《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題五 探究功與速度變化的關(guān)系學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題五 探究功與速度變化的關(guān)系學(xué)案（17頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 實(shí)驗(yàn)五　探究功與速度變化的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．通過實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系。 2．通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．不是直接測量對(duì)小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車做功W、2W、3W、…。 2．由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出，也可以用其他方法測出。這樣，進(jìn)行若干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)。 3．以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度v、v2、…為橫坐標(biāo)，作出W-v、W-v2、…曲線，分析這些曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。 三、

2、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、長木板(在兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、學(xué)生電源、導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、5條同規(guī)格的橡皮筋及毫米刻度尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．儀器安裝： (1)按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器安裝好。 (2)平衡摩擦力：在長木板有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直至小車上不掛橡皮筋時(shí)，輕推小車，紙帶打出的點(diǎn)間距均勻，即小車能做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。 2．測量與記錄： (1)先用1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 (2)用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡

3、皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。 (3)用3條、4條、…橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和速度，記入表格。 五、數(shù)據(jù)處理 1．求速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶，利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測出兩點(diǎn)間的距離，如紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離x，則v＝(其中T為打點(diǎn)周期)。 2．記數(shù)據(jù)：計(jì)算W、2W、3W、…時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值，填入表格。 3．作圖象：在坐標(biāo)紙上分別作出W-v和W-v2圖線，從中找出功與速度變化的關(guān)系。 4．得結(jié)論：從圖象分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系為W∝v2。 六、誤差分析 產(chǎn)生原因 減

4、小方法 橡皮筋的長度、粗細(xì)不同 選擇規(guī)格相同的橡皮條 摩擦力做功 平衡摩擦力適當(dāng) 小車速度的測量誤差 多次測量x，求平均值 七、注意事項(xiàng) 1．平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。 2．測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選對(duì)應(yīng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的那段紙帶。 3．橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值。 4．小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。 考點(diǎn)1　基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

5、[例1]　某同學(xué)現(xiàn)要用圖甲來“探究功與速度的關(guān)系”，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz，試分析下列問題： (1)完成下列部分實(shí)驗(yàn)步驟所缺的內(nèi)容： ①安裝好實(shí)驗(yàn)器材，開始小車先不掛鉤碼，需要對(duì)小車進(jìn)行____________的實(shí)驗(yàn)操作。 ②給小車掛上鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖乙是從多次實(shí)驗(yàn)中選出的一條紙帶置于一透明刻度尺上。在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D、E、F七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s，由圖乙讀得O到C點(diǎn)的位移為s3＝________cm。 ③由圖乙求出小車在各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小v1、v2、…、v5，則在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)小車的速度為v3＝________m/s。

6、 (2)由圖乙可知小車在此次實(shí)驗(yàn)時(shí)的加速度大小為a＝________m/s2。 (3)計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A、B、…、E時(shí)小車瞬時(shí)速度的平方 v、…、v，然后分別求出v、…、v與v的差值Δv、Δv、…、Δv，最后計(jì)算出小車通過sAB、sBC、…、sDE的位移時(shí)鉤碼重力對(duì)小車做的功W1、W2、…、W4，最后得到了如圖丙所示的Δv2-W圖象。 通過圖象可得到的結(jié)論是__________________________ ______________________________________________________。 (4)若圖線的斜率k＝18，則小車的質(zhì)量M＝________

7、kg(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 解析　(1)①本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)前首先要對(duì)小車進(jìn)行平衡摩擦力的操作。 ②sAB＝s2－s1＝1.65 cm，sBC＝s3－s2＝s3－3.20， sDE＝s5－s4＝2.25 cm，sEF＝s6－s5＝2.45 cm。 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律Δs＝aT2知 sBC－sAB＝sEF－sDE，代入數(shù)據(jù)得s3＝5.05 cm。 ③由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得 vC＝＝ cm/s≈0.49 m/s。 (2)由逐差法可得 a＝＝ cm/s2≈1.15 m/s2。 (3)合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化量。 (4)由動(dòng)能定理可得W＝M·Δv2，由此可知圖象的

8、斜率為k＝＝，由此可求出小車的質(zhì)量為M＝。代入數(shù)據(jù)可求出小車的質(zhì)量為M＝＝ kg＝0.111 kg。 答案　(1)①平衡摩擦力?、?.03～5.07(在這個(gè)范圍內(nèi)都對(duì))?、?.49　(2)1.15　(3)合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化量　(4)0.111 (1)為使橡皮筋的拉力所做的功為合外力對(duì)小車所做的功，必須平衡小車的摩擦力。 (2)利用小車拖著紙帶，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)則摩擦力才算被平衡，此操作一是可通過紙帶觀察小車是否勻速，二是可同時(shí)平衡紙帶運(yùn)動(dòng)所受的阻力。 (3)橡皮筋恢復(fù)原長時(shí)小車已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)利用紙帶上間距相等的部分計(jì)算小車速度。 (4)利用v＝計(jì)算小車

