必修2實(shí)驗(yàn)五探究功與速度變化的關(guān)系講述

1、實(shí)驗(yàn)五探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑膶?shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)磕康牡?.1.通過實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物通過實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度的關(guān)系。體速度的關(guān)系。2.2.通過分析論證和實(shí)驗(yàn)探究通過分析論證和實(shí)驗(yàn)探究, ,培培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新精神。養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新精神。通過改變力對(duì)物體做的功通過改變力對(duì)物體做的功, ,測(cè)出測(cè)出力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體獲力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體獲得的速度。為簡化實(shí)驗(yàn)得的速度。為簡化實(shí)驗(yàn), ,將物體將物體初速度設(shè)置為零初速度設(shè)置為零, ,可用如圖所示可用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn), ,通過增加橡皮通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的筋的

2、條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加功成倍增加, ,再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車和紙帶來測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度的末速度v v。實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)器器材材小車小車( (前面帶小鉤前面帶小鉤) )、長木板、長木板( (兩兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘側(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)生電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線及導(dǎo)線( (若使用電火花計(jì)時(shí)器則若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源不用學(xué)生電源) )、5 56 6條等長的條等長的橡皮筋、毫米刻度尺。橡皮筋、毫米刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟一、實(shí)驗(yàn)步驟1.1.按原理圖將儀器安裝好。按原理圖將儀器安裝

3、好。2.2.平衡摩擦力：在長木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木平衡摩擦力：在長木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板板, ,反復(fù)移動(dòng)木板的位置反復(fù)移動(dòng)木板的位置, ,直至小車上不掛橡皮筋時(shí)直至小車上不掛橡皮筋時(shí), ,紙帶打出紙帶打出的點(diǎn)間距均勻的點(diǎn)間距均勻, ,即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。3.3.先用先用1 1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)條橡皮筋做實(shí)驗(yàn), ,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度速度v v1 1, ,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W,W,將這一組數(shù)據(jù)記入表將這一組數(shù)據(jù)記入表格。格。4.4.用用2 2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)條橡皮筋做

4、實(shí)驗(yàn), ,實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同, ,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2 W,2 W,測(cè)出小車獲得的速度測(cè)出小車獲得的速度v v2 2, ,將數(shù)將數(shù)據(jù)記入表格。據(jù)記入表格。5.5.用用3 3條、條、4 4條條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)橡皮筋做實(shí)驗(yàn), ,用同樣的方法測(cè)出功和速度用同樣的方法測(cè)出功和速度, ,記入表格。記入表格。橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/mx/m時(shí)間時(shí)間t/st/s速度速度v/msv/ms-1-1速度平方速度平方v v2 2/m/m2 2ss-2-2二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1.1.測(cè)量小車的速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶測(cè)量小車的

5、速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶, ,為探究橡皮筋為探究橡皮筋彈力做的功和小車速度的關(guān)系彈力做的功和小車速度的關(guān)系, ,需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度的速度, ,即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度, ,應(yīng)在紙帶上測(cè)量的物理量：應(yīng)在紙帶上測(cè)量的物理量：A A1 1、A A2 2間的距離間的距離x,x,小車速度的表達(dá)式是小車速度的表達(dá)式是v= (Tv= (T為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔點(diǎn)的時(shí)間間隔) )。xT2.2.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：把計(jì)算出的速度填入表格中并算出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：把計(jì)算出的速度填入表格中并算出v v2 2的值。的值。3.3.數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙

6、上畫出數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上畫出W-vW-v或或W-vW-v2 2圖線圖線( (“W W”以一條橡以一條橡皮筋做的功為單位皮筋做的功為單位) )。4.4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖像分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖像分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系為系為WvWv2 2?！菊`差分析誤差分析】類型類型產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因減小方法減小方法偶然偶然誤差誤差小車速度的測(cè)量誤差小車速度的測(cè)量誤差多次測(cè)量多次測(cè)量x,x,求平均值求平均值摩擦力做功摩擦力做功平衡摩擦力適當(dāng)平衡摩擦力適當(dāng)系統(tǒng)系統(tǒng)誤差誤差橡皮筋的長度、橡皮筋的長度、粗細(xì)不一粗細(xì)不一選規(guī)格相同的橡皮筋選規(guī)格相同的橡皮筋【注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)】 1

