1)C(2)0.6533.在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:图甲(1)把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器;(2)改变长木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力;(3)用细线将长木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的沙桶相连;(4)接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点;(5)测出x,x1,x2(如图乙所示),已知电磁打点计时器的打点周期为T.则:图乙判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是____________________________.本实验还需直接测量的物理量是_______________________(用文字说明并用相应的符号表示).探究结果的表达式是____________(用相应的符号表示).解析:根据纸带上的点迹是否均匀来判断是否平衡了摩擦力,确定运动小车的速度应选用点迹清晰、均匀的部分来求解.确定小车动能的变化必须知道小车的质量M ,细线对小车做功是通过沙桶拉细线实现的,还应知道沙和沙桶的质量m .答案:纸带上点迹的间距相等 小车的质量M 、沙和沙桶的质量m mgx =12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 22T 2-12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 12T 2 4.(2018·郑州模拟)某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功.装置如图甲所示,一木块放在粗糙的水平长木板上,右侧拴有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,如图乙给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50 Hz ,不计纸带与木块间的拉力.(1)可以判断纸带的________(选填“左端”或“右端”)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A 点和B 点时木块的速度v A =______m/s ,v B=______m/s(结果保留两位有效数字).(2)要测量在AB 段木板对木块的摩擦力所做的功W AB ,还需要的实验器材是____________,还应测量的物理量是________(填入所选实验器材和物理量前的字母).A .木板的长度lB .木块的质量m 1C .木板的质量m 2D .重物的质量m 3E .木块运动的时间tF .AB 段的距离s ABG .天平H .秒表I .弹簧测力计(3)在AB 段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W AB =_________________[用v A ,v B 和第(2)问中测得的物理量的字母表示].解析:重物落地后,木块做匀减速运动,故纸带的右端与木块相连.由v n =s n +s n +12T, 得v A =(6.84+7.48)×10-22×0.1m/s ≈0.72 m/s , v B =(9.41+10.06)×10-22×0.1m/s ≈0.97 m/s. 由动能定理可知,W AB =12m 1v 2A -12m 1v 2B ,要测在AB 段木板对木块的摩擦力做的功W AB ,只要用天平测出木块的质量m 1即可.答案:(1)右端 0.72 0.97 (2)G B(3)12m 1(v 2A -v 2B )5.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W∝v,②W∝v,③W∝v2.他们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放.同学们设计了以下表格来记录实验数据.其中s1,s2,s3,s4,…代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v1,v2,v3,v4,…表示物体每次通过Q点的速度.实验次数1234…s s1s2s3s4…v v1v2v3v4…W∝v2.他们的做法是否合适,你有什么好的建议?_____________________________________________________________________________________________________________.在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小________(选填“会”或“不会”)影响探究出的结果.解析:采用表格方法记录数据,合理.绘制的s v图象是曲线,不能得出结论W∝v2.为了更直观地看出s和v的变化关系,应该绘制s v2图象.重力和摩擦力的总功W也与距离s成正比,因此不会影响探究的结果.答案:不合适,应进一步绘制s v2图象不会6.(2018·张家口模拟)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有__________________.(2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号).A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决方法_____________________________________________________________________________________________________.(4)(多选)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号).A.在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力解析:(1)根据实验原理可知,需要验证mgx=12M v2,同时根据运动学规律可知,此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移,故还需要的器材有:刻度尺和天平.(2)分析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力,故选项D正确.(3)纸带上打出的点较少,说明小车的加速度过大(即小车过快),故可知应减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝码).(4)在此实验中,根据牛顿第二定律可知,钩码的重力大于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于小车动能增量;如果实验未平衡或未完全平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量,故选项C、D正确.答案:(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD7.(2018·岳阳模拟)如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:图甲(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到如图乙所示的纸带.纸带上O 为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.图乙请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔE k,补全下表(结果保留至小数点后第四位).k致.(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为____________kg(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位).解析:(1)若已平衡摩擦力,则小车在木板上做匀速直线运动.(2)从纸带上的O点到F点,W=F·x OF=0.2×0.557 5 J=0.111 5 J,打F点时速度v F=x EG2T=0.667 7-0.457 50.2m/s=1.051 m/s,ΔE k=12M v2F=12×0.2×1.0512 J≈0.110 5 J.(3)打B点时小车的速度为v B=x AC2T=0.286 1-0.155 00.2m/s=0.655 5 m/s,所以小车的加速度a=v F-v B4T=1.051-0.655 54×0.1m/s2≈0.99 m/s2.小车所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盘中砝码的质量m =F g -a-m 0 =⎝ ⎛⎭⎪⎫0.29.8-0.99-7.7×10-3 kg ≈0.015 kg.答案:(1)匀速直线(或匀速)(2)0.111 5 0.110 5 (3)0.01 5。
2018年高考物理一轮复习专题24探究动能定理(测)(含解析)
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专题24 探究动能定理【满分:110分 时间:90分钟】实验题(共10大题,每小题11分,共110分。
)1.某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验,他通过成倍增加位移的方法来进行验证。
方法如下:将光电门固定在水平轨道上的B 点,用重物通过细线拉小车,保持小车(带遮光条)和重物的质量不变,通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验,每次实验时要求小车都由静止释放。
⑴用游标尺测出遮光条的宽度d ,示数如图乙所示,则d = cm 。
⑵如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t ,小车到光电门的距离为s ,通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系,则所作图象关系是 时才能符合实验要求。
A .s t -B .2s t -C .1s t --D .2s t --⑶下列实验操作中必要的是 。
A .调整轨道的倾角,在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B .必须满足重物的质量远小于小车的质量C .必须保证小车由静止状态开始释放 【答案】(1)1.050;(2)D (3)C 【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为10mm ,游标读数为:0.05×10mm=0.50mm, 所以最终读数为:10mm+0.5mm=10.5mm=1.050cm ;【名师点睛】常用仪器的读数要掌握,这是物理实验的基础.处理实验时一定要找出实验原理,根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项。
图乙2.某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了如图所示的一套装置,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、小木块、细沙.当连上纸带,释放沙桶时,滑块处于静止.要完成该实验,你认为:①还需要的实验器材有 .②实验时首先要做的步骤是 ,为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的条件是 .③在上述的基础上,某同学测得滑块的质量M .往沙桶中装入适量的细沙,测得此时沙和沙桶的总质量m .接通电源,释放沙桶,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).则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为 (用题中的字母表示).【答案】①天平、刻度尺②平衡摩擦力 ,沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量③21222121Mv Mv mgL -= 【解析】①因为要求动能变化,所以需要求出速度,即根据纸带求速度,需要刻度尺测量长度,动能还和质量有关系,所以还需要天平测量质量②为了保证滑块受到的合力等于绳子的拉力,首先需要平衡摩擦力,对沙和沙桶,有mg T ma -=,对小车,有T Ma =,解得:MT mg M m=+,即当M m 时,有T mg ≈,所以为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量③所作的功等于物体动能的变化量,故需要满足21222121Mv Mv mgL -=【名师点睛】(1)根据实验原理,得到需要验证的表达式,从而确定需要的器材;(2)实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功,用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力,对滑块受力分析,受到重力、拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,必须使重力的下滑分量等于摩擦力;同时重物加速下降,处于失重状态,故拉力小于重力,可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论;(3)实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功,求出合力的功和动能的增加量即可3.某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行。
2018版高考物理一轮复习练习:实验5 探究动能定理 含答案 精品
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必修二 第五章 实验五1.(2018·天津一中模拟)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