9、的速度，為減小測量誤差，所選的范圍應(yīng)盡量長些，如本題可選AE段求vC。 (5)注意刻度尺的精度、估讀及單位，注意對(duì)結(jié)果有效數(shù)字的要求。 某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(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，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)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出。 (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________電源(填“交流”或“直流”)。 (2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦阻力的作

10、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 答案　(1)交流　(2)D　(3)B 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源。 (2)小車受到重力、支持

11、力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分力與摩擦力平衡，而摩擦力包括紙帶受到的摩擦力和與長木板間的摩擦力，故選D。 (3)木板水平放置，小車受摩擦力作用，小車速度最大時(shí)，合力為零，即橡皮筋的拉力等于摩擦力，橡皮筋處于伸長狀態(tài)，未過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線，B正確。 考點(diǎn)2　　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也是以完成實(shí)驗(yàn)為目的，創(chuàng)新思路和驗(yàn)證牛頓第二定律的創(chuàng)新思路相似。 1．實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 (1)利用氣墊導(dǎo)軌替代長木板，摩擦阻力可以忽略不計(jì)，實(shí)驗(yàn)中不必再平衡滑塊的摩擦力。 (2)利用光電門測量滑塊運(yùn)動(dòng)的速度更準(zhǔn)確。 (3)利用力傳感器測量細(xì)繩的拉力更方便。 2．實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新

12、 (1)實(shí)驗(yàn)研究滑塊通過兩光電門之間的過程中合外力做功與動(dòng)能改變量的關(guān)系，研究對(duì)象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體。 (2)因用拉力傳感器直接測細(xì)繩拉力大小，故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 3．實(shí)驗(yàn)的遷移 也可利用驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證動(dòng)能定理或功與動(dòng)能的關(guān)系。 [例2]　為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功的關(guān)系”，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 第一步：把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連，重錘后連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，如

13、圖甲所示。 第二步：如圖乙所示，保持長木板的傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，打出的紙帶如圖丙所示。 請(qǐng)回答下列問題： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為Δt，根據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)的速度，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的速度vB＝________。 (2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，要測出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊____________(寫出物理量名稱及符號(hào)，只寫一個(gè)物理量)，合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)

14、式W合＝________。 (3)算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)的速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2-W圖象，可知該圖象是一條________________，根據(jù)圖象還可求得________________。 解析　(1)由打出的紙帶可知B點(diǎn)的速度為vB＝。 (2)設(shè)長木板的傾角為θ，滑塊與長木板間摩擦力為f，當(dāng)滑塊向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有Mgsinθ＝f＋mg；當(dāng)滑塊向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有F合＝Mgsinθ－f＝mg。由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x，由動(dòng)能定理可知W合＝ΔEk，即mgx＝ΔEk。

15、 (3)根據(jù)W合＝ΔEk＝Mv2可知v2-W圖象應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線，由直線的斜率k＝可求M。 答案　(1)　(2)下滑的位移x　mgx (3)過原點(diǎn)的直線　滑塊的質(zhì)量M (1)找出實(shí)驗(yàn)有哪些改進(jìn)，對(duì)比和原實(shí)驗(yàn)的不同，找出改進(jìn)存在的優(yōu)勢。 (2)近幾年高考考查“探究功與速度變化關(guān)系”，有時(shí)不用橡皮筋可以利用彈簧代替，還可以借助“探究功與速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，測定其他物理量，比如，動(dòng)摩擦因數(shù)、質(zhì)量、功率等問題。 (2017·廣州模擬)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究功與速率變化關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容： (1)用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤

16、的質(zhì)量m0；用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用米尺測量兩光電門之間的距離s。 (2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等。 (3)取下細(xì)線和砝碼盤，記下________(填寫相應(yīng)物理量及其符號(hào))。 (4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB。 (5)步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合＝________，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝________

17、________________________(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g)，比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系。 (6)重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)～(5)步驟。 (7)本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________。 A．盡量減小兩光電門間的距離s B．調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行 C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 答案　(1)0.520　(3)砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m (5)(m＋m0)gs　M2－M2　(7)B 解析　(1)由于游標(biāo)卡尺是20分度，所測遮光片的寬度應(yīng)是主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺兩讀數(shù)之和，即5 m

