55探究動能定理答案

1、3. 實驗數(shù)據(jù)處理及分析：(1) 觀察法：當(dāng)橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律。(2) 圖像法：在坐標(biāo)紙上畫出不一z;或W-v圖線(肥，以一根橡皮筋做的功為單位)。4. 實驗結(jié)論：從圖像可知做功與物體速度變化的關(guān)系為Wvo六、注意事項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，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角。2. 測小車速度時，紙帶上的點應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的。3. 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對小車做的功以一

2、條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值。4. 小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點多一些。七、誤差分析1. 誤差的主要來源是橡皮筋的長度、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傾角過大。3. 利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差。1在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖甲)：(1) 下列說法哪一項是正確的 ()A. 平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細(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. 實驗時，應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放(2) 圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取0、A. B、C計

3、數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz,則打B點時小車的瞬時速度大小為m/s(保留三位有效數(shù)字)。小車紙帶次廬計時器小滑虹單位:cm甲乙解析平衡摩擦力的原理就是在沒有拉力的情況下調(diào)整斜面傾角，使 =tan 9, A錯；為減小系統(tǒng)誤差應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，B錯；實驗時使小車靠近打點計時器能充分利用紙帶，由靜止釋放Co 據(jù)卷=券 =0.653則后面點測出的動能即等于該過程的動能變化量，便于利用實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行探究，故選m/s，可得打月點時小車的瞬時速度。實驗五探究動能定理一、實驗?zāi)康?. 探究外力做功與物體速度的關(guān)系。2. 通過分析論證和實驗探究的過程，培養(yǎng)實驗探究能力和創(chuàng)新精神。二、

4、實驗原理1. 不是直接測量對小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對小車做功不、2W.3以 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計時器測出，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)。W-3. 以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度#、/.? ?為橫坐標(biāo)，作出 W-V.鏟曲線，分析這些曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。三、實驗器材小車（前面帶小鉤）、長木板（兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘）、打點計時器及紙帶、學(xué)生電源及 導(dǎo)線（使 用電火花計時器時不用學(xué)生電源）、5? 6條相同的橡皮筋、刻度尺。四、實驗步驟1. 按

5、圖所示將實驗儀器安裝好。2. 平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一）塊木板，反復(fù)移動木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時，紙帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止。3. 分別用1條、2條、3條、4條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度都與第一次相同。這時橡皮筋對小車做的功分別為W. 2W. 3?標(biāo)記好每次實驗得到的紙帶。五、數(shù)據(jù)處理Al A2 人 3圖實一 521. 測量小車的速度：實驗獲得如圖實一 52所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系 需要測量彈力做功結(jié)束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度。應(yīng)在紙帶上測量的物理量是（用字母表示）：& &間的距離x,小車速度的表達(dá)

6、式為（用測量的物理量表示為打點計時器的時間間隔）。2. 實驗數(shù)據(jù)記錄：橡皮筋條數(shù)位移x/m時間t/s速度r(m-s-1)速度平方A2（m2_s-2）帶的部分進(jìn)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v橡皮筋做的功10個間距的距離 x(m)10個間距的時間b(s)小車獲得的速度S小車速度的平方。.2W0.2000.2揺2*0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4) 從理論上講，橡皮筋做的功仍和物體速度。變化的關(guān)系應(yīng)是仍8，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖實一 59所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗證理論的

7、正確性。卜 t T -ri iF 釘-寧-rs-rr t r r-Uli 、” r-L rI 亠 j4 -F V 1 L h .11. * .1亠k-h X Ji J ul- a-Jit | i -iill E 1 1，ri-h. d. h E,-J.I- t-1 1 1 L l n r:湍羽i活iirtTUnrnri 1 T-F 1irr aWF-F T P T I i-R-b F b - -b- r r i .LkhiL * 3 Ji | JlL-, -1 二-H-ilj-LT | + 1*, J1 F F Fl 1 r %飛- p-fcl1 Bd-fc* fc p -I U- i i.

8、r t r/ i i 1 AW圖實-5-9解析(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點的距離，要用刻度尺。(2) 小車勻速運動時，紙帶上的點的間隔均勻。(3) 橡皮筋每增加一條，對小車做的功就增加W(4) 縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點法描出各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點，然后用平滑曲線 連線作出彼一圖像，如圖實 -5-10所示。u.毬3stssrl蜃MM:?uaMH匹：證E!“ - .*答案刻度尺(2)點距均勻(3)2以3不、4W. 5W(4)澇 圖像見解析4. (2014?珠海模擬)某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”設(shè)計了如下實驗，他的操作步答案C (2)0.653()2.用如圖實一

9、 5 5所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是圖實一 5-5A. 為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B. 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解析：選ABCF當(dāng)小車?yán)┻^打點計時器的紙帶做勻速運動時，沿長木板方向的重力的分力大小

10、等于摩擦力，即在實驗中可消除摩擦力的影響，A正確；由實驗原理可知， B、C正確，D錯誤；使用打 點計時器時都必須先接通電源再釋放小車，E錯誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應(yīng)為小車獲得的最大動能，所以用打點計時器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，F(xiàn)正確、G錯誤?？疾閿?shù)據(jù)處理與誤差分析3如圖實一 5 8所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。這時，橡皮筋對小車做的功記為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