此外,还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。
组装的实验装置如图所示。
导学号 51342614(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些__刻度尺、天平(包括砝码)__。
(2)实验开始时,应先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。
他这样做的目的是下列的哪个__D__。
(填字母代号)A .避免小车在运动过程中发生抖动B .可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C .可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D .可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)他将钩码重力做的功视为细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。
这一情况可能是下列哪些原因造成的__CD__。
(填字母代号)A .在接通电源的同时释放了小车B .小车释放时离打点计时器太近C .阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D .钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力[解析] (1)实验中要计算绳拉力对小车所做的功,根据公式W =FL ,其中F 为绳子上的拉力,需要用钩码的重力近似代替(另外,计算小车动能E k =12m v 2,需要称量小车质量);L 为小车在拉力作用下的位移,可通过对纸带的测量得出。
因此,还需要用到的器材有刻度尺、天平。
(2)细绳与木板平行,保证细绳对小车的拉力与木板平行,不会向上或向下倾斜,平衡摩擦力后,细绳对小车的拉力就等于小车受到的合力,D 正确。
(3)如果未完全平衡掉摩擦力,在运动中可能需要克服摩擦力做功,会出现拉力做功大于小车动能增加量的情况,C 正确。
将钩码重力视为拉力计算出的功,应等于小车和钩码共同的动能增量,大于小车动能增量。
2018届高考一轮复习:实验五:探究动能定理
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热点三 实验的改进与创新
命题动向 1:实验器材的改进,使用拉力传感器和速度 传感器 如图所示,将拉力传感器固定在小车上,平衡小车的摩 擦力,拉力传感器可以记录小车受到的拉力大小,在水平桌 面上相距一定距离 x 的 A、B 两点各安装一个速度传感器, 分别记录小车通过 A、B 时的速度大小,改变钩码的数量, 2 分别得到对应拉力的功 W 和 Δv2(即 v2 A-vB),也可验证得到 W∝Δv2 的结论。
机械能
实验五:探究动能定理
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数据处理与分析
[数据处理] (1)测出每次做功后小车获得的速度。 (2)分别用各次实验测得的 v和W绘制W-v或W-v2、 W-v3、„„象,直到明确得出W和v的关系。 (3)结论:物体速度v与外力做功W间的关系W=mv2。 [误差分析] 1 .误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使 橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。 2 .没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也 会造成误差。 3 .利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准 带来误差。
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[注意事项] 1 . 平衡摩擦力: 将木板一端垫高,使小车重力沿 斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车, 由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是 否匀速运动,找到木板一个合适的倾角。 2 . 选点测速: 测小车速度时,纸带上的点应选均 匀部分的,也就是选小车做匀速运动状态的。 3 . 规格相同: 橡皮筋规格相同时,力对小车做的 功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体 数值。
2018版高考物理一轮总复习课时跟踪检测25实验5 探究动

时跟踪检测二十五实验5探究动能定理【基础过关】1.(2018届安徽皖江联考)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的实验装置如图所示.(1)实验中,下列器材不需要的是()A.橡皮筋B.刻度尺C.直流电源D.交流电源(2)实验中平衡摩擦力的正确方法是________(填字母).A.使拖着纸带的小车由静止释放,小车不下滑即可B.使拖着纸带的小车由静止释放,小车能下滑即可C.不用挂纸带,轻推小车,小车能匀速下滑即可D.轻推拖着纸带的小车,打点计时器在纸带上打下的点均匀分布即可解析:(1)打点计时器是由交流电源来提供电流的,因而不需要的器材是直流电源;(2)实验中平衡摩擦力的正确方法是轻推拖着纸带的小车,松手后打点计时器在纸带上打下的点均匀分布即可.答案:(1)C(2)D2.(2018届辽宁师大附中期中)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系.A.小物块在橡皮筋的作用下弹出,沿光滑水平桌面滑行,之后平抛落至水平地面上,落点记为M1;B.在钉子上分别套上2条、3条、4条同样的橡皮筋,使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致,重复步骤A,小物块落点分别记为M2、M3、M4;C.测量相关数据,进行数据处理.(1)为求出小物块从桌面抛出时的动能,需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号,g已知).A.小物块的质量mB.橡皮筋的原长xC.橡皮筋的伸长量ΔxD .桌面到地面的高度hE .小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W 1、W 2、W 3、…,小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L 1、L 2、L 3、….若功与速度的平方成正比,则应以W 为纵坐标、________为横坐标作图,才能得到一条直线.(3)由于小物体与桌面之间的摩擦不能忽略,则由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”).解析:(1)小物块离开桌面后做平抛运动,根据桌面到地面的高度h =12gt 2,可计算出平抛运动的时间,再根据小物块抛出点到落地点的水平距离L =v 0t ,可计算出小球离开桌面时的速度,根据动能的表达式E k =12m v 2,还需要知道小球的质量,A 、D 、E 正确,B 、C 错误;(2)根据h =12gt 2和L =v 0t ,可得v 20=L 2t 2= L 2 2h g=gL 22h,因为功与速度的平方成正比,所以功与L 2正比,故应以W 为纵坐标、L 2为横坐标作图,才能得到一条直线;(3)一般来说,由于多次测量揭示出的实验误差称为偶然误差,不能从多次测量揭示出的实验误差称为系统误差.由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略,则由此引起的误差属于系统误差.答案:(1)ADE (2)L 2 (3)系统误差【提升过关】1.(2018届安徽皖江名校联盟月考)为验证“动能定理”,即:合外力对物体做的功等于物体动能的变化,实验装置如图(a),木板倾斜构成斜面,斜面B 处装有图(b)所示的光电门.(1)如图(c),用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d =________cm ;(2)装有挡光条的物块由A 处静止释放后沿斜面加速下滑,读出挡光条通过光电门的挡光时间t ,则物块通过B 处时的速度为________(用字母d 、t 表示);(3)测得A 、B 两处的高度差为H ,水平距离为L ;已知物块与斜面的动摩擦因数为μ,为了完成实验,还必须知道的物理量是________;(4)如果实验结论得到验证,则以上各物理量之间的关系满足:H =________(用字母表示).解题思路:(1)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数,游标读数等于分度乘以对齐的根数.(2)物块通过光电门的时间非常短,因此可以用平均速度代替其通过的瞬时速度,据此可以求出物块通过光电门时的速度大小.(3)(4)根据动能定理,结合滑动摩擦力做功的表达式,即可求解.解析:(1)游标卡尺的主尺读数为0.5 cm ,游标读数等于:0.1×1 mm =0.1 mm =0.01 cm ,所以最终读数为0.5 cm +0.01 cm =0.51 cm ;(2)装有挡光条的物块通过光电门时的速度为v =d t ;(3)根据物块下滑过程中,重力与滑动摩擦力做的功等于动能的增加,则有:12m v 2B =mgH -μmg cos θ·L cos θ=mgH -μmgL ;为了完成实验,还必须知道的物理量是重力加速度g ;(4)根据动能定理,则有12m v 2B =mgH -μmgL ;解得H =d 2t 2+2μgL 2g= d 2+2μgt 2L 2gt 2. 答案:(1)0.51 (2)d t(3)当地的重力加速度g (4)d 2+2μgt 2L 2gt 22.(2018届山东齐鲁教科研模拟)某研究性学习小组设计了利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”的实验,他们将力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G 相连,用力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平轨道上A 、B 两点各固定一个光电门传感器,用于测量小车通过A 、B 两点时的速度v 1和v 2,如图所示.在小车上增减砝码来改变小车质量,用不同的重物G 来改变拉力的大小,摩擦力不计.(1)实验主要步骤如下:①测量小车和拉力传感器的总质量M 1,把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物G 相连,正确连接所需电路;②将小车停在点C ,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动.除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为________;③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作.1k 示数,W 是F 在A 、B 间所做的功.表中的E 3=________,W 3=________(结果保留三位有效数字).(3)根据上述实验数据可以得出的实验结论:____________________________.解析:(1)根据动能定理知因要求总功必须已知小车位移,故除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为两光电门间的距离L .(2)由ΔE =12M v 22-12M v 21得ΔE 3=12×0.500×2.40 J =0.600 J ,根据表中数据由功的公式W =FL ,可求出两光电门间距离L =W F=0.5 m ,所以W 3=F 3L =1.22×0.5 J =0.610 J .(3)根据上述实验数据可以得出的实验结论:在实验误差允许的范围内,物体所受合外力的功等于动能的变化量.答案:(1)两光电门间的距离 (2)0.600 0.610 (3)在实验误差允许的范围内,物体所受合外力的功等于动能的变化量3.如图所示,这是某同学探究功与速度变化的关系的装置图,用橡皮筋把小车弹出后,小车沿木板滑行.打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)实验中木板略微倾斜,这样做________.A .是为了释放小车后,小车能匀加速下滑B .是为了增大小车下滑的加速度C .可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D .可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条,合并起来挂在小车的前端进行多次实验,每次都要把小车拉到同一位置再释放.把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W ,第2次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W ,橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出.根据第4次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为________m/s.(保留三位有效数字)(3)若根据多次测量数据画出的W -v 图象如图所示,根据图线形状,可知W -v 图象符合实际的是________.解析:(1)实验中木板略微倾斜来平衡摩擦力,这样做可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功,同时也可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动,选项C 、D 正确.(2)小车获得的速度为v =s t =4.00×10-20.02m/s =2.00 m/s.(3)因W 与v 2成正比,故图线C 正确. 答案:(1)CD (2)2.00 (3)C4.某同学利用图甲所示的实验装置做“探究动能定理”的实验.