18、m＋4×0.05 mm＝5.20 mm＝0.520 cm。 (3)在砝碼盤中放入適量砝碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等，這一步的目的是使取下細(xì)線和砝碼盤后小車運(yùn)動(dòng)所受合外力等于砝碼和砝碼盤的重力(m＋m0)g，所以當(dāng)取下細(xì)線和砝碼盤時(shí)，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m。 (5)小車從光電門A下滑至光電門B過程中合外力做的總功W合＝(m＋m0)gs，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝M2－M2，比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系。 (7)盡量減小兩光電門間的距離s，會(huì)增大誤差，A錯(cuò)誤；調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行，這樣細(xì)線拉力等于小車做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合

19、外力，有利于減小誤差，B正確；本實(shí)驗(yàn)沒有用砝碼和砝碼盤的重力代替細(xì)線的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，C錯(cuò)誤。 1．(2017·湖南四校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推小車，最終得到如圖甲所示的紙帶，這樣做的目的是_________________________ _______________________________________________。 (2)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并

20、不都是均勻分布的，為了計(jì)算小車獲得的速度，應(yīng)選用圖乙紙帶的________(填“A～F”或“F～I(xiàn)”)部分。 (3)小車在一條橡皮筋的作用下由某位置靜止彈出，沿木板滑行，當(dāng)小車的速度最大時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為W。再用完全相同的2條、3條、…、n條橡皮筋作用于小車上，每次在________(填“相同”或“不相同”)的位置由靜止釋放小車，使橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W、3W、…、nW。 (4)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3、…、vn，作出W-v圖象。則下列符合實(shí)際的圖象是________(填字母序號(hào))。 答案　(1)平衡摩擦力　(2)F～I(xiàn)　(

21、3)相同　(4)D 解析　(1)紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻，說明小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是平衡摩擦力。 (2)紙帶在橡皮筋的拉力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，橡皮筋做功完畢后，小車的速度達(dá)到最大，之后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度即為該過程中小車的最大速度，故為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶上點(diǎn)跡均勻分布的部分測量，即F～I(xiàn)。 (3)橡皮筋的拉力為變力，采用倍增法增加功，使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，當(dāng)小車的速度最大時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為W；再用完全相同的2條、3條、…、n條橡皮筋作用于小車上，每次由靜止釋放小車時(shí)橡皮筋的伸長量都相同，使橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W、3W、…

22、、nW，所以每次應(yīng)在相同的位置由靜止釋放小車。 (4)功與速度的平方相對(duì)應(yīng)，所以圖象應(yīng)為D。 2．(2017·北京高考)如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 圖1 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．直流電源 B．交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是______(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．把長木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且________(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下，輕推一下小車。若

23、小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B．計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……如圖2所示。 圖2 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W＝______，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v＝________。 (4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得

24、v2隨W變化的表達(dá)式為________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是________。 圖3 (5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是________。 答案　(1)B　(2)A　B　(3)mgx2　　(4)v2＝4.7W(4.5W～5.0W均認(rèn)為正確)　質(zhì)量　(5)A 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交變電流，故應(yīng)選B。 (2)平衡摩擦力和其他阻力時(shí)采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力

25、包含了打點(diǎn)時(shí)振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。 (3)由做功公式知：W＝mgx2；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度知，B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，即vB＝。 (4)根據(jù)圖線，關(guān)系式寫為v2＝kW＋b，在直線上取兩點(diǎn)，如(1.4×10－2,0.07)(8×10－2,0.38)，代入上式，解得k≈4.7，b≈0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫為v2＝4.7W。把功的單位用基本單位表示，J＝N·m＝kg·m2·s－2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg－1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。 (5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于

26、小車質(zhì)量M，則繩子對(duì)小車的拉力F實(shí)際不等于重物的重力， 由mg＝(M＋m)a和F＝Ma 知F＝mg， 由動(dòng)能定理得：Fx＝Mv2－0即mgx＝Mv2， 而W＝mgx，代入整理可得v2＝W， 則實(shí)際v2-W圖線的斜率k＝不變，所以v2-W圖線是一條過原點(diǎn)的直線，選項(xiàng)A正確。 3．(2014·天津高考)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)能變化的關(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。 (1)若要完成該實(shí)驗(yàn)，必

27、需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些________。 (2)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的哪個(gè)________(填字母代號(hào))。 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細(xì)繩拉力等于小車受的合力 (3)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)解決方法：_____________________________

28、____________________ ____________________________________________________________________________________________。 (4)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)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號(hào))。 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　(1)刻度尺、天平(包括砝碼)　(2