7、.1.平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí), ,將木板一端墊高將木板一端墊高, ,使小車的重力沿斜面向下的使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法：使小車連著紙帶并接通電源分力與摩擦阻力平衡。方法：使小車連著紙帶并接通電源, ,輕輕推小車推小車, ,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)否做勻速運(yùn)動(dòng), ,找到長木板的一個(gè)合適的傾角。找到長木板的一個(gè)合適的傾角。2.2.測(cè)小車的速度時(shí)測(cè)小車的速度時(shí), ,紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的, ,也就是選小車也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的那部分紙帶。做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的那部分紙帶。3.

8、3.選擇橡皮筋時(shí)選擇橡皮筋時(shí), ,應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車做的功以一條橡應(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皮筋做的功為單位即可, ,不必計(jì)算出具體數(shù)值。不必計(jì)算出具體數(shù)值。4.4.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)開始實(shí)驗(yàn)時(shí), ,小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,并且要先接通電源再釋并且要先接通電源再釋放小車。放小車。5.5.選擇小車時(shí)選擇小車時(shí), ,小車質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)大一些小車質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)大一些, ,使紙帶上打的點(diǎn)多一些。使紙帶上打的點(diǎn)多一些。【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】1.1.本實(shí)驗(yàn)中物體運(yùn)動(dòng)速度可以使用速度傳感器直接采集本實(shí)驗(yàn)中物體運(yùn)動(dòng)速度可以使用速度傳感器直接采集, ,比用比用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

9、方便快捷且誤差較小。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方便快捷且誤差較小。2.2.可以把長木板換成氣墊導(dǎo)軌可以把長木板換成氣墊導(dǎo)軌, ,省略平衡摩擦力的操作步驟省略平衡摩擦力的操作步驟, ,達(dá)達(dá)到簡化實(shí)驗(yàn)過程的目的。到簡化實(shí)驗(yàn)過程的目的。 熱點(diǎn)熱點(diǎn)1 1 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解【典例典例1 1】“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示示, ,當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí), ,橡皮筋對(duì)小車做的功記橡皮筋對(duì)小車做的功記為為W W0 0。當(dāng)用。當(dāng)用4 4條、條、6 6條、條、8 8條條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)

10、行第行第2 2次、第次、第3 3次、第次、第4 4次次實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí), ,橡皮筋對(duì)小車做的功記為橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W2W0 0、3W3W0 0、4W4W0 0, ,每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。(1)(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)關(guān)于該實(shí)驗(yàn), ,下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電, ,電壓為電壓為4 46V6VB.B.實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等C.C.每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車

11、從同一位置由靜止彈出每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D.D.利用每次測(cè)出的小車最大速度利用每次測(cè)出的小車最大速度v vm m和橡皮筋做的功和橡皮筋做的功W,W,依次作出依次作出W-vW-vm m、W-W-v vm m2 2、W-W-v vm m3 3、W W2 2-v-vm m、W W3 3-v-vm m的圖像的圖像, ,得出合力做功與物得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系體速度變化的關(guān)系(2)(2)圖乙給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶圖乙給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶, ,從中截取了從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶, ,測(cè)得測(cè)得O O點(diǎn)到點(diǎn)到

12、A A、B B、C C、D D、E E各點(diǎn)的距離分別為各點(diǎn)的距離分別為OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm10.40cm,OE=11.91cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s,0.02s,則則小車獲得的最大速度小車獲得的最大速度v vm m= =m/sm/s?！緲?biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一定用交流電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一定用交流電源,A,A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;實(shí)驗(yàn)中一實(shí)驗(yàn)中一定要用相同的橡皮筋定要用相同的橡皮筋,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤;