在尽量减小摩擦阻力的情况下,先接通打点计时器的电源,再释放纸带,让质量m =1.00 kg 的重物由静止下落,在纸带上打出一系列的点,如图乙所示,A 、B 、C 分别为所选取的计数点,且O 为开始打出的第一点,OA 之间有若干点未标出,相邻计数点的时间间隔为0.02 s ,重力加速度g 取9.80 m/s 2.(1)释放纸带前,纸带的________(填“O ”或“C ”)端在上面.(2)重物从O 运动到B 的过程中,动能的变化量ΔE k =________J(保留两位有效数字).(3)请列举一种能有效减小实验误差的做法________________________.解析:(1)O 点为打出来的第一个点,速度为0,与重物相连的纸带在下端,应该先打点,所以释放纸带前,纸带的C 端在上面.(2)利用匀变速直线运动的推论得v B =x AC 2T =0.094 4-0.048 10.04m/s =1.157 5 m/s , ΔE k =12m v 2B =12×1×(1.157 5)2 J =0.67 J. (3)可以多次测量求平均值以减小实验误差.答案:(1)C (2)0.67 (3)多次测量求平均值5.某实验小组欲以图甲装置中的小车(含固定在小车上的挡光片)为研究对象来验证“动能定理”.他们用不可伸长的细线将小车通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A 、B 两点各安装一个光电门,记录小车通过A 、B 时的遮光时间.若小车质量为M ,砝码盘和盘中砝码的总质量为m .(1)实验中,小车所受摩擦力的功不便测量,故应设法消除摩擦力对小车运动的影响,需要进行的操作是__________________________.(2)在完成了(1)的操作后,为确保小车运动中受到的合力与砝码盘和盘中砝码的总重力大致相等,m 、M 应满足的关系是________.(3)用游标卡尺测量挡光片的宽度d ,如图乙所示,则d =________mm ;用刻度尺量得A 、B 之间的距离为L .(4)将小车停在桌面上的C 点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,小车通过A 、B 时的遮光时间分别为t 1、t 2,已知重力加速度为g ,则本实验最终要探究的数学表达式应该是________(用相应的字母m 、M 、t 1、t 2、L 、d 表示).解析:(1)为了消除摩擦力对小车运动的影响,需要平衡摩擦力,取下砝码盘,将木板左端适当垫高,将小车放置在木板上,轻推小车,使小车能够沿木板匀速下滑.(2)对砝码盘受力分析有mg -T =ma ,对小车受力分析有T =Ma ,联立得a =mg M +m,如果用砝码及砝码盘的重力表示小车受到的合外力,则要求满足砝码及砝码盘的质量远小于小车的总质量,这样两者才能近似相等.(3)游标卡尺的读数为5 mm +10×120mm =5.50 mm. (4)小车通过A 时的速度v 1=d t 1,小车通过B 时的速度v B =d t 2,则小车通过A 、B 过程中动能的变化量ΔE k =12M v 2B -12M v 2A =12Md 2⎝⎛⎭⎫1t 22-1t 21;砝码盘和盘中砝码受到的重力做功,由动能定理得mgL =ΔE k =12Md 2⎝⎛⎭⎫1t 22-1t 21. 答案:(1)取下砝码盘,将木板左端适当垫高,使小车能够沿木板匀速下滑 (2)m ≪M(3)5.50 (4)mgL =12Md 2⎝⎛⎭⎫1t 22-1t 21。
实验05 探究动能定理押题专练-2018年高考物理一轮复习资料 含解析
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1.如下图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是()A.橡皮筋做的功可以直接测量B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍【答案】 B2.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,实验装置如下图所示,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v1、v2、v3、……;(3)作出W-v草图;(4)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,可考虑以下关于该实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条橡皮筋进行此实验时,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【解析】本实验的目的是探究橡皮筋做的功与小车获得速度的关系.这个速度是指橡皮筋做功完毕时的速度,而不是整个过程的平均速度,所以D选项是错误的.【答案】 D3.在用如图所示装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是()A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度答案:AC4.关于探究功与物体速度变化的关系的实验中,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,只要测出以后每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每次实验时,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,以平衡摩擦阻力,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:D5.某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前,提出以下几种猜想:①W ∝v ,②W ∝v 2,③W ∝v ,….他们的实验装置如图(a)所示,PQ 为一块倾斜放置的木板,在Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q 点的速度).在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议.(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么?(2)让物体分别从不同高度无初速度释放,测出物体从初始位置到速度传感器的距离L 1、L 2、L 3、L 4…,读出物体每次通过速度传感器Q 的速度 v 1、v 2、v 3、v 4…,并绘制了如图(b)所示的L - v 图象.根据绘制出的L -v 图象,若为了更直观地看出L 和v 的变化关系,他们下一步应该作出( )A .L -v 2图象B .L -v 图象C .L -1v 图象D .L -1v图象(3)本实验中,木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果?答案:(1)见解析(2)A(3)不会6.在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材:A.电磁打点计时器;B.天平;C.秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细线、砝码、小车、砝码盘;H.薄木板.(1)其中多余的器材是________,缺少的器材是________.(2)测量时间的工具是________;测量质量的工具是________.(3)如图所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力作用下做匀加速直线运动的纸带.测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T.请分析:利用这些数据能否验证动能定理?若不能,请说明理由;若能,请说出做法,并对这种做法做出评价.答案:(1)C、E毫米刻度尺(2)电磁打点计时器天平(3)见解析7.为了探究恒力作用时的动能定理,某同学做了如下实验,他让滑块在某一水平面上滑行,利用速度采集器获取其初速度v,并测量出不同初速度的最大滑行距离x,得到下表所示几组数据:(1)该同学根据表中数据,作出x-v图象如图甲所示.观察该图象,该同学作出如下推理:根据x-v图象大致是一条抛物线,可以猜想,x可能与v2成正比.请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.(2)根据你所作的图象,你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是________.答案:(1)见解析图(2)x∝v28.如图所示,某研究性学习小组为探究“动能定理”设计了如下实验:水平轨道B(动摩擦因数视为相同)固定在水平桌面上.弹射装置A可置于水平轨道B的任何一处,将滑块C以相同的初动能弹射出去.滑块C滑离轨道端点O后做平抛运动落到地面.(已知重力加速度为g)根据上述实验,回答下列问题:(1)滑块被弹射后,在水平轨道上的运动过程中,外力做功情况:___________.(2)如果要求出滑块滑离桌面的末动能,除了需要测量滑块平抛的射程x 以外,还需要测量的物理量有________,________(要求明确写出物理量的名称和对应的符号),末动能E k =________(只用字母表示).(3)为了探究“动能定理”需要将滑块C 从水平轨道上不同处多次弹射出去.除了多次测量滑块平抛的射程x 以外,只需要再多次测量另一个相应的物理量______(要求写出物理量的名称和对应的符号),并作出相应的______关系图线(只用字母表示),即可验证动能定理. 解析:(1)只有摩擦力做负功 (2)滑块质量m ,桌面到地面的高hE k =12mv 2=12m ⎝⎛⎭⎫x ·g 2h 2=mgx 24h .(3)滑块在水平桌面上的位移x 0因为,-μmg ·x 0=E k -E k0=mgx 24h -E k0,只要x 0-x 2图象为直线,则可验证动能定理.答案:见解析9.为了探究对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如下图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 Hz)(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?________________________________________________________________________.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W .(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如下图所示是其中四次实验打出的部分纸带.(4)试根据第(2)、(3)项中的信息,填写下表.从表中数据可得出结论:________________.(4)由匀速运动的速度公式v =xt ,其中x 从图上读出分别为2.00 cm ,2.83 cm,3.46 cm 、4.00 cm.t=T =1f=0.02 s ,即可求出小车的速度.橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比. 【答案】 见解析10.某实验小组采用下图所示的装置探究“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)下图是钩码质量为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O 及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离x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下图中的图线(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(3)对于钩码、砝码和小车组成的系统,有钩码的重力对系统做正功,系统所受的摩擦阻力对其做负功.(4)根据Δv2-x图象为过坐标原点的一条直线可得出Δv2∝x的结论.要验证动能定理需明确合外力所做的功和物体(小车和砝码)动能的变化.合外力做功应为W合=mgx-F f x(其中F f为车受的摩擦力,x为车的位移);而求物体(小车和砝码)动能的变化时,还需测出小车的质量.【答案】(1)②接通电源、释放小车断开开关(2)5.05~5.100.48~0.50(答案在此范围都对)(3)钩码的重力摩擦力(4)小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量11.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摆好实验装置如右图所示.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:_________________________.【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;先放小车后开电源12.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如下图,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.(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;正确接连所需电路;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m之和,|v22-v21|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间所作的功.表格中ΔE3=________,W3________.(结果保留三位有效数字)表1数据记录表(3)根据表1,请在下图中的方格纸上作出ΔE-W图线.【答案】(1)①小车、砝码②然后释放小车③减少砝码(2)0.6000.610(3)见解析13.利用如图所示装置探究动能定理,在固定斜面上有一质量为1 kg的物块,后面固定一条穿过打点计时器的纸带.先接通电源,待打点稳定后,让物块从静止开始沿斜面匀加速下滑,得到一条如图8所示的纸带.O点为打出的第一个点,A、B、C、D、E、F、G是计数点,每相邻两计数点间还有4个点未画出,各点间距如图所示,根据相关数据进行下列处理.