(通用版)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第32課時(shí) 探究動(dòng)能定理(實(shí)驗(yàn)增分課)講義(含解析).doc
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第32課時(shí) 探究動(dòng)能定理(實(shí)驗(yàn)增分課) 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.通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,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.改變功的大小:采用實(shí)驗(yàn)原理圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,用1條、2條、3條、…規(guī)格相同的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢糜伸o止釋放,橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功依次為W、2W、3W、…。 2.確定速度的大?。盒≤嚝@得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出。 3.尋找功與速度變化的關(guān)系:以W為縱坐標(biāo),v或v2為橫坐標(biāo),作出Wv或Wv2圖像。分析圖像,得出橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。 三、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、薄物塊、長(zhǎng)木板(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)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、若干條等長(zhǎng)的橡皮筋、毫米刻度尺。 謹(jǐn)記部分器材用途 薄物塊 前后移動(dòng),平衡小車受到的摩擦力 橡皮筋 使小車獲得速度,把彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.按原理圖將儀器安裝好。 2.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一薄物塊,反復(fù)移動(dòng)薄物塊的位置,直至小車上不掛橡皮筋時(shí),輕推小車,使紙帶打出的點(diǎn)間距均勻?yàn)橹?,即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。 3.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(cè)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。 4.用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W,測(cè)出小車獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格。 5.用3條、4條、…橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測(cè)出功和速度,記入表格。 五、數(shù)據(jù)處理 1.求小車速度 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(cè)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.計(jì)算W、2W、3W、…時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值,填入下面表格。 W 2W 3W 4W 5W v v2 3.作圖像 在坐標(biāo)紙上分別作出 Wv 和 Wv2 圖線,從中找出功與速度變化的關(guān)系。 六、誤差分析 1.誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。 2.沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大也會(huì)造成誤差。 3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。 七、注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力時(shí),將木板一端墊高,使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。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做勻速運(yùn)動(dòng),找到一個(gè)合適的傾角。 2.測(cè)小車速度時(shí),應(yīng)選紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分,即選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的部分。 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。 考法一 實(shí)驗(yàn)原理與操作 1.(2019溫州模擬)如圖1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1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(zhǎng)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(cè)量工具是________。 (3)圖1中小車上有一固定立柱,圖2中給出了4種橡皮筋與立柱的套接方式,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3所示(電源頻率為50 Hz)。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________(選填“AJ”“AG”或“GJ”)部分進(jìn)行測(cè)量,小車獲得的速度是________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 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(cè)量?jī)捎?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)由題圖3的紙帶可知,GJ部分每?jī)牲c(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== m/s=0.65 m/s。 答案:(1)220 (2)刻度尺 (3)A (4)GJ 0.65 2.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中,該小組同學(xué)把砂和砂桶受到的總重力作為小車受到的合外力。 (1)為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小,在實(shí)驗(yàn)操作中,下列做法必要的是________。 A.實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作 B.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要先釋放小車,后接通電源 C.在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近越好 D.在實(shí)驗(yàn)過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外,還需要的測(cè)量?jī)x器有______________________。 (3)如圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來(lái)探究“動(dòng)能定理”。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,重力加速度為g,圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測(cè)量的物理量,另外,小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的總質(zhì)量為m。該實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果是________________(用題中給出的字母表示)。 解析:(1)實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作,以保證小車所受合外力恰好是細(xì)線的拉力,故A正確;實(shí)驗(yàn)操作時(shí),若先釋放小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,由于小車運(yùn)動(dòng)較快,可能打出來(lái)的點(diǎn)很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,故B錯(cuò)誤;在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近測(cè)量誤差越大,故C錯(cuò)誤;在實(shí)驗(yàn)過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,這樣才能使砂和砂桶受到的總重力近似等于細(xì)線對(duì)小車的拉力,故D正確。 (2)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是驗(yàn)證砂桶和砂受到的總重力做的功等于小車動(dòng)能的增加量,所以要測(cè)砂和砂桶的總質(zhì)量、小車的質(zhì)量,還要測(cè)紙帶上各點(diǎn)的距離來(lái)求速度,所以還需要的器材應(yīng)有天平和刻度尺。 (3)由題圖乙可知A點(diǎn)的速度為:v1=,B點(diǎn)的速度為:v2=,所以動(dòng)能變化量為:ΔEk=Mv22-Mv12=,而砂和砂桶受到的總重力做的功為:WG=mgx,要探究動(dòng)能定理的表達(dá)式為:mgx=。 答案:(1)AD (2)刻度尺、天平 (3)mgx= 本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是正確求出合外力做的功和動(dòng)能的變化,因此在實(shí)驗(yàn)操作過程中,應(yīng)注意平衡摩擦力并使砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,這樣才能使誤差盡量減小。 考法二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析 3.(2019廊坊模擬)“探究合力做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。用1條橡皮筋時(shí)對(duì)小車做的功記為W0,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),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致,橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、…。實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶求出。 (1)木板水平放置,小車在橡皮筋作用下運(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.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) B.橡皮筋恰好恢復(fù)原長(zhǎng) C.小車緊靠著打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D.小車已超過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 (2)如圖乙所示是某次操作正確且電源頻率為50 Hz的情況下,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________(選填“A~F”或“F~I(xiàn)”)部分進(jìn)行測(cè)量,速度大小為________m/s。 (3)通過該實(shí)驗(yàn)的正確操作和正確處理數(shù)據(jù),應(yīng)該得出合力做的功W和物體速度v變化的關(guān)系是________(用字母表示)。 解析:(1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于小車所受的合力,橡皮筋做功完畢,小車的速度最大。若不進(jìn)行平衡摩擦力操作,則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時(shí),小車速度最大,由題意知木板水平放置,顯然沒有進(jìn)行平衡摩擦力的操作,因此當(dāng)小車的速度最大時(shí),橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài),故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,A正確。 (2)小車在橡皮筋的作用下先做加速運(yùn)動(dòng),橡皮筋做功完畢,則速度達(dá)到最大,此后做勻速運(yùn)動(dòng),因此勻速時(shí)的速度即為該過程中的最大速度,故為了測(cè)量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶點(diǎn)距均勻的部分進(jìn)行測(cè)量,即F~I(xiàn)部分,所以速度大小為v= m/s=0.76 m/s。 (3)由動(dòng)能定理知,合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量,所以W與v2成正比,即W∝v2。 答案:(1)A (2)F~I(xiàn) 0.76 (3)W∝v2 4.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究合力做的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),他通過成倍增加位移的方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。方法如下:將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn),用重物通過細(xì)線拉小車,保持小車(帶遮光條)和重物的質(zhì)量不變,通過改變小車釋放點(diǎn)到光電門的距離進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要求小車都由靜止釋放。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d,示數(shù)如圖乙所示,則d=________cm。 (2)如果每次實(shí)驗(yàn)時(shí)遮光條通過光電門的時(shí)間為t,小車到光電門的距離為s,通過描點(diǎn)作出線性圖像來(lái)反映合力做的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系,則所作圖像關(guān)系是________時(shí)才能符合實(shí)驗(yàn)要求。 A.st B.st2 C.st-1 D.st-2 (3)下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是________。 A.調(diào)整軌道的傾角,在未掛重物時(shí)使小車能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng) B.必須滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C.必須保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)開始釋放 解析:(1)由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知,示數(shù)為10 mm+0.0515 mm=10.75 mm=1.075 cm。 (2)由題意可知,該同學(xué)是通過成倍改變位移來(lái)改變做功的,設(shè)小車所受的合力為F,對(duì)小車,有Fs=m2,即有s∝,D正確。 (3)由(2)可知,公式中的F是指小車所受到的合力,而且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持不變,所以在該實(shí)驗(yàn)中不需要平衡摩擦力;同理可知,重物與小車質(zhì)量的大小關(guān)系也不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響;若小車釋放速度不為0,則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,選項(xiàng)C正確。 答案:(1)1.075 (2)D (3)C 5.(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(zhǎng)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)。 (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(zhǎng)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(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……,如圖2所示。 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v2W圖像。由此圖像可得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________。 (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v2W關(guān)系的是________。 解析:(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是交流電源,故B正確。 (2)實(shí)驗(yàn)中,平衡摩擦力和其他阻力時(shí),應(yīng)先不掛重物,把長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高,在小車后面掛上紙帶,接通電源,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下,輕推一下小車,給小車一個(gè)初速度,若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng),則表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 (3)實(shí)驗(yàn)中,可認(rèn)為小車所受的拉力F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=Fx2=mgx2。在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度,故v==。 (4)根據(jù)題圖3,關(guān)系式寫為v2=kW+b,在直線上取兩點(diǎn),如(1.410-2,0.07)、(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=Nm=kgm2s-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)小于小車質(zhì)量M,則繩子對(duì)小車的拉力實(shí)際不等于重物所受的重力,由mg=(M+m)a和F=Ma,知F=mg,由動(dòng)能定理得Fx=Mv2,v2=x=x,而W=mgx,則實(shí)際v2W圖線的斜率k=,重物質(zhì)量m與小車質(zhì)量M不變,速度雖然增大,但斜率不變,選項(xiàng)A正確。 