13、;每次實(shí)驗(yàn)中每次實(shí)驗(yàn)中, ,應(yīng)使小車從同一位置應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出由靜止彈出,C,C正確正確; ;在探究小車最大速度和橡皮筋做功在探究小車最大速度和橡皮筋做功W W的關(guān)系的關(guān)系時(shí)時(shí), ,要作出各種不同的可能關(guān)系圖像要作出各種不同的可能關(guān)系圖像, ,得出合力做功與物體速度得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系變化的關(guān)系,D,D正確。正確。(2)(2)小車獲得的最大速度應(yīng)該用紙帶上點(diǎn)間距相等段求解小車獲得的最大速度應(yīng)該用紙帶上點(diǎn)間距相等段求解, ,在圖在圖中紙帶上應(yīng)用中紙帶上應(yīng)用B B、D D段求小車的最大速度。段求小車的最大速度。答案：答案：(1)C(1)C、D D(2)0.82(2)0.82

14、2m10.407.1210ODOBvm/s0.82 m/s2T2 0.02。熱點(diǎn)熱點(diǎn)2 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析【典例典例2 2】(2013(2013珠海模擬珠海模擬) )某同學(xué)為探究某同學(xué)為探究“功與速度變化的功與速度變化的關(guān)系關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn), ,他的操作步驟：他的操作步驟：(1)(1)按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置, ,其中小車質(zhì)量其中小車質(zhì)量M=0.20kg,M=0.20kg,鉤碼總質(zhì)量鉤碼總質(zhì)量m=0.05kgm=0.05kg。(2)(2)釋放小車釋放小車, ,然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源( (電源頻率為電源頻率

15、為f=50Hz),f=50Hz),打出一條紙帶。打出一條紙帶。(3)(3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條, ,如如圖乙所示。把打下的第一點(diǎn)記作圖乙所示。把打下的第一點(diǎn)記作0,0,然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn), ,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 4個(gè)點(diǎn)未畫出個(gè)點(diǎn)未畫出, ,用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0 0點(diǎn)距離分別為點(diǎn)距離分別為d d1 1=0.041m,d=0.041m,d2 2=0.055m,d=0.055m,d3 3=0.167m,d=0.167m,d4 4=0.256m, =0

16、.256m, d d5 5=0.360m,d=0.360m,d6 6=0.480m=0.480m, ,他把鉤碼重力他把鉤碼重力( (當(dāng)?shù)刂亓铀俣犬?dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/sg=10m/s2 2) )作為小車所受合力作為小車所受合力, ,算出打下算出打下0 0點(diǎn)到打下第點(diǎn)到打下第5 5點(diǎn)合力點(diǎn)合力做功做功W=W=J(J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字結(jié)果保留三位有效數(shù)字),),用正確的公式用正確的公式E Ek k= =( (用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式) )把打下第把打下第5 5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量作為小車動(dòng)能的改變量, ,算得算得E Ek k=0.125J=0.

17、125J。(4)(4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果, ,他沒能得到他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量物體動(dòng)能的增量”, ,且誤差很大。通過反思且誤差很大。通過反思, ,他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下原因如下, ,其中正確的是其中正確的是。A.A.鉤碼質(zhì)量太大鉤碼質(zhì)量太大, ,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多太多B.B.沒有平衡摩擦力沒有平衡摩擦力, ,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多大太多C.C.釋放小車和接通電源的次序有誤釋放小車和接通電源的次序有誤

18、, ,使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小真實(shí)值偏小D.D.沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因重要原因【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】若用鉤碼的重力作為小車受的合力若用鉤碼的重力作為小車受的合力, ,則則F F合合=mg=0.5N,=mg=0.5N,從從0 0點(diǎn)到打第點(diǎn)到打第5 5點(diǎn)時(shí)水平位移點(diǎn)時(shí)水平位移x=dx=d5 5=0.360m,=0.360m,所以所以W=W=F F合合x=0.5x=0.50.360J=0.180J0.360J=0.180J。打第打第5 5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能E Ek k= , ,