(打点计时器的打点频率为50 Hz,g=10 m/s2)图8(1)通过传感器测得物块所受的合外力是3.0 N.试完成下表:(2)根据(1)表中的数据,实验结论是____________________________________________.答案(1)1.861 5 3.199 2(2)见解析(2)在误差允许的范围内,合外力做的功等于物块动能的变化量.14.某实验小组用如图9所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力.图9(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是________. A .实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作 B .实验操作时要先放小车,后接通电源C .在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好D .在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有_________________________________. (3)如图10为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A 、B 两点来探究“动能定理”.已知打点计时器的打点周期为T ,重力加速度为g .图中已经标明了要测量的物理量,另外,小车的质量为M ,砂和砂桶的总质量为m .请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________________________________.图10答案 (1)AD (2)刻度尺、天平 (3)mgx =M x 22-x 2132T 215.如图11所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形.这时,橡皮筋对小车做的功记为W .当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出.图11(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有____________________;(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是_____________________; (3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量;(4)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;(5)从理论上讲,橡皮筋做的功W n 和物体速度v n 变化的关系应是W n ∝________,请你根据表中测定的数据在如图12所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.图12(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致,你处理这种情况的做法是______________________________.答案(1)刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀(4)2W、3W、4W、5W(5)v2n图象见解析图(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行实验。
2018届高三物理一轮复习 跟踪演练 强化提升 实验五 探究动能定理

实验五探究动能定理跟踪演练·强化提升【基础题组】1.(2017·廊坊模拟)某同学做探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图甲所示,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行。
用1条橡皮筋时对小车做的功记为W,当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。
实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)木板水平放置,小车在橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是__________。
A.橡皮筋仍处于伸长状态B.橡皮筋恰好恢复原长C.小车紧靠着打点计时器D.小车已超过两个铁钉的连线(2)如图乙所示是某次操作正确的情况下,在频率为50Hz的电源下打点计时器记录的一条纸带,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________(选填“A~F”或“F~I”)部分进行测量,速度大小为________m/s。
(3)通过该实验的正确操作和正确处理数据,应该得出合力做的功W和物体速度v变化的关系是____________(用本问中的字母表达)。
【解析】(1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于小车受到的合力,橡皮筋做功完毕,小车的速度最大。
若不进行平衡摩擦力操作,则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时,速度最大,本题中木板水平放置,显然没有进行平衡摩擦力的操作,因此当小车的速度最大时,橡皮筋仍处于伸长状态,故B、C、D错误,A正确。
(2)小车在橡皮筋的作用下做加速运动,橡皮筋做功完毕,则速度达到最大,此后做匀速运动,因此匀速时的速度,即为该过程中的最大速度,故为了测量小车获得的速度,应选用纸带点距均匀的部分进行测量,即F~I,所以速度为v=m/s=0.76m/s。
(3)由动能定理可知,合力做的功应等于物体动能的变化量,所以W与v2成正比,即W∝v2。
答案:(1)A (2)F~I 0.76 (3)W∝v22.(2017·郑州模拟)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、滑块、细沙。
2018年高考物理一轮复习资料 专题5-2 动能和动能定理押题专练 含解析
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1. 有一质量为m 的木块,从半径为r 的圆弧曲面上的a 点滑向b 点,如图1所示。
若由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是( )图1A .木块所受的合外力为零B .因木块所受的力都不对其做功,所以合外力做的功为零C .重力和摩擦力的合力做的功为零D .重力和摩擦力的合力为零答案 C2.质量m =2 kg 的物体,在光滑水平面上以v 1=6 m/s 的速度匀速向西运动,若有一个F =8 N 方向向北的恒力作用于物体,在t =2 s 内物体的动能增加了( ) A .28 J B .64 J C .32 J D .36 J解析 由于力F 与速度v 1垂直,物体做曲线运动,其两个分运动为向西的匀速运动和向北的匀加速直线运动,对匀加速运动:a =F m=4 m/s 2,v 2=at =8 m/s ,2 s 末物体的速度v =v 21+v 22=10 m/s ,2 s 内物体的动能增加了ΔE k =12mv 2-12mv 21=64 J ,故选项B 正确。
答案 B3.如图2所示,一质量为m =1 kg 的小球(可视为质点)从高H =12 m 处的A 点由静止沿光滑的圆弧轨道AB 滑下,进入半径为r =4 m 的竖直圆环轨道,圆环轨道的动摩擦因数处处相同,当到达圆环轨道的顶点C 时,小球对圆环轨道的压力恰好为零,小球继续沿CFB 滑下,进入光滑轨道BD ,且到达高度为h 的D 点时速度为零,则h 的值可能为(g 取10 m/s 2)( )图2A .8 mB .9 mC .10 mD .11 m解析 小球在圆环轨道的最高点时速度v C =gr =210 m/s ,设小球在BEC 段克服摩擦力做的功为W 1,则W 1=mg (H -2r )-12mv 2C =20 J ,设小球在CFB 段克服摩擦力做的功为W 2,则0<W 2<W 1,从C 点到D 点有-mg (h -2r )-W 2=-12mv 2C ,代入数据得8 m <h <10 m ,B 正确。
2018版高考物理一轮复习训练:课时跟踪检测十七动能定

课时跟踪检测(十七)动能定理及其应用对点训练:对动能定理的理解1.如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一A物体,现以恒定的外力拉B,使A、B间产生相对滑动,如果以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离。
在此过程中() A.外力F做的功等于A和B动能的增量B.B对A的摩擦力所做的功,等于A的动能增量C.A对B的摩擦力所做的功,等于B对A的摩擦力所做的功D.外力F对B做的功等于B的动能的增量解析:选B外力F做的功等于A、B动能的增量与A、B间摩擦产生的内能之和,A错误;A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力,对A物体运用动能定理,则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量,即B正确;A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A在B上滑动,A、B对地的位移不等,故二者做功不相等,C错误;对B应用动能定理,W F-W F f=ΔE k B,即W F=ΔE k B+W F f,就是外力F对B做的功,等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和,D错误。
2.(2018·银川模拟)如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。
当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。
若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶,经过时间t前进的距离为x,且速度达到最大值v m。
设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为F,那么这段时间内()A.小车做匀加速运动B.小车受到的牵引力逐渐增大C.小车受到的合外力所做的功为PtD.小车受到的牵引力做的功为Fx+12m v m2解析:选D小车在运动方向上受向前的牵引力F1和向后的阻力F,因为v 增大,P不变,由P=F1v,F1-F=ma,得出F1逐渐减小,a也逐渐减小,当v=v m 时,a =0,故A 、B 项均错误;合外力做的功 W 外=Pt -Fx ,由动能定理得W 牵-Fx =12m v m 2,故C 项错误,D 项正确。
2018版高考物理(新课标)一轮复习教师用书:第五章机械能第2讲动能定理及其应用含答案
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第2讲动能定理及其应用知识点一动能1。
定义:物体由于而具有的能。
2.公式:E k=.3。
单位:,1 J=1 N·m=1 kg·m2/s2.4。
标矢性:动能是,只有正值,动能与速度的方向.5.动能的变化:物体与之差,即ΔE k =.答案:1.运动2。
错误!mv23。
焦耳4。
标量无关5。
末动能初动能知识点二动能定理1.内容:在一个过程中合力对物体所做的功,等于物体在这个过程中。
2。
表达式:W=ΔE k=E k2-E k1=.3.物理意义: 的功是物体动能变化的量度。
4.适用条件(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于。
(2)既适用于恒力做功,也适用于做功。
(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以作用。
答案:1。
动能的变化 2. 3.合力4。
(1)曲线运动(2)变力(3)分阶段(1)运动的物体具有的能量就是动能. ( )(2)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化。
( )(3)处于平衡状态的物体动能一定保持不变。
( )(4)做自由落体运动的物体,动能与下落时间的二次方成正比. ()(5)物体在合外力作用下做变速运动,动能一定变化。
( )(6)物体的动能不变,所受的合外力必定为零。
()答案:(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×考点动能定理的理解1.合外力做功与物体动能的变化间的关系(1)数量关系:合外力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系,但并不是说动能变化就是合外力做功.(2)因果关系:合外力的功是引起物体动能变化的原因.(3)量纲关系:单位相同,国际单位都是焦耳.2。
标量性:动能是标量,功也是标量,所以整个动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题。
当然动能定理也就不存在分量的表达式.例如,以相同大小的初速度不管以什么方向抛出,在最终落到地面速度大小相同的情况下,所列的动能定理的表达式都是一样的。
2018高考一轮物理文档 第五章 机械能及其守恒定律 实

