實驗 探究動能定理

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1、實驗 探究動能定理 考點一 實驗原理與操作 在用如圖所示的裝置做“探究功與 速度變化的關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是 () 廠—接電源 M Qi// o o 打點計時器 橡皮筋 A.為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時 器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動 B?為簡便起見，每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣 C. 可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D. 可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值 E. 實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源 F. 通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速

2、度 G.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 如圖所示，用橡皮筋拉動小車的裝置，探究做功與物體速度變化的關(guān)系，回 答下面問題： 打點計時器 (1) 長木板稍微傾斜的目的是 ，對傾斜角度的要求是：小 車無橡皮筋拉時恰能在木板上 ；實驗時，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、下打點計時器記錄的一 條紙帶，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的 (填“A—F”或“F—I”)部分進 行測量，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. 考點二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 如圖所示，是某研究性學習小組做探究動能定理的實驗，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，橡皮筋對小車做的功記為W?當我們把2條、 3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一 位置釋放．小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測岀． 打點計時器 (1) 除了圖中的已給岀的實驗器材外，還需要的器材有 ． (2) 平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速 度，應(yīng)選用紙帶的 部分進行測量； (3) 下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第 2 次、第 3 次…實驗中橡皮筋做的功填寫在對 應(yīng)的位置； 橡皮筋 做的功 10個間距 的距離x(m) 10個間距

5、的時間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 - ，請你 n n n 根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標系中作岀相應(yīng)的圖像驗證理論的正確性． （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”實驗. 打點計時器 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，當小車剛好達到最大速度時，下列 說法正確的是 （填寫選項前的字母標號） A. 橡皮筋處于原長狀態(tài) B. 橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C. 小車恰好過兩個鐵釘?shù)倪B線 D. 小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 （2）若將木板帶有打點計時器的一端適當墊高，利用小車沿斜面的重力分量消除掉阻力

7、的影響，再進行正確的實驗操作，獲得實驗所需的紙帶.在圖2兩條紙帶中，最符合實驗事 實的是 （填寫紙帶下方的字母標號） （3）若將一根橡皮筋對小車做的功記為W。，兩條、三條…同樣的橡皮筋并在一起拉伸同 樣的長度對小車做的功記為2W°、3W0…，計算出小車對應(yīng)的最大速度v,取Av2=v2-0, 橫坐標以W0為單位，繪出Av2 W圖線，理論上是過原點的一條直線.但某次實驗得到的 圖線卻不過原點，如圖 3 所示，造成這一偏差的原因是：在墊高木板帶有打點計時器一端時， 木板的傾斜角度 （填“偏大”或“偏小” ） 考點三 實驗拓展與創(chuàng)新 5 (2017?江蘇)利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與

8、物體動能變化的關(guān) 系.小車的質(zhì)量為M=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點計時器的電源為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，按實驗要求打出的一條紙帶如圖2所示.選擇某一點為O, —次每隔4 個計時點取一個計數(shù)點.用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離Ax,記錄在紙帶上.計算打出 各計數(shù)點時小車的速

9、度v,其中打出計數(shù)點T”時小車的速度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算出拉力對小 車做的功W利用Ek=*Mv2算出小車動能，并求出動能的變化量AEk.計算結(jié)果見下表. 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) 實驗結(jié)果表明，△ Ek總是略小于W.某同學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際拉力F= 6 (2018.四川模擬)圖1為“探究合力功與物體動能變化的關(guān)系”的實驗裝置, 只改變重物的質(zhì)量進行多次實驗，每次小車都從同一位置A由靜止釋放.請回答下列問題: 0 A 圖1 圖2 光 電 門 拉力傳感器遮光條 重物B (1) 用螺旋測微器測量遮光條的寬度d,其示數(shù)如圖2所示，則d= mm. (2) 平衡摩擦力時， (填“要”或“不要” )掛上重物． (3) 實驗時， (填“需要”或“不需要” )滿足重物的總質(zhì)量遠小于小車的總質(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,遮光條通過光

11、電門的時間t,小車的位移L,拉 力傳感器的示數(shù)F,需要測量的物理量是： A．M、m、L、d B．F、M、L、d、t C．F、m、L、d、t D．F、M、L、d (5) 在實驗誤差允許范圍內(nèi),關(guān)系式 成立．(用測量的物理量表示) 7 某實驗小組利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)探究“外力做功與小 車動能變化的關(guān)系”.實驗時將小車拉到水平軌道的O位置由靜止釋放，在小車從O位置 運動到A位置過程中，經(jīng)計算機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； (2) 在小車從O位置運動到A位置過程中彈簧對小車所做的功W= ,小車的動 能改變量AEk= ;(表達式用題中已知物理量的符號表示) (3) 甲同學在分析實驗數(shù)據(jù)后，還補充了如下實驗：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動，利用位移傳感器和計算機得到小車的速度隨時間變

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 號表示) (4) 乙同學反思整個實驗過程提出了自己的方案：在實驗開始時，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 開始運動，若計算機監(jiān)測到的小車位移－時間圖線是 ，即表明軌道傾角調(diào)整到位， 再實施題中所述實驗步驟，而無需做甲同學補充的實驗． （2018?南昌一模）某同學設(shè)計利用如圖所示的實驗裝置來進行“探究功與速 度的變化關(guān)系”的實驗，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由靜止釋

14、放，小球從O點做平拋運動擊中木板時 F落的高度為y. （1） 小球離開O點的速度為 . （2） 為了測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 做勻速直線運動，記下此時斜槽傾角為0,則小球與斜槽間的動摩擦因數(shù)g= .取 斜面上某點為標記點，標記點到O點的水平距離為X,則小球在軌道上運動過程中克服摩擦 力做功為Wf= （小球與各接觸面間動摩擦因數(shù)相同）； （3）抬高斜槽，保持標記點與O點的水平距離x不變，將小球在標記點處靜止滑下，多 次重復試驗可以得出，小球從標記點到O點的過程中重力做功W與y的關(guān)系式應(yīng)為 （2018?安徽模擬）某同學設(shè)計

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