19、= , ,式中式中tt為為5 5個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)間間隔間間隔, ,即即t= ,t= ,故故從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看, ,造成很大誤差的主要原因是把造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力, ,實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A、B B正確。正確。C C、D D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響大影響, ,故不選故不選C C、D D。答案：答案：(3)0.180(3)0.180 (d(d6 6-d-d4 4) )2 2 (4)A(4)A、B B251Mv26

20、45ddv2 t5f22k64MfEdd200。2Mf200【雙基題組雙基題組】1.1.在在“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)中, ,每次選取紙帶后每次選取紙帶后, ,我們應(yīng)選取紙帶上的哪些點(diǎn)來求小車的速度我們應(yīng)選取紙帶上的哪些點(diǎn)來求小車的速度( () )A.A.間距均勻的間距均勻的B.B.間距不均勻的間距不均勻的C.C.間距均勻的與不均勻的都可間距均勻的與不均勻的都可D.D.最好是間距均勻的最好是間距均勻的, ,若紙帶上沒有間距均勻的若紙帶上沒有間距均勻的, ,也可用間距不也可用間距不均勻的均勻的【解析解析】選選A A。橡皮筋完全恢復(fù)后不再有力對(duì)小車做功。橡皮筋完

21、全恢復(fù)后不再有力對(duì)小車做功, ,小車做小車做勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng), ,紙帶上的點(diǎn)間距是均勻的紙帶上的點(diǎn)間距是均勻的, ,故故A A對(duì)對(duì),B,B、C C錯(cuò)錯(cuò); ;若紙帶上若紙帶上沒有間距均勻的點(diǎn)沒有間距均勻的點(diǎn), ,說明紙帶太短說明紙帶太短, ,橡皮筋還沒完全恢復(fù)原狀紙橡皮筋還沒完全恢復(fù)原狀紙帶已完全通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器帶已完全通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,在這種情況下應(yīng)選用更長的紙帶在這種情況下應(yīng)選用更長的紙帶, ,或或者是因?yàn)闆]有完全平衡摩擦力者是因?yàn)闆]有完全平衡摩擦力, ,需重新平衡摩擦力需重新平衡摩擦力, ,故故D D錯(cuò)。錯(cuò)。2.(20132.(2013湖州模擬湖州模擬) )某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究

22、功與某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系速度變化的關(guān)系, ,小車在橡皮筋的作用下彈出后小車在橡皮筋的作用下彈出后, ,沿木板滑行。沿木板滑行。(1)(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜, ,這樣做這樣做; ;A.A.是為了使釋放小車后是為了使釋放小車后, ,小車能勻加速下滑小車能勻加速下滑B.B.是為了增大小車下滑的加速度是為了增大小車下滑的加速度C.C.可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功D.D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)(2)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中, ,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的

23、交流電頻率為50Hz50Hz。某同學(xué)打出。某同學(xué)打出的一段紙帶如圖所示的一段紙帶如圖所示, ,則小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為則小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小為 m/sm/s。( (計(jì)算結(jié)果保留計(jì)算結(jié)果保留2 2位有效數(shù)字位有效數(shù)字) )【解析解析】(1)(1)選選C C、D D。傾斜木板的目的是平衡小車的摩擦力。傾斜木板的目的是平衡小車的摩擦力, ,讓讓小車在不受拉力的情況下小車在不受拉力的情況下, ,向下勻速運(yùn)動(dòng)向下勻速運(yùn)動(dòng), ,合外力為零合外力為零, ,這樣橡這樣橡皮筋對(duì)小車的拉力即為小車受到的合外力皮筋對(duì)小車的拉力即為小車受到的合外力, ,故故A A、B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤,C,C、D D正正確。確。(