实验五探究动能定理一、实验目的1.探究外力对物体做功与物体速度变化的关系.2.通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系.二、实验器材小车(前面带小钩)、100~200 g砝码、长木板及两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5~6条等长的橡皮筋、刻度尺.考点一| 实验原理与操作[母题]为了探究功与速度变化的关系,现提供如图实-5-1所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题.(打点计时器所接交流电频率为50 Hz)图实-5-1(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施为_______________________________________________________________________________________.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致,我们把第1次实验中橡皮筋对小车做的功记为W.由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图实-5-2所示是其中四次实验打出的部分纸带.图实-5-2试根据以上信息,填写下表.______________________________________________________________.【解析】(1)为了消除摩擦力,应将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度,使小车在不接橡皮筋时缓慢匀速下滑.(2)由匀速运动的速度公式v=xt,可求出小车的速度,其中x可从题图中读出,分别为2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm,交流电频率为50 Hz,故T=0.02 s.【答案】见解析[借题悟法·核心点拨]某同学做“探究合力做的功和物体速度变化的关系”的实验装置如图实-5-3所示,小车在橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行.用1条橡皮筋时弹力对小车做的功记为W,当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.图实-5-3(1)木板水平放置,小车在橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是________.A.橡皮筋仍处于伸长状态B.橡皮筋恰好恢复原长C.小车恰好运动到两个铁钉的连线处D.小车已超过两个铁钉的连线处(2)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力,最根本的目的是________.A.防止出现小车不能被橡皮筋拉动的情况B.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功C.便于小车获得较大的弹射速度D.防止纸带上点迹不清晰(3)关于该实验,下列说法正确的是________.A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6 VB.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度v m和橡皮筋做的功W,依次作出W-v m、W-v2m、W-v3m、W2-v m、W3-v m…的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系(4)如图实-5-4所示是某次在正确操作的情况下,用50 Hz交变电流作电源的打点计时器记录的一条纸带,为了得到小车获得的速度,应选用纸带的________(选填“AF”或“FI”)部分进行测量,速度大小为________m/s.【导学号:92492247】图实-5-4【解析】(1)当小车速度最大时,加速度应等于零,即弹力与摩擦力平衡,所以橡皮筋仍处于伸长状态,选项A正确.(2)平衡摩擦力的根本目的是保证橡皮筋对小车做的功等于小车动能的变化量,即合外力做的功,选项B正确.(3)要保证每根橡皮筋做功相同,实验中使用的若干根橡皮筋的原长必须相等,每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出,选项C、D正确.(4)为了得到小车获得的速度,应选匀速运动的一段纸带即FI部分进行测量.速度的大小v=1.52×10-20.02m/s=0.76 m/s.【答案】(1)A(2)B(3)CD(4)FI0.76考点二| 数据处理与误差分析[母题]如图实-5-5所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋的功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W,当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.图实-5-5(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有________;(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量;(3)在本实验的数据记录表中,请将第2次、第3次…实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置:n n n请你运用数据表中测定的数据在题给的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.【解析】(1)根据实验原理可知,实验中需要刻度尺测量计数点之间的距离,来计算物体的速度,所以要用到刻度尺.为了能让打点计时器工作,必须提供交流电源.故缺少刻度尺和交流电源.(2)纸带在橡皮筋的作用下做加速运动,橡皮筋做功完毕,则速度达到最大,此时做匀速运动,因此匀速时的速度即为该过程中的最大速度,故为了测量小车获得的速度,应选用纸带点均匀部分测量.(3)我们把1根橡皮筋对小车做的功作为1W,作为功的一个计量单位.当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,橡皮筋的功分别是2W,3W,4W,5W .(4)根据匀速直线运动的位移公式x =v t 得:v =xt ,所以: v 1=0.20.2=1 m/s ,v 2=0.280.2=1.4 m/s ,v 3=0.30.2=1.5 m/s , v 4=0.40.2=2 m/s ,v 5=0.450.2=2.25 m/s所以,v 21=1,v 22=1.96,v 23=2.25,v 24=4,v 25=5.06由动能定理可知,合外力做的功应等于物体动能的变化量,所以W 与v 2成正比,即W n ∝v 2n ,根据表中实验数据,应用描点法作图,图象如图所示:误差允许范围内,图象是经过原点的直线,说明W n 与v 2n 成正比.【答案】 (1)交流电源、刻度尺 (2)点距均匀 (3)2W 、3W 、4W 、5W (4)v 2n 图象见解析[借题悟法·核心点拨]质量为1 kg的重物自由下落,通过打点计时器在纸带上记录下运动过程,打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源,如图实-5-6所示,纸带上O点为重物自由下落时打点的起点,选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出),各计数点与O点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2,单位为mm,重力加速度取9.8 m/s2.图实-5-6(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表.(2)系图.图实-5-7图中纵坐标表示______________________________,横坐标表示________________________________,由图可得重力所做的功与________成________关系.【导学号:92492248】【解析】(1)各点速度由公式v=v=ΔxΔt求出,v B=ACΔt=(125.4-31.4)×10-34×0.02m/s≈1.18 m/s,同理v C≈1.57 m/s,v D≈1.96 m/s,v E≈2.35 m/s,v F≈2.74 m/s.(2)重力做的功由W=mgΔh求出,W B=mg OB=1×9.8×70.6×10-3 J≈0.69 J,同理W C≈1.23 J,W D≈1.92 J,W E≈2.76 J,W F≈3.76 J.(3)如图所示【答案】(1)1.18 1.57 1.96 2.35 2.74(2)0.69 1.23 1.92 2.76 3.76(3)关系图见解析重力做的功W G速度的二次方v2速度的二次方v2正比考点三| 实验拓展与创新●创新点1利用光电门测速度1.某学习小组利用如图实-5-8所示的装置验证动能定理.图实-5-8(1)将气垫导轨调至水平,安装好实验器材,从图中读出两光电门中心之间的距离s=________cm;(2)测量挡光条的宽度d,记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验,还需要直接测量的一个物理量是____________________________________________________;(3)该实验________满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量.(选填“需要”或“不需要”)【解析】(1)由图可知,s=70.30 cm-20.30 cm=50.00 cm.(2)要应用滑块验证动能定理,应有关系式:Fs=12M⎝⎛⎭⎪⎫dΔt22-12M⎝⎛⎭⎪⎫dΔt12故还应测量滑块、挡光条和力传感器的总质量M.(3)因力传感器直接测出滑块所受的合外力,并不是用砝码和砝码盘的总重力代替合外力做实验,故没有必要满足砝码和砝码盘的总质量远小于滑块、挡光条和力传感器的总质量.【答案】(1)50.00(2)滑块、挡光条和力传感器的总质量M(3)不需要●创新点2改变实验原理和数据的处理方法2.某兴趣小组准备探究“合外力做功和物体速度变化的关系”,实验前组员们提出了以下几种猜想:①W∝v;②W∝v2;③W∝v.为了验证猜想,他们设计了如图实-5-9甲所示的实验装置.PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度).在刚开始实验时,小刚同学提出“不需要测出物体的质量,只要测出物体初始位置到速度传感器的距离L和读出速度传感器的读数v就行了”,大家经过讨论采纳了小刚的建议.图实-5-9(1)请你说明小刚建议的理由:________________________________; (2)让物体分别从不同高度无初速度释放,测出物体初始位置到速度传感器的距离L 1、L 2、L 3、L 4、…,读出物体每次通过Q 点的速度v 1、v 2、v 3、v 4、…,并绘制了如图实-5-9乙所示的L -v 图象.若为了更直观地看出L 和v 的变化关系,他们下一步应该作出______________________________________________;A .L -v 2图象B .L -v 图象C .L -1v 图象D .L -1v图象(3)实验中,木板与物体间摩擦力________(选填“会”或“不会”)影响探究的结果.【解析】 (1)若只有重力做功,则:mgL sin θ=12m v 2,等号的两边都有m ,可以约掉,故不需要测出物体的质量.用牛顿第二定律求解,也能得出相同的结论.若是重力和摩擦力做功,则:(mg sin θ-μmg cos θ)L =12m v 2,等号的两边都有m ,可以约掉,故不需要测出物体的质量.用牛顿第二定律求解,也能得出相同的结论.(2)采用表格方法记录数据,合理绘制的L -v 图象是曲线,不能得出结论W ∝v 2.为了更直观地看出L 和v 的变化关系,应该绘制L -v 2图象.(3)重力和摩擦力的总功W 也与距离L 成正比,因此不会影响探究的结果. 【答案】 (1)根据动能定理列出方程式,可以化简约去质量m (2)A (3)不会●创新点3 利用斜面探究动能定理3.为了“探究动能改变与合外力做功”的关系,某同学设计了如下实验方案: 第一步:把木板带有滑轮的一端垫起,把质量为M 的滑块通过细绳与质量为m带夹的重锤跨过定滑轮相连,重锤后连一穿过打点计时器的纸带,调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板向下匀速运动,如图实-5-10甲所示.第二步:保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使纸带穿过打点计时器,然后接通电源,释放滑块,使之从静止开始向下加速运动,打出纸带,如图实-5-10乙所示.打出的纸带如图实-5-10丙所示.图实-5-10请回答下列问题:(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt,根据纸带求滑块运动的速度,打点计时器打B点时滑块运动的速度v B=________.(2)已知重锤质量为m,当地的重力加速度为g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理量名称及符号,只写一个物理量),合外力对滑块做功的表达式W合=________.(3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v,以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系,描点作出v2-W图象,可知该图象是一条________________,根据图象还可求得________.【导学号:92492249】【解析】(1)由打出的纸带可知B点的速度为v B=x3-x1 2Δt;(2)由做功定义式可知还需要知道滑块下滑的位移x,由动能定理可知W合=ΔE k,即mgx=ΔE k;(3)v2-W图象应该为一条过原点的直线,根据ΔE k=12M v2可求得M的值.【答案】(1)x3-x12Δt(2)下滑的位移x mgx(3)过原点的直线滑块的质量M视角1:实验器材及装置的改进视角2:数据测量的改进视角3:实验方案的改进例如:利用自由落体运动探究功和动能的关系.。
南方新高考2018版高考物理大一轮复习 实验五 探究动能定理课时作业
