實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理

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1、實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理 考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作 在用如圖所示的裝置做“探究功與 速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 () 廠—接電源 M Qi// o o 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 橡皮筋 A.為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí) 器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng) B?為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長(zhǎng)度要一樣 C. 可以通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做功的數(shù)值 D. 可以通過(guò)改變小車的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值 E. 實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 F. 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速

2、度 G.通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度 如圖所示，用橡皮筋拉動(dòng)小車的裝置，探究做功與物體速度變化的關(guān)系，回 答下面問(wèn)題： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1) 長(zhǎng)木板稍微傾斜的目的是 ，對(duì)傾斜角度的要求是：小 車無(wú)橡皮筋拉時(shí)恰能在木板上 ；實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車每次要被拉到 (選填“不同” 或“同一”)位置松手；改變橡皮筋彈力做功的辦法是靠增加系在小車上的 ． (2) 如圖所示是某次操作正確的情況下，在頻率為 50 Hz 的電源

3、下打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的一 條紙帶，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的 (填“A—F”或“F—I”)部分進(jìn) 行測(cè)量，速度大小為 m/s. I A B ~~C ~~D E F G H 1\ 牛T―,——— 4 , 單位： 0.67 0.96 1.20 1.39 1.48 1.52 1.52 1.52 cm (3) 用圖像法探究做功與物體速度變化的關(guān)系，分別試探畫出W與v、W與V2、W與 V3等間關(guān)系的圖像，找出圖像 的那一組，從而確定功與速度的關(guān)系. 考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條 橡皮筋作用下彈岀，沿

4、木板滑行的情形.這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W?當(dāng)我們把2條、 3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一 位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)岀． 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (1) 除了圖中的已給岀的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有 ． (2) 平衡摩擦后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速 度，應(yīng)選用紙帶的 部分進(jìn)行測(cè)量； (3) 下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第 2 次、第 3 次…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì) 應(yīng)的位置； 橡皮筋 做的功 10個(gè)間距 的距離x(m) 10個(gè)間距

5、的時(shí)間T(s) 小車獲得的速 度v n 小車速度的 平方V 2 n 第1次 W 0.200 0.2 第2次 0.280 0.2 第3次 0.300 0.2 第4次 0.400 0.2 第5次 0.450 0.2 (4)從理論上講，橡皮筋做的功W和物體速度v變化的關(guān)系應(yīng)是W - ，請(qǐng)你 n n n 根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作岀相應(yīng)的圖像驗(yàn)證理論的正確性． （2017?濰坊模擬）用圖1所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn). 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 J4 2.4 .

6、|( % 十4.4 4?4 , f 卜 *1* *1 A 單位:mm 3.2 , 3.2 「?2」 （1）若將木板水平放置，小車在橡皮筋作用下加速，當(dāng)小車剛好達(dá)到最大速度時(shí)，下列 說(shuō)法正確的是 （填寫選項(xiàng)前的字母標(biāo)號(hào)） A. 橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài) B. 橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) C. 小車恰好過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 D. 小車已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 （2）若將木板帶有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，利用小車沿斜面的重力分量消除掉阻力

7、的影響，再進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作，獲得實(shí)驗(yàn)所需的紙帶.在圖2兩條紙帶中，最符合實(shí)驗(yàn)事 實(shí)的是 （填寫紙帶下方的字母標(biāo)號(hào)） （3）若將一根橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。，兩條、三條…同樣的橡皮筋并在一起拉伸同 樣的長(zhǎng)度對(duì)小車做的功記為2W°、3W0…，計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的最大速度v,取Av2=v2-0, 橫坐標(biāo)以W0為單位，繪出Av2 W圖線，理論上是過(guò)原點(diǎn)的一條直線.但某次實(shí)驗(yàn)得到的 圖線卻不過(guò)原點(diǎn)，如圖 3 所示，造成這一偏差的原因是：在墊高木板帶有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端時(shí)， 木板的傾斜角度 （填“偏大”或“偏小” ） 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 5 (2017?江蘇)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與

8、物體動(dòng)能變化的關(guān) 系.小車的質(zhì)量為M=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交 流電． 0 1 2 3 4 5 6 7 H—*"1*—4* 4* 4* * H I 2.06 2.50 2.98 3.42 3.89 4.35 4.81 洋位：cm) (1) 掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀 察到 ． (2) 掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示.選擇某一點(diǎn)為O, —次每隔4 個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Ax,記錄在紙帶上.計(jì)算打出 各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速

9、度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)T”時(shí)小車的速度v1= m/s. (3) 將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80 m/s2,利用W=mgAx算出拉力對(duì)小 車做的功W利用Ek=*Mv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量AEk.計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表. W/X10-3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 △ E/X10-3 J k 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3的方格紙上作出AEk W圖像. k (4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，△ Ek總是略小于W.某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造 成的.用題中小車和鉤碼質(zhì)量的

10、數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F= 6 (2018.四川模擬)圖1為“探究合力功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置, 只改變重物的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次小車都從同一位置A由靜止釋放.請(qǐng)回答下列問(wèn)題: 0 A 圖1 圖2 光 電 門 拉力傳感器遮光條 重物B (1) 用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度d,其示數(shù)如圖2所示，則d= mm. (2) 平衡摩擦力時(shí)， (填“要”或“不要” )掛上重物． (3) 實(shí)驗(yàn)時(shí)， (填“需要”或“不需要” )滿足重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量 (包括拉力傳感器和遮光條)． (4) 設(shè)小車的總質(zhì)量M,重物的質(zhì)量m,遮光條通過(guò)光