答案:(1)B (2)A B (3)mgx2 (4)v2=4.7W(4.5W~5.0W均可) 質(zhì)量 (5)A [例1] (2016全國(guó)卷Ⅱ)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。 (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟: ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號(hào))。 (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為________ m/s。比較兩紙帶可知,________(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 [三步化“新”為“熟”] 1.分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄枯p彈簧的彈性勢(shì)能。 2.確定實(shí)驗(yàn)原理:被壓縮的彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物塊的動(dòng)能,測(cè)出物塊的動(dòng)能即為彈簧的彈性勢(shì)能。 3.制定數(shù)據(jù)處理方案:彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過程中,物塊的速度增加,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出物塊的速度,再根據(jù)動(dòng)能定理求出彈簧的彈性勢(shì)能。 [解析] (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先向左推物塊使彈簧壓縮,測(cè)量出彈簧壓縮量,然后把紙帶向左拉直,先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后,再松手釋放物塊,故正確的操作順序是④、①、③、②。 (2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),由M紙帶可知物塊脫離彈簧時(shí)的速度v== m/s≈1.29 m/s。比較M、L兩紙帶,物塊脫離彈簧后在相同時(shí)間內(nèi)的位移M的比L的大,則M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊在脫離彈簧后的速度大,即M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 [答案] (1)④①③② (2)1.29 M [例2] 測(cè)量滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中所受的合外力是探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)要解決的一個(gè)重要問題。為此某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案: A.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,滑塊后面連接紙帶,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(頻率為50 Hz)。細(xì)繩一端連在滑塊上,另一端通過光滑的輕質(zhì)定滑輪掛上鉤碼,用墊塊將長(zhǎng)木板固定有定滑輪的一端墊起。調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角,打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后輕推滑塊,使滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng); B.保持長(zhǎng)木板的傾角不變,取下細(xì)繩和鉤碼,打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,讓滑塊只拖著紙帶沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 請(qǐng)回答下列問題: (1)滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是________。 (2)滑塊在勻加速下滑過程中所受的合外力大小________(選填“大于”“等于”或“小于”)鉤碼所受的重力大小。 (3)當(dāng)滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),某同學(xué)打出的一條紙帶如圖乙所示,用刻度尺測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0的距離分別為3.15 cm、12.40 cm、27.70 cm、49.05 cm。由此可得滑塊的加速度為________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)若滑塊質(zhì)量為m0、鉤碼質(zhì)量為m,當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下1、3點(diǎn)時(shí)滑塊的速度分別為v1和v2,1、3兩點(diǎn)之間距離為s,重力加速度為g,該實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式是____________________。(用相應(yīng)的符號(hào)表示) [三步化“新”為“熟”] 1.分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縿?dòng)能定理。 2.確定實(shí)驗(yàn)原理:滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合外力為零,因此去掉鉤碼后滑塊所受合外力等于鉤碼所受的重力,根據(jù)動(dòng)能定理,合外力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化。 3.制定數(shù)據(jù)處理方案:滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡,當(dāng)去掉細(xì)繩拉力時(shí),所受合外力大小等于細(xì)繩拉力,且方向相反,測(cè)出滑塊的位移和初、末位置的速度,探究拉力做的功和滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系。 [解析] (1)此實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力后,確定滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是等間距(或均勻)的。 (2)由題意滑塊在鉤碼作用下做勻速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)力的合成可知,當(dāng)去掉鉤碼后滑塊所受的合外力大小等于鉤碼所受的重力大小。 (3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過程,在相等時(shí)間內(nèi)走過的位移差是一個(gè)定值可得 a=10-2 m/s2≈6.06 m/s2。 (4)根據(jù)(2)可得滑塊受到的合外力所做的功為mgs,而1、3兩點(diǎn)的動(dòng)能差為m0v22- m0v12,所以該實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式為mgs=m0v22-m0v12。 [答案] (1)等間距(或均勻)的 (2)等于 (3)6.06 (4)mgs=m0v22-m0v12 [創(chuàng)新角度歸納] 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 (1)運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定小物塊離開C點(diǎn)時(shí)的速度并計(jì)算動(dòng)能 (2)利用動(dòng)能定理確定摩擦力做功及動(dòng)摩擦因數(shù) 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 (1)利用光電門和遮光片的寬度確定小車經(jīng)過A、B兩點(diǎn)的速度 (2)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),砝碼盤和砝碼所受的重力即為不掛砝碼盤時(shí)小車所受的合外力 實(shí)驗(yàn)過程的創(chuàng)新 (1)小球由O點(diǎn)平拋的初速度由下落高度y和水平位移x決定 (2)小球由不同高度下滑,平拋的水平位移不同,作出對(duì)應(yīng)關(guān)系圖線(直線)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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- 通用版2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第32課時(shí) 探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)增分課講義含解析 通用版 2020 高考 物理 一輪 復(fù)習(xí) 第五 32 課時(shí) 探究 動(dòng)能 定理 實(shí)驗(yàn) 增分課 講義 解析
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