29、)D (3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)　(4)CD 解析　(1)實(shí)驗(yàn)要通過紙帶測速度，需要刻度尺，要分析動(dòng)能的變化，必須要測出小車的質(zhì)量，因此還需要天平。 (2)實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)繩與木板平行，可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力，如果不平行，細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改變了摩擦力就不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力，D正確。 (3)在所掛鉤碼個(gè)數(shù)不變的情況下，要減小小車運(yùn)動(dòng)的加速度，可以增大小車的質(zhì)量，即可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)。 (4)如果用鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，發(fā)現(xiàn)拉力做的功總比小車動(dòng)能的增量大，原因可能是阻力未被完全平

30、衡掉，因此拉力做功一部分用來增大小車動(dòng)能，一部分用來克服阻力做功；也可能是鉤碼做加速運(yùn)動(dòng)，因此細(xì)繩的拉力小于鉤碼的重力，鉤碼的重力做的功大于細(xì)繩的拉力做的功，即大于小車動(dòng)能的增量，C、D正確。 4．(2017·深圳模擬)某同學(xué)用如圖1所示裝置來探究“功與速度變化關(guān)系”，得到一條如圖2所示的紙帶，O點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)，并在紙帶清晰段依次標(biāo)記了A、B、C三個(gè)點(diǎn)，用毫米刻度尺測得各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖，重物質(zhì)量m＝1.00 kg。 (1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)選擇以下哪種電源________。 A．4～6 V、50 Hz交流電源 B．220 V、50 Hz交流電源 (2)從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物的重力做

31、功WG＝________J，動(dòng)能的增加量ΔEk＝________J。(g取10 m/s2，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 答案　(1)B　(2)7.78　7.59 解析　(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220 V、50 Hz的交流電源，B正確。 (2)從O點(diǎn)到B點(diǎn)，重物的重力做功 WG＝mgh＝1.00×10×0.7776 J≈7.78 J B點(diǎn)的速度 vB＝＝ m/s＝3.895 m/s， B點(diǎn)的動(dòng)能EkB＝mv≈7.59 J 動(dòng)能的增加量ΔEk＝EkB－0＝7.59 J。 5．某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置進(jìn)行“探究功與速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．掛上鉤碼，調(diào)節(jié)長木板的傾角，

32、輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)； B．打開速度傳感器，取下輕繩和鉤碼，保持A中調(diào)節(jié)好的長木板傾角不變，讓小車從長木板頂端靜止下滑，分別記錄小車通過速度傳感器1和速度傳感器2時(shí)的速度大小v1和v2； C．重新掛上細(xì)繩和鉤碼，改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)A到B的步驟。 回答下列問題： (1)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，長木板表面粗糙對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響？________(填“是”或“否”)。 (2)若要驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式，還需測量的物理量有________。 A．懸掛鉤碼的總質(zhì)量m B．長木板的傾角θ C．兩傳感器間的距離l D．小車的質(zhì)量M (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測的物理量，動(dòng)能定

33、理的表達(dá)式為：__________________________________________________________________________________________。(重力加速度為g) 答案　(1)否　(2)ACD　(3)mgl＝M(v－v) 解析　小車在重力、斜面彈力、摩擦力、細(xì)線拉力作用下處于平衡狀態(tài)，撤去鉤碼后小車的合外力大小等于鉤碼的重力大小，所以長木板表面粗糙對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響。需要測量的物理量有A、C、D。在撤去鉤碼后小車受合外力大小等于鉤碼重力mg。由動(dòng)能定理可得mgl＝Mv－Mv＝M(v－v)。 6．(2017·溫州模擬)如圖甲所示，某同學(xué)在

34、做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)小車在1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)圖甲中電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是________V的交流電。 (2)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：長木板、小車、橡皮筋、電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、電源等，還缺少的測量工具是________。 (3)圖甲中小車上有一固定小立柱，如圖乙中給出了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，某次實(shí)驗(yàn)所打的紙帶如圖丙所示。打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻

35、的，為了測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)行測量(根據(jù)紙帶中字母回答)，小車獲得的速度是________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案　(1)220　(2)刻度尺　(3)A　(4)GJ　0.65 解析　(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V的交流電。 (2)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測量兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，因此還需要的器材是刻度尺。 (3)橡皮筋最合理的套接方式是A，以A的方式套接釋放小車后，橡皮筋不會(huì)影響小車的運(yùn)動(dòng)。 (4)由圖丙的紙帶可知，GJ部分每兩點(diǎn)間的距離相等，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)選用紙帶的GJ部分；小車獲得的速度v＝＝＝0.65 m/s。 17