11、點計時器所打點的紙帶測出.小車/橡皮筋打點計時器圖實一 5-8(1) 除了圖中的已給出的實驗器材外，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 紙桶的門的時間分別為攵1=2X10 3 S,攵2 = 10 一 3 S,窄遮光板的寬度為 d,滑塊和遮光板的質(zhì)量為沙和沙質(zhì)量為m,且滿足圖實-5-16d,貝mm,此滑塊的加速度（1）如圖實一 5 17所示，用游標(biāo)卡尺測出擋光板的寬度為m/s2（本空保留二位有效數(shù)字）。2 cm0 10 20圖實一 5-17該學(xué)習(xí)小組在測出滑塊的加速度后，經(jīng)分析討論，可用上述實驗裝置來探究動能定理，動能定理 表

12、達(dá)式為（用題中所給物理量符號表示）。解析：（l）tZ= 1 mm + 0.05 mmX 10 = 1.50 mm 。dd=T = 0.75 m/s % = w = 1.50 m/s。 IZXt2由A2 -= 2aL可得滑塊的加速度 a = 3.4 m/s2。滿足mM的情況下，沙和沙桶重力做的功等于滑塊和遮光板的動能增加量，即:答案：（1）1.50 3.4 （2）mg = M$）2-?（為25 18 所6. （2014?三門峽模擬）某學(xué)習(xí)小組在探究功與速度變化關(guān)系”的實驗中采用了如圖實一示的實驗裝置。數(shù)字計時器光電門/ _1 1=1 |遮光條峪二橡皮條4連氣源氣墊導(dǎo)軌、調(diào)平螺絲橡皮條掛鉤圖實一

13、5 18將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是如圖實一 519所示，游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度厶=cm。實驗時，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標(biāo)記，以保證每次拉伸的距離恒定?，F(xiàn)測得掛一根橡皮條時實驗小車打點計時器（1）按圖實一 511連接實驗裝置，其中小車質(zhì)量M=0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量 m=0.05kg圖實一 5-11（2）釋放小車，然后接通打點計時器的電源（電源頻率為/=50 Hz ），打出一條紙帶。（3）他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖實一5 12所示。把打下的第一點記作0,然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點

14、間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為 = 0.041 m, 4=0.055 m, t/ 30.167 m, t/ 4=0.256 m, 5=0.360 m,0.480 m*,他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/s2）作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功 W=J （結(jié)果保留三位有效數(shù)字），用正確的公式及=（用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式）把打下第5點時小車的動 能作為小車動能的改變量，算得及=0.125 J.f q ! ?4圖實一 5-12（4）此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大。通 過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，

15、其中正確的是 。A. 鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B. 沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C. 釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D. 沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因解析：（3）若用鉤碼的重力作為小車受的合力，貝合=mg = 0.5 N,從0點到打第5點時水平位移s =d5 = 0.360 m,所以 W=F合 s = 0.5X0.360 J = 0.180 J。打第5點時小車動能Ek = AMvs #5 =式中攵為5個時間間隔，即攵=卓，故瓦=06-新。從該同學(xué)的實驗操作情況來看，造成

16、很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力，實驗前沒有平衡摩擦力，故選項A、B正確。C、D兩個選項中提到的問題不能對實驗結(jié)果造成重大影響，故不選C、Do答案：（3） 0.180 器（/dj （4） AB考查實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新5. （2013?河南中原名校模擬）某學(xué)習(xí)小組用如圖實一5 16所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來“探究牛頓第二定 律”，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個光電門之間的距離L=25 cm,用光電門測出窄遮光板依次通過兩個光電(2) 未計木塊通過刀 0 段時，摩擦力對木塊所做的功。 由W=JLoa=億OB5W=fLOA+JLOB5及= 6 cm LOB5= 42 cm可解得： LQA = 3 cm

17、 答案： (1)、(2)見解析 (3)3 cm滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時間為攵，則滑塊最后勻速運動的速度表達(dá)式為（用字母表示）。01單位:cmme肝小川川叫丿川護(hù)0 10 20圖實一 5 19（3）逐根增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間，并計算出對應(yīng)的速度。則畫出的匹一/圖像應(yīng)是。解析：（1）檢查導(dǎo)軌是否水平的方法：將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看其是否滑動（或?qū)⒒瑝K輕放在氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊看是否勻速運動）。（2）At/ = 5 mm + 0.05 mmX 10 = 5.50 mm = 0.550 cm滑塊勻速運動的速度 v = 77o（3）由動能定理可知，故畫出的WV3圖像應(yīng)是過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線。答案：（1）將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，看其是否滑動；或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，輕推滑塊看是否勻速運動（其他方法正確同樣得分）（2）0.550圣過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線7. （2014?寧波檢測）在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗中，某實驗探究小組的實驗裝置如圖 實一 5 20中甲所示，木塊從，點靜