24、2)(2)答案：答案：(1)C(1)C、D D(2)2.0(2)2.024.00 10v m /s2.0 m /s0.023.(20133.(2013梅州模擬梅州模擬) )某高中探究學(xué)習(xí)小組欲驗(yàn)證動(dòng)能定理某高中探究學(xué)習(xí)小組欲驗(yàn)證動(dòng)能定理, ,他他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置。置于長木板上的滑塊們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置。置于長木板上的滑塊一開始處于靜止?fàn)顟B(tài)一開始處于靜止?fàn)顟B(tài),A,A、B B是兩個(gè)光電門是兩個(gè)光電門, ,用細(xì)線將滑塊通過一用細(xì)線將滑塊通過一個(gè)定滑輪與一小沙桶相連個(gè)定滑輪與一小沙桶相連, ,小沙桶內(nèi)放適量細(xì)沙小沙桶內(nèi)放適量細(xì)沙, ,釋放小桶釋放小桶, ,讓讓滑塊做加速

25、運(yùn)動(dòng)?；瑝K做加速運(yùn)動(dòng)。(1)(1)本實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)重要的疏漏是本實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)重要的疏漏是_。(2)(2)本實(shí)驗(yàn)除了需要測(cè)量滑塊經(jīng)過光電門本實(shí)驗(yàn)除了需要測(cè)量滑塊經(jīng)過光電門A A、B B處的速度處的速度v v1 1、v v2 2之之外外, ,還需要測(cè)量的物理量有還需要測(cè)量的物理量有_。( (每個(gè)物理量都要標(biāo)上相應(yīng)的字母每個(gè)物理量都要標(biāo)上相應(yīng)的字母) )(3)(3)本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_ 請(qǐng)用請(qǐng)用v v1 1、v v2 2和第和第(2)(2)問中的物理量表示問中的物理量表示 。【解析解析】在本實(shí)驗(yàn)中在本實(shí)驗(yàn)中, ,合力指的是小沙桶和細(xì)沙的總重力合力指的是小沙桶和

26、細(xì)沙的總重力, ,所以所以實(shí)驗(yàn)前要首先平衡摩擦力。根據(jù)動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)前要首先平衡摩擦力。根據(jù)動(dòng)能定理, ,細(xì)線對(duì)滑塊做的功細(xì)線對(duì)滑塊做的功等于滑塊動(dòng)能的變化等于滑塊動(dòng)能的變化, ,需要驗(yàn)證需要驗(yàn)證 實(shí)驗(yàn)中要實(shí)驗(yàn)中要確定滑塊初、末狀態(tài)的動(dòng)能和拉力做的功確定滑塊初、末狀態(tài)的動(dòng)能和拉力做的功, ,所以實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量所以實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量滑塊的質(zhì)量滑塊的質(zhì)量M M、小沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量、小沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量m m、兩個(gè)光電門之間的距、兩個(gè)光電門之間的距離離L L。答案：答案：(1)(1)未平衡摩擦力未平衡摩擦力(2)(2)滑塊的質(zhì)量滑塊的質(zhì)量M M、小沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量、小沙桶和細(xì)沙的總質(zhì)量m m、兩個(gè)光電門之

27、間、兩個(gè)光電門之間的距離的距離L L(3)(3)222111mgLMvMv22。222111mgLMvMv22。4.(20134.(2013紹興模擬紹興模擬) )為了探究功與速度變化的關(guān)系為了探究功與速度變化的關(guān)系, ,某同學(xué)設(shè)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：A.A.第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起, ,把質(zhì)量為把質(zhì)量為M M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m m的帶夾重錘相連的帶夾重錘相連, ,然后跨過定滑輪然后跨過定滑輪, ,重錘夾后連一紙帶重錘夾后連一紙帶, ,穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,調(diào)整木板傾角調(diào)整木