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实验五 探究动能定理一、单项选择题1.(2015年天津一中月考)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2.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置(视小车为质点),下列说法正确的是( )A .橡皮筋处于原长状态B .橡皮筋仍处于伸长状态C .小车在两个铁钉的连线处D .小车已过两个铁钉的连线3.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,下列4条纸带哪一条是在该实验中正确操作可能得到的纸带( )A BC D4.在探究功与速度变化的关系的实验中,我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少,只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍,使用的方法是( )A .用同样的力对小车作用,让小车通过的距离为s 、2s 、3s 、…进行第1次、第2次、第3次、…实验时,力对小车做的功就是W 、2W 、3W 、…B .让小车通过相同的距离,第1次力为F 、第2次力为2F 、第3次力为3F 、…实验时,力对小车做的功就是W 、2W 、3W 、…C .选用同样的橡皮筋,在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致,当用1条、2条、3条、同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次、…实验时,橡皮筋对小车做的功就是W 、2W 、3W 、…D .利用弹簧测力计测量对小车的拉力F ,利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离s ,便可求出每次实验中力对小车做的功,可控制为W 、2W 、3W 、…5.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,甲、乙两位同学的实验操作均正确.甲同学根据实验数据作出了功和速度的关系图线,即W v 图,如图KS51甲,并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论.乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线,即W v 2图,如图乙,并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论.关于甲、乙两位同学的分析,你的评价是( )甲 乙图KS 51A .甲的分析不正确,乙的分析正确B.甲的分析正确,乙的分析不正确C.甲和乙的分析都正确D.甲和乙的分析都不正确二、多项选择题6.如图KS52所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,下列说法正确的是( )图KS52A.为减小实验误差,长木板应水平放置B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动,当橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动D.应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度7.某实验小组采用实验装置探究功与速度变化的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行.实验中木板略微倾斜,这样做是为了( )A.使释放小车后,小车能匀加速下滑B.增大小车下滑的加速度C.使橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D.使橡皮筋松弛后小车能做匀速运动三、非选择题8.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KS53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两处时的速度大小.小车中可以放置砝码.图KS53(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,然后________________,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B点时的速度.③在小车中增加砝码,或____________________,重复步骤②的操作.(2)下表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-v21|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(3)根据上表,请在图KS54中作出ΔEW图线.图KS549.(2013年新课标全国卷Ⅱ)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图KS55所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.图KS55回答下列问题:(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能E p与小球抛出时的动能E k相等.已知重力加速度大小为g.为求得E k,至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号).A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量ΔxE.弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示E k,得E k=______________.图KS56(3)图KS56中的直线是实验测量得到的sΔx图线.从理论上可推出,如果h不变.m 增加,sΔx图线的斜率会________(填“增大”“减小”或“不变”):如果m不变,h增加,sΔx图线的斜率会________(填“增大”“减小”或“不变”).由图KS56中给出的直线关系和E k的表达式可知,E p与Δx的________次方成正比.10.某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图KS57所示的实验装置.图KS57(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KS58所示,游标卡尺测得遮光条的宽度Δd =________ 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Δt ,则滑块最后匀速运动的速度表达式为__________(用字母表示).图KS58(3)逐根增加橡皮条,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 v 2图象应是:______________________________________________________________.实验五 探究动能定理1.D 解析:由“探究动能定理”的实验原理知,用完全相同的橡皮筋,且释放小车位置相同时功即为倍数关系,设一根橡皮筋做功为W ,则两根为2W ,三根为3W …而无需求出其具体数值,故A 错误;为满足倍数关系,每次实验中,小车必须由同一位置释放,即橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,故B 错误;为使橡皮筋拉力所做的功即为合力所做的功,须将木板倾斜以平衡摩擦力,故C 错误;实验中应先接通电源,再释放小车,故D 正确.2.B 3.D 4.C5.A 解析:根据甲图,得到W =ax n ,式子中a 为常系数,n 为指数;当n =1时,图线为直线;当n <1时,图线向下弯曲;当n >1时,图线向上弯曲;甲图图线向上弯曲,故表达式W =av n 中n 为大于1的任意数值,而乙图中,W 与v 2成正比.6.BD 7.CD8.(1)①小车 ②由静止开始释放小车 ③改变钩码的个数(2)0.60 0.61 (3)如图D76所示图D769.(1)ABC (2)mgs 24h(3)减小 增大 2解析:(1)小球抛出时的动能E k =12mv 20,要求得v 0需利用平抛知识,s =v 0t ,h =12gt 2.根据s 、h 、g ,求得v 0=sg 2h,因此,需测量小球质量m 、桌面高度h 及落地水平距离s . (2)小球抛出时的动能E k =12mv 20=mgs 24h. (3)弹簧的弹性势能E p =E k =12mv 20=mgs 24h ,即s =2 hE p mg,根据题给的直线关系可知,s 与Δx 成正比,而E p 与s 2成正比,故E p 应与Δx 的2次方成正比,则s ∝2 h mgΔx ,s Δx 图线的斜率正比于h mg,如果h 不变,m 增加,s Δx 图线的斜率将会减小;如果m 不变,h 增加,则s Δx 图线的斜率会增大. 10.(1)将滑块轻置于气垫导轨之上,看其是否滑动(2)0.550 Δd Δt(3)过坐标原点的一条倾斜直线 解析:(1)检查导轨是否水平的方法:将滑块轻放在气垫导轨上,看其是否滑动(或将滑块轻放在气垫导轨上,轻推滑块看是否匀速运动).(2)Δd =5 mm +0.05 mm×10=5.50 mm =0.550 cm ,滑块匀速运动的速度v =Δd Δt. (3)由动能定理可知,W =12mv 2,故画出的W v 2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线.。
2018届高三物理(浙江选考)一轮复习练习第5章第2节动能定理Word版含答案

第2节动能定理考点一| 动能定理的理解1.内容:在一个过程中合外力对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化量.2.表达式:W=12m v22-12m v21=E k2-E k1.3.理解:动能定理公式中等号表明了合外力做功与物体动能的变化具有等量代换关系.合外力做功是引起物体动能变化的原因.1.定理中“外力”的两点理解(1)重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力,它们可以同时作用,也可以不同时作用.(2)既可以是恒力,也可以是变力.2.公式中“=”体现的三个关系1.下列关于运动物体的合力做功和动能、速度变化的关系,正确的是() A.物体做变速运动,合外力一定不为零,动能一定变化B.若合外力对物体做功为零,则合外力一定为零C.物体的合外力做功,它的速度大小一定发生变化D.物体的动能不变,所受的合外力必定为零C[力是改变物体速度的原因,物体做变速运动时,合外力一定不为零,但合外力不为零时,做功可能为零,动能可能不变,A、B错误;物体合外力做功,它的动能一定变化,速度也一定变化,C 正确;物体的动能不变,所受合外力做功一定为零,但合外力不一定为零,D 错误.]2.在光滑水平面上,质量为2 kg 的物体以2 m/s 的速度向东运动,若对它施加一向西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是( )A .16 JB .8 JC .-4 JD .0C [根据动能定理W =12m v 22-12m v 21=0-12×2×22 J =-4 J ,选项C 正确.] 3.一个25 kg 的小孩从高度为3.0 m 的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0 m/s.g 取10 m/s 2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是( )【导学号:81370197】A .合外力做功50 JB .阻力做功500 JC .重力做功500 JD .支持力做功50 JA [由动能定理可求得合外力做的功等于物体动能的变化,即ΔE k =12m v 2=12×25×2.02 J =50 J ,A 选项正确;重力做功W G =mgh =25×10×3.0 J =750 J ,C 选项错误;支持力的方向与小孩的运动方向垂直,不做功,D 选项错误;阻力做功W 阻=W 合-W G =(50-750) J =-700 J ,B 选项错误.]4.(加试要求)有一质量为m 的木块,从半径为r 的圆弧曲面上的a 点滑向b 点,如图5-2-1所示.如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是( )图5-2-1A .木块所受的合外力为零B .因木块所受的力都不对其做功,所以合外力做的功为零C .重力和摩擦力的合力做的功为零D .重力和摩擦力的合力为零C[木块做曲线运动,速度方向变化,加速度不为零,故合外力不为零,A 错;速率不变,动能不变,由动能定理知,合外力做的功为零,而支持力始终不做功,重力做正功,所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零,但重力和摩擦力的合力不为零,C对,B、D错.]考点二| 动能定理的应用1.应用动能定理的优越性(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动.(2)既适用于恒力做功,也适用于变力做功.(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用.2.运用动能定理解决问题时,有两种思路:一种是全过程列式,另一种是分段列式.3.全过程列式时,涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的功能特点:(1)重力的功取决于物体的初、末位置,与路径无关;(2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积.(3)弹簧弹力做功与路径无关.(2015·浙江10月学考)如图5-2-2所示为公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险.质量m =2.0×103kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36 km/h,汽车继续沿下坡匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72 km/h.图5-2-2(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;(g取10 m/s2)(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移.(sin 17°≈0.3)【解析】(1)由ΔE k=12m v22-12m v21代入数据得ΔE k=3.0×105 J.(2)由动能定理,有mgh-F f l=12m v22-12m v21代入数据得F f=12m v21-12m v22+mghl=2.0×103 N.