11、電門的時(shí)間t,小車的位移L,拉 力傳感器的示數(shù)F,需要測(cè)量的物理量是： A．M、m、L、d B．F、M、L、d、t C．F、m、L、d、t D．F、M、L、d (5) 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),關(guān)系式 成立．(用測(cè)量的物理量表示) 7 某實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)探究“外力做功與小 車動(dòng)能變化的關(guān)系”.實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車?yán)剿杰壍赖腛位置由靜止釋放，在小車從O位置 運(yùn)動(dòng)到A位置過(guò)程中，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到了彈簧彈力與小車位移的關(guān)系圖線如圖(b)所示, 還得到了小車在A位置的速度大小vA；另外用電子秤測(cè)得小車(含位移傳感器發(fā)射器)的總 質(zhì)量 m. 力傳感器

12、 位移傳感器 (發(fā)射器) 位移傳感器 (接收器) —W o 圖(a) 軌道 回答下列問(wèn)題： (1) 由圖(b)可知：圖(a沖A位置到力傳感器的距離 傾“小于”“等于”或“大 于” )彈簧原長(zhǎng)； (2) 在小車從O位置運(yùn)動(dòng)到A位置過(guò)程中彈簧對(duì)小車所做的功W= ,小車的動(dòng) 能改變量AEk= ;(表達(dá)式用題中已知物理量的符號(hào)表示) (3) 甲同學(xué)在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，還補(bǔ)充了如下實(shí)驗(yàn)：將彈簧從小車上卸下，給小車一初 速度，讓小車從軌道右端向左端運(yùn)動(dòng)，利用位移傳感器和計(jì)算機(jī)得到小車的速度隨時(shí)間變

13、化 的圖線如圖(c)所示，則他要探究關(guān)系式 是否成立；(關(guān)系式用題中已知物理量的符 號(hào)表示) (4) 乙同學(xué)反思整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出了自己的方案：在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，小車不連接彈簧，將 圖(a沖軌道 傾“左”或“右”)端墊高至合適位置，讓小車在軌道上獲得一初速度 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)到的小車位移－時(shí)間圖線是 ，即表明軌道傾角調(diào)整到位， 再實(shí)施題中所述實(shí)驗(yàn)步驟，而無(wú)需做甲同學(xué)補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)． （2018?南昌一模）某同學(xué)設(shè)計(jì)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行“探究功與速 度的變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，斜槽傾斜部分可自由調(diào)節(jié)，將一木板豎直放置并固定，木板到斜槽 末端O的距離為s,使小球從斜槽上某點(diǎn)由靜止釋

14、放，小球從O點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)擊中木板時(shí) F落的高度為y. （1） 小球離開(kāi)O點(diǎn)的速度為 . （2） 為了測(cè)出小球與軌道之間的摩擦力所做的功，可將斜槽慢慢調(diào)節(jié)至小球能在斜槽上 做勻速直線運(yùn)動(dòng)，記下此時(shí)斜槽傾角為0,則小球與斜槽間的動(dòng)摩擦因數(shù)g= .取 斜面上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的水平距離為X,則小球在軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦 力做功為Wf= （小球與各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同）； （3）抬高斜槽，保持標(biāo)記點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離x不變，將小球在標(biāo)記點(diǎn)處?kù)o止滑下，多 次重復(fù)試驗(yàn)可以得出，小球從標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的過(guò)程中重力做功W與y的關(guān)系式應(yīng)為 （2018?安徽模擬）某同學(xué)設(shè)計(jì)

15、如圖所示裝置來(lái)探究 動(dòng)能定理．帶有水平部分的斜槽固定在地面上，斜槽面傾角為0，在 E點(diǎn)與水平部分平滑連接.水平部分高度為H,末端F點(diǎn)在水平地面 上的投影點(diǎn)記為O點(diǎn).O點(diǎn)右側(cè)鋪一張白紙，上面鋪上復(fù)寫紙以記錄 落點(diǎn)位置．先讓可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從斜槽面上的某一點(diǎn)釋放，恰好運(yùn)動(dòng)到 F 點(diǎn)，該釋放點(diǎn) 記為M點(diǎn).在斜槽上作出N、P、Q點(diǎn)，且MN=NP=PQ.然后分別讓滑塊從N點(diǎn)、P點(diǎn)、 Q點(diǎn)由靜止釋放落到水平地面白紙上的A「A2、A3點(diǎn).已知斜槽面各處粗糙程度相同.則 （1） 利用“倍增法”來(lái)探究動(dòng)能定理的過(guò)程中，斜槽面的傾角0,斜槽水平部分的高度H 是否必須測(cè)量 （填“是”或“否”）？在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，滿足OA] ：OA2 : OA3= ，動(dòng)能定理得到驗(yàn)證. （2） 若斜槽的傾角e,桌面高度h在實(shí)驗(yàn)前已被測(cè)定?有人想借助該裝置測(cè)定斜槽面與 滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩，必須要測(cè)定的物理量 . A. 滑塊質(zhì)量 B. 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 C. 釋放點(diǎn)到M點(diǎn)的距離x1 D. 滑塊落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x2