28、板傾角, ,直到輕推直到輕推滑塊后滑塊后, ,滑塊沿木板勻速運(yùn)動(dòng)如圖甲所示。滑塊沿木板勻速運(yùn)動(dòng)如圖甲所示。B.B.第二步保持長木板的傾角不變第二步保持長木板的傾角不變, ,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板靠近滑輪處靠近滑輪處, ,取下細(xì)繩和鉤碼取下細(xì)繩和鉤碼, ,將滑塊與紙帶相連將滑塊與紙帶相連, ,使其穿過打使其穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,然后接通電源釋放滑塊然后接通電源釋放滑塊, ,使之從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)使之從靜止開始加速運(yùn)動(dòng), ,打出紙帶打出紙帶, ,如圖乙所示。如圖乙所示。打出的紙帶如圖：打出的紙帶如圖：試回答下列問題：試回答下列問題：(1)(1)已知已知O O、A A

29、、B B、C C、D D、E E、F F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t,t,根根據(jù)紙帶求滑塊速度據(jù)紙帶求滑塊速度, ,當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A A點(diǎn)時(shí)滑塊速度點(diǎn)時(shí)滑塊速度v vA A= =, ,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B B點(diǎn)時(shí)滑塊速度點(diǎn)時(shí)滑塊速度v vB B= =。(2)(2)已知重錘質(zhì)量為已知重錘質(zhì)量為m,m,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹楫?dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,g,要測(cè)出某一過程要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊( (寫出物寫出物理量名稱及符號(hào)理量名稱及符號(hào)),),合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式W W合

30、合= =。(3)(3)測(cè)出滑塊運(yùn)動(dòng)測(cè)出滑塊運(yùn)動(dòng)OAOA段、段、OBOB段、段、OCOC段、段、ODOD段、段、OEOE段合外力對(duì)滑段合外力對(duì)滑塊所做的功塊所做的功, ,算出算出v vA A、v vB B、v vC C、v vD D、v vE E, ,以以v v2 2為縱軸為縱軸, ,以以W W為橫軸建為橫軸建坐標(biāo)系坐標(biāo)系, ,描點(diǎn)作出描點(diǎn)作出v v2 2-W-W圖像圖像, ,可知它是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直可知它是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線線, ,若直線斜率為若直線斜率為k,k,則滑塊質(zhì)量則滑塊質(zhì)量M=M=?！窘馕鼋馕觥?1)(1)由于一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)由于一段時(shí)間內(nèi)的平均速度

31、等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，所以速度，所以(2)(2)取下重錘后，滑塊下滑的合外力即為取下重錘后，滑塊下滑的合外力即為F=mg,F=mg,所以還要測(cè)出所以還要測(cè)出滑塊下滑的位移滑塊下滑的位移x x，才能求出合外力的功，表達(dá)式，才能求出合外力的功，表達(dá)式W W合合=Fx=mgx=Fx=mgx。(3)(3)由于由于W= W= ，故，故 , ,斜率斜率k= k= ，所以滑塊質(zhì)量，所以滑塊質(zhì)量M=M= 。答案：答案：(1) (2)(1) (2)下滑的位移下滑的位移x mgxx mgx(3) (3) 312ABxxxv,v2 t2 t。21Mv222WvM2M2k312 xxx 2 t2 t2k【高考題組高

32、考題組】5.(20125.(2012海南高考海南高考) )一水平放置的輕彈簧一水平放置的輕彈簧, ,一端固定一端固定, ,另一端與另一端與一小滑塊接觸一小滑塊接觸, ,但不粘連但不粘連; ;初始時(shí)滑塊靜止于水平氣墊導(dǎo)軌上的初始時(shí)滑塊靜止于水平氣墊導(dǎo)軌上的O O點(diǎn)點(diǎn), ,如圖甲所示?，F(xiàn)利用此裝置探究彈簧的彈性勢(shì)能如圖甲所示?，F(xiàn)利用此裝置探究彈簧的彈性勢(shì)能E Ep p與其被與其被壓縮時(shí)長度的改變量壓縮時(shí)長度的改變量x x的關(guān)系。先推動(dòng)小滑塊壓縮彈簧的關(guān)系。先推動(dòng)小滑塊壓縮彈簧, ,用米尺用米尺測(cè)出測(cè)出x x的數(shù)值的數(shù)值; ;然后將小滑塊從靜止釋放。用計(jì)時(shí)器測(cè)出