(3)设向上运动的最大位移为l′,由动能定理,有-(mg sin 17°+3F f)l′=0-12m v22代入数据得l′=12m v22mg sin17°+3F f≈33.3 m.【答案】(1)3.0×105 J(2)2.0×103N(3)33.3 m(2016·浙江10月学考)如图5-2-3所示,游乐场的过山车可能底朝上在竖直圆轨道上运行,可抽象为图2的模型.倾角为45°的直轨道AB、半径R =10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF,分别通过水平光滑衔接轨道BC、C′E平滑连接,另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接.EG间的水平距离l=40 m,现有质量m=500 kg的过山车,从高h=40 m的A点静止下滑,经BCDC′EF最终停在G点,过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为μ1=0.2,与减速直轨道FG的动摩擦因数μ2=0.75,过山车可视为质点,运动中不脱离轨道,求:图5-2-3(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小;(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力;(3)减速直轨道FG的长度x.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)【导学号:81370198】【解析】(1)从A到B根据动能定理,得:12m v2B-12m v2A=mgh-μ1mg cos 45°hsin 45°代入数据得v B=810 m/s,因为BC间光滑,所以v B=v C=810 m/s.(2)从C到D根据动能定理,得:12m v2D-12m v2C=-mg2R,由向心力公式得:m v2DR=mg+F N,联立两方程并代入数据,得F N=7 000N.(3)从E到G建立动能定理,得:12m v 2G -12m v2E=-mg(l-x)tan 37°-μ1mg cos 37°l-xcos 37°-μ2mgx.由于CE间光滑,所以E点的速度等于C点的速度,G点的速度为0,代入数据得x=30 m.【答案】(1)810 m/s(2)7 000 N(3)30 m1.解题步骤2.注意事项(1)动能定理的研究对象可以是单一物体,或者是可以看作单一物体的物体系统.(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式.当题目中涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理;处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理.(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程都做功,必须根据不同的情况分别对待求出总功.(4)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表达为-W,也可以直接用字母W表示该力做功,使其字母本身含有负号.1.物体沿直线运动的v-t关系图象如图5-2-4所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则()图5-2-4A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2 WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为-WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75WD[由动能定理W合=12m v22-12m v21知第1 s内W=12m v2.将动能定理应用于A、B、C、D项知,D正确,A、B、C错误.]2.(加试要求)(2017·永康模拟)如图5-2-5,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平.一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道.质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小.用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功.则()图5-2-5【导学号:81370199】A .W =12mgR ,质点恰好可以到达Q 点B .W >12mgR ,质点不能到达Q 点C .W =12mgR ,质点到达Q 点后,继续上升一段距离D .W <12mgR ,质点到达Q 点后,继续上升一段距离C [根据动能定理得P 点动能E k P =mgR ,经过N 点时,由牛顿第二定律和向心力公式可得4mg -mg =m v 2R ,所以N 点动能为E k N =3mgR 2,从P 点到N 点根据动能定理可得mgR -W =3mgR 2-mgR ,即克服摩擦力做功W =mgR 2.质点运动过程,半径方向的合力提供向心力,即F N -mg cos θ=ma =m v 2R ,根据左右对称,在同一高度处,由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小,轨道弹力变小,滑动摩擦力F f =μF N 变小,所以摩擦力做功变小,那么从N 到Q ,根据动能定理,Q 点动能E k Q =3mgR 2-mgR -W ′=12mgR -W ′,由于W ′<mgR 2,所以Q 点速度仍然没有减小到0,会继续向上运动一段距离,C 正确.]3.(加试要求)如图5-2-6所示,质量为m 的小球用长为L 的轻质细线悬于O点,与O 点处于同一水平线上的P 点处有一个光滑的细钉,已知OP =L 2,在A点给小球一个水平向左的初速度v 0,发现小球恰能到达跟P 点在同一竖直线上的最高点B .则:图5-2-6(1)小球到达B 点时的速率?(2)若不计空气阻力,则初速度v 0为多少?(3)若初速度v 0=3gL ,则小球在从A 到B 的过程中克服空气阻力做了多少功?【解析】 (1)小球恰能到达最高点B ,有mg =m v 2B L 2,得v B =gL 2.(2)从A →B 由动能定理得-mg (L +L 2)=12m v 2B -12m v 20可求出v 0=7gL2.(3)由动能定理得-mg (L +L 2)-W f =12m v 2B -12m v 20可求出W f =114mgL .【答案】 (1)gL 2 (2)7gL 2 (3)114mgL。
2018届高考物理一轮总复习 实验5 探究动能定理课后提能演练
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实验5 探究动能定理1.(2017届湖州模拟)为了探究功与速度变化的关系,现提供如图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题.(打点计时器所接交流电频率为50 Hz)(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施为________________________________. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致,我们把第1次实验中橡皮筋对小车做的功记为W .由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图所示是其中四次实验打出的部分纸带.试根据以上信息,填写下表.【答案】见解析【解析】(1)为了消除摩擦力,应将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度,使小车在不接橡皮筋时缓慢匀速下滑.(2)由匀速运动的速度公式v =xt,可求出小车的速度,其中x 可从题图中读出,分别为2.00 cm,2.83 cm,3.46 cm,4.00 cm,交流电频率为50 Hz,故T=0. 02 s.2.某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理.(1)将气垫导轨调至水平,安装好实验器材,从图中读出两光电门中心之间的距离s=________ cm;(2)测量挡光条的宽度d,记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2,并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验,还需要直接测量的一个物理量是________________________________________________________________________;(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量?________.(填“是”或“否”)【答案】(1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)否3.如图所示,某组同学借用“探究a与F,m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板的倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到如图所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A,B,C,D,E,F,G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.请计算小车所受合外力做的功W 和小车动能的变化ΔE k ,补填表中空格(结果保留至小数点后第4位).k (3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg ,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________ kg(g 取9.8 m/s 2,结果保留至小数点后第3位).【答案】(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.015【解析】(1)取下细绳与托盘后,当摩擦力恰好被平衡时,小车与纸带所受合力为零,获得初速度后应做匀速直线运动.(2)由题图可知OF =55.75 cm ,再结合v t2=v 可得打下计数点F 时的瞬时速度v F =OG-OE =1.051 m/s ,故W =F ·OF =0.111 5 J ,ΔE k =12Mv 2F ≈0.110 5 J.(3)根据牛顿第二定律有:对小车,F =Ma ,得a =1.0 m/s 2;对托盘及砝码,(m +m 0)g -F =(m +m 0)a ,故有m =Fg -a -m 0=0.29.8-1.0kg -7.7×10-3kg≈0.015 kg.。
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实验五探究动能定理1.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图所示.(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有__________________.(2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号).A.避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决方法______________________________________.(4)(多选)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号).A.在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力答案:(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码) (4)CD 2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示):图甲(1)下列说法哪一项是正确的________(填选项前字母).A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字).图乙解析:(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡,故不能挂钩码平衡摩擦力,选项A错误;本实验中,近似认为小车所受拉力等于钩码的重力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C 正确. (2)v B =AC 2T=(18.59-5.53)×10-20.2m /s =0.653 m /s .答案:(1)C (2)0.6533.在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:图甲(1)把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器;(2)改变长木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力; (3)用细线将长木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连;(4)接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点; (5)测出s ,s 1,s 2(如图乙所示),已知电磁打点计时器的打点周期为T.则:图乙判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是 ____________________________.本实验还需直接测量的物理量是____________(用文字说明并用相应的符号表示).探究结果的表达式是____________(用相应的符号表示).