2018-2019學(xué)年高中物理 第07章 機(jī)械能守恒定律 專題7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系情景分組訓(xùn)練 新人教版必修2.doc

專題7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系【本節(jié)知識(shí)清單】1探究的目的是研究外力對(duì)物體 與物體 的關(guān)系2小車的末速度用來測(cè)量 。3本實(shí)驗(yàn)并不需要測(cè)量橡皮筋做功的具體值，只要保證各次實(shí)驗(yàn)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的 ，這樣做可以大大簡化操作4實(shí)驗(yàn)所選取的器材：平板、小車、橡皮筋、釘子、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、 、 。5在尋找功與速度變化的關(guān)系時(shí)，以橡皮筋的 為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，作出Wv曲線(即功速度曲線)分析這條曲線，得出橡皮筋的拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系【答案】1.做功；速度的變化 2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 3.倍數(shù) 4.交流電源；刻度尺 5.拉力所做的功W；小車的速度v【本節(jié)考點(diǎn)題組】【題組一】恒力做功與速度變化1.關(guān)于“探究恒力做功與動(dòng)能變化”的實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()A應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)繩與木板平行B應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)繩保持水平C平衡摩擦力時(shí)，若紙帶上打出的點(diǎn)越來越密，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角D平衡摩擦力時(shí)，若紙帶上打出的點(diǎn)越來越疏，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角【答案】AC2.在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中（裝置如圖甲）：下列說法哪一項(xiàng)是正確的 。（填選項(xiàng)前字母）A.平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上B.為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_m/s（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緾 0.6533.（2014天津理綜，9(2)）某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化關(guān)系，此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等，組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。若要完成實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些 。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行。他這樣做的目的是下列哪個(gè)A.避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)B.可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)D.可在平衡摩擦力后使繩 的拉力等于小車受的合力平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車的速度，在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法： 。他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做的功總是比小車動(dòng)能增量大一些，這一情況可能是下列哪些原因造成的A.在接通電源的同時(shí)釋放了小車B.小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力【答案】刻度尺、天平（包括砝碼）D可在小車上加適量的砝碼（或鉤碼）CD4. 傳感器是一種將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的檢測(cè)裝置，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的手搖環(huán)節(jié)；某物理課外活動(dòng)小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的動(dòng)能定理如圖甲所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測(cè)出拉力F；用位移傳感器測(cè)出小車的位移s和瞬時(shí)速度已知小車質(zhì)量為200g（1）某次實(shí)驗(yàn)得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示利用所得的F-s圖象，求出s=0.30m到0.52m過程中力F做功W=_J，此過程動(dòng)能的變化Ek=_J（保留2位有效數(shù)字）（2）下列情況中可減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是_（填選項(xiàng)前的字母，可能不止一個(gè)選項(xiàng)）A使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力B實(shí)驗(yàn)時(shí)要先平衡摩擦力C要使細(xì)繩與滑板表面平行【答案】 (1). 0.17 (2). 0.15 (3). BC5.某興趣小組想通過物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究“合外力做功和物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)開始前，他們提出了以下幾種猜想：W，Wv，Wv2他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個(gè)速度傳感器（用來測(cè)量物體每次通過Q點(diǎn)時(shí)的速度），每次實(shí)驗(yàn)，物體都從初始位置處由靜止釋放（1）該實(shí)驗(yàn)中是否需要測(cè)出物體的質(zhì)量（2）同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以表格來記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)其中L1L2L3L4，代表物體分別從不同高度處無初速釋放時(shí)初始位置到速度傳感器的距離，v1v2v3v4，表示物體每次通過Q點(diǎn)的速度實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234LL1L2L3L4vv1v2v3v4他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的Lv圖象，并得出結(jié)論Wv2他們的做法是否合適，你有什么好的建議？ （3）在此實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小 （填“會(huì)”或“不會(huì)”）影響探究出的結(jié)果【答案】（1）不需要（2）不合適，應(yīng)進(jìn)一步繪制Lv2圖象（3）不會(huì)6.某同學(xué)驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶遮光片的長方形滑塊，其總質(zhì)量為M，實(shí)驗(yàn)步驟如下：甲用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光片的寬度d；安裝好實(shí)驗(yàn)器材，給氣墊導(dǎo)軌接上氣源，然后讀出拉力傳感器的示數(shù)，記為F，同時(shí)從氣墊導(dǎo)軌刻度尺上讀出滑塊與光電門之間的距離L；剪斷細(xì)繩，讓滑塊滑向光電門，并記錄滑塊通過光電門的時(shí)間t；多次改變滑塊與光電門之間的距離，記錄相應(yīng)的L與t的值，結(jié)果如下表所示：12345L(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.43(104s2)1.481.952.412.923.39試分析下列問題：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片寬度d的測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則d_cm.乙(2)剪斷細(xì)繩后，滑塊開始加速下滑，則其受到的合外力為_(3)剪斷細(xì)繩后，在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過程中，合外力對(duì)滑塊、遮光片組成的系統(tǒng)做的功可表示為W_，動(dòng)能的增加量可表示為Ek_；若動(dòng)能定理成立，則在本實(shí)驗(yàn)中與L的關(guān)系式為_.【答案】:(1)1.00cm； (2)F; (3) FL ; ; .某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白紙、復(fù)寫紙。將小球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放，記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度H，并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球離開斜槽后的豎直位移yo改變小球在斜槽上的釋放位置，進(jìn)行多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：（1）在安裝斜槽時(shí)，應(yīng)注意；（2）已知斜槽傾角為，小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，木板與斜槽末端的水平距離為x，小球在離開斜槽后的豎直位移為y，不計(jì)小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過程中，若動(dòng)能定理成立則應(yīng)滿足的關(guān)系式是（3）若想利用圖像直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，最好應(yīng)以H為橫坐標(biāo)，以 為縱坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖。【答案】（1）使斜槽末端O點(diǎn)的切線水平.（2）（3）【解析】（1）由于是利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量小球到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，故應(yīng)使斜槽末端O點(diǎn)的切線水平.（2）小球從斜槽上滑下的過程中合力做功。小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，則小球到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，若，則有，可得。（3）由可以看出，H與y成反比，故由“化曲為直”的原則可知應(yīng)以為縱坐標(biāo)?！绢}組二】變力做功與速度變化1.關(guān)于“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述正確的是()A每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出【答案】D2.（2009安徽理綜，21，6分）探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所師，實(shí)驗(yàn)主要過程如下：（1）設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、；（2）分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求出小車的速度、；（3）作出草圖；（4）分析圖像。如果圖像是一條直線，表明；如果不是直線，可考慮是否存在、等關(guān)系。以下關(guān)于該試驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確，它是_。A本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行是實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為W，用2條、3條、橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W、。B小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜。C某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算。【答案】D 3某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)用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)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和_(選填“交流”或“直流”)電源(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是()A放開小車，能夠自由下滑即可B放開小車，能夠勻速下滑即可C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(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(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)【答案】(1)交流(2)D(3)B(4)GJ4.如圖所示，某同學(xué)在做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)小車在l條橡皮筋 的作用下沿木板滑行時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)用2條、3條橡皮筋重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)法使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋所做的功分別為2W、3W。（1）圖中電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是_V；（2）實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：長木板、小車、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、電源等，還缺少的測(cè)量工具是_；（3）圖中小車上有一固定小立柱，下圖給出了4種橡皮筋與小立柱的套接方式，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為最合理的套接方式是_；（4）在正確操作的情況下，某次所打的紙帶如圖所示。打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量橡皮筋做功后小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)下面所示的紙帶回答），小車獲得的速度是_m/s。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】220；刻度尺；A；GJ，0.655.探究“做功和物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，圖中是小車在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。小車實(shí)驗(yàn)中獲得的速度v，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)出，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W；實(shí)驗(yàn)時(shí)，將木板左端調(diào)整到適當(dāng)高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。請(qǐng)回答下列問題：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次多次實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問題：圖甲3.7mm2.34.95.97.27.27.27.26.7.圖乙（1）除了圖甲中已給出器材外，需要的器材還有：交流電源、_；（2）如圖乙中，是小車在某次運(yùn)動(dòng)過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一系列的點(diǎn)，打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，則小車離開橡皮筋后的速度為 m/s（保留兩位有效數(shù)字）(3) 將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車所做的功W和小車離開橡皮筋后的速度v，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)作圖，其中可能符合實(shí)際情況的是_ 【答案】（1）毫米刻度尺 （2）0.36 （3）AD6.為了探究合力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：木板左端固定著一個(gè)擋板，一根輕質(zhì)彈簧左端可以拴在擋板上，右端可以拴住一個(gè)滑塊，滑塊右端拴著一根細(xì)線，細(xì)線跨過木板右端的定滑輪，拴著一個(gè)重錘，重錘右側(cè)有一個(gè)遮光片，當(dāng)彈簧的長度為原長時(shí)，遮光片恰好處于光電門A處，光電門A和B分別連接計(jì)時(shí)器（圖中未畫出）。已知彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Epk(x)2，忽略滑輪摩擦及空氣阻力。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）簡述平衡摩擦力的方法：_。（2）在擋板和滑塊間連接好彈簧，保持木板傾角不變，將彈簧分別拉長x、2x、3x、4x、后，從靜止釋放滑塊，分別記下遮光片通過光電門A的時(shí)間t1、t2、t3、t4、。若將前3次實(shí)驗(yàn)中彈簧對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3，則W1W2W3_；（3）若以W為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)作圖，則得到的圖象近似是_（填“一條直線”或“一條曲線”）。（4）實(shí)驗(yàn)中， _（填“必須”或“可以不”）測(cè)量遮光片的寬度。_（填“必須”或“可以不”）測(cè)量滑塊和重錘的質(zhì)量。【答案】（1）先取下彈簧，將木板有滑輪一端墊起，調(diào)整木板傾角，直到向下輕推滑塊后，遮光片先后經(jīng)過光電門B與A的時(shí)間相等。（2）1：4：9（3）一條直線（4）可以不；可以不.在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)研究小組的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。木塊從A點(diǎn)靜止釋放后，在一根彈簧作用下彈出，沿足夠長的木板運(yùn)動(dòng)到B1點(diǎn)停下，O點(diǎn)為彈簧原長時(shí)所處的位置，測(cè)得OB1的距離為L1，并記錄此過程中彈簧對(duì)木塊做的功為W1。用完全相同的彈簧2根、3根并列在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，作出彈簧對(duì)木塊做功W與木塊停下的位置距O點(diǎn)的距離L的圖象如圖乙所示。請(qǐng)回答下列問題：（i）WL圖線為什么不通過原點(diǎn)？ 。（ii）彈簧被壓縮的長度LOA = cm。【答案】（1）由于木塊通過AO段時(shí)，摩擦力對(duì)木塊做了功或W不為總功。（2）3cm