答案:纸带上点迹的间距相等 小车的质量M 、砂和砂桶的质量m mgs =12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫s 22T 2-12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫s 12T 24.某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功.装置如图甲所示,一木块放在粗糙的水平长木板上,右侧拴有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,如图乙给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50 Hz,不计纸带与木块间的拉力.(1)可以判断纸带的________(填“左端”或“右端”)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度v A=__________________m/s,v B=______________m/s(结果保留两位有效数字).(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功W AB,还需要的实验器材是__________,还应测量的物理量是________(填入所选实验器材和物理量前的字母).A.木板的长度lB.木块的质量m1C.木板的质量m2D.重物的质量m3E.木块运动的时间tF.AB段的距离s ABG.天平H.秒表I.弹簧测力计(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W AB=____________[用v A,v B和第(2)问中测得的物理量的字母表示].答案:(1)右端 0.72 0.97 (2)G B(3)12m 1(v 2A -v 2B ) 5.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W ∝v ,②W ∝v ,③W ∝v 2.他们的实验装置如图甲所示,PQ 为一块倾斜放置的木板,在Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q 点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放.同学们设计了以下表格来记录实验数据.其中s 1,s 2,s 3,s 4,…代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v 1,v 2,v 3,v 4,…表示物体每次通过Q 点的速度.他们根据实验数据绘制了如图乙所示的s -v 图象,并得出结论W ∝v 2.他们的做法是否合适,你有什么好的建议?在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小________(填“会”或“不会”)影响探究出的结果. 解析:采用表格方法记录数据,合理.绘制的s -v 图象是曲线,不能得出结论W ∝v 2.为了更直观地看出s和v的变化关系,应该绘制s-v2图象.重力和摩擦力的总功W也与距离s成正比,因此不会影响探究的结果.答案:不合适,应进一步绘制s-v2图象不会6.如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:图甲(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到如图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.图乙请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔE k.补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔE k,与理论推导结果一致.(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为____________kg (g 取9.8 m /s 2,结果保留至小数点后第三位).(3)打B 点时小车的速度为 v B =AC 2T=0.286 1-0.155 00.2m /s =0.655 5 m /s ,所以小车的加速度a =v F -v B 4T =1.051-0.655 54×0.1 m /s 2≈0.99 m /s 2.小车所受的拉力F =(m 0+m)(g -a), 所以盘中砝码的质量m =F g -a -m 0=⎝ ⎛⎭⎪⎫0.29.8-0.99-7.7×10-3 kg ≈ 0.015 kg .答案:(1)匀速直线(或匀速) (2)0.111 5 0.110 5 (3)0.01 57.为了探究恒力作用时的动能定理,某同学做了如下实验,他让滑块在某一水平面上滑行,利用速度采集器获取其初速度v ,并测量出不同初速度的最大滑行距离x ,得到下表所示几组数据:(1)该同学根据表中数据,作出x -v 图象如图甲所示.观察该图象,该同学作出如下推理:根据x -v 图象大致是一条抛物线,可以猜想,x 可能与v 2成正比.请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.(2)根据你所作的图象,你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是________.解析:(1)作出x-v2图线如图所示.(2)x-v2图线是过原点的直线,所以,滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比.答案:(1)见解析图(2)x∝v28.如图所示,某研究性学习小组为探究“动能定理”设计了如下实验:水平轨道B(动摩擦因数视为相同)固定在水平桌面上.弹射装置A可置于水平轨道B的任何一处,将滑块C以相同的初动能弹射出去.滑块C滑离轨道端点O后做平抛运动落到地面.(已知重力加速度为g)根据上述实验,回答下列问题:(1)滑块被弹射后,在水平轨道上的运动过程中,外力做功情况:___________.(2)如果要求出滑块滑离桌面的末动能,除了需要测量滑块平抛的射程x以外,还需要测量的物理量有________,________(要求明确写出物理量的名称和对应的符号),末动能E k=________(只用字母表示).(3)为了探究“动能定理”需要将滑块C从水平轨道上不同处多次弹射出去.除了多次测量滑块平抛的射程x以外,只需要再多次测量另一个相应的物理量______(要求写出物理量的名称和对应的符号),并作出相应的______关系图线(只用字母表示),即可验证动能定理.(3)滑块在水平桌面上的位移x0因为,-μmg·x0=E k-E k0=mgx24h-E k0,只要x0-x2图象为直线,则可验证动能定理.答案:见解析9.为了探究对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如下图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 Hz)(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?________________________________________________________________________.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如下图所示是其中四次实验打出的部分纸带.(4)试根据第(2)、(3)项中的信息,填写下表.从表中数据可得出结论:________________.橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比.【答案】见解析10.某实验小组采用下图所示的装置探究“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)下图是钩码质量为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O及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离x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下图中的图线(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【答案】(1)②接通电源、释放小车断开开关(2)5.05~5.10 0.48~0.50 (答案在此范围都对)(3)钩码的重力摩擦力(4)小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量11.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摆好实验装置如右图所示.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:_________________________.【答案】(1)0.196 0.100(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;先放小车后开电源12.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如下图,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.(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;正确接连所需电路;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m之和,|v22-v21|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间所作的功.表格中ΔE3=________,W3________.(结果保留三位有效数字)表1 数据记录表(3)根据表1,请在下图中的方格纸上作出ΔE-W图线.(3)在方格纸上作出ΔE-W图线如下图所示【答案】(1)①小车、砝码②然后释放小车③减少砝码(2)0.600 0.610 (3)见解析13.利用如图所示装置探究动能定理,在固定斜面上有一质量为1 kg的物块,后面固定一条穿过打点计时器的纸带.先接通电源,待打点稳定后,让物块从静止开始沿斜面匀加速下滑,得到一条如图8所示的纸带.O点为打出的第一个点,A、B、C、D、E、F、G是计数点,每相邻两计数点间还有4个点未画出,各点间距如图所示,根据相关数据进行下列处理.(打点计时器的打点频率为50 Hz,g=10 m/s2)图8(1)通过传感器测得物块所受的合外力是3.0 N.试完成下表:(2)根据(1)表中的数据,实验结论是____________________________________________.答案(1)1.861 5 3.199 2 (2)见解析14.某实验小组用如图9所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力.图9(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是________. A .实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作 B .实验操作时要先放小车,后接通电源C .在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好D .在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有_________________________________. (3)如图10为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A 、B 两点来探究“动能定理”.已知打点计时器的打点周期为T ,重力加速度为g .图中已经标明了要测量的物理量,另外,小车的质量为M ,砂和砂桶的总质量为m .请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________________________________.图10答案 (1)AD (2)刻度尺、天平 (3)mgx =M x 22-x 2132T215.如图11所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形.这时,橡皮筋对小车做的功记为W .当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出.图11(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有____________________;(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是_____________________; (3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量;(4)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;(5)从理论上讲,橡皮筋做的功W n 和物体速度v n 变化的关系应是W n ∝________,请你根据表中测定的数据在如图12所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.图12(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致,你处理这种情况的做法是 ______________________________.(5)纵坐标表示速度的平方,横坐标表示功,利用描点法描出各组数据对应的点,然后用平滑曲线连线作出v2n-W n图象,如图所示.(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行实验.答案(1)刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀(4)2W、3W、4W、5W(5)v2n图象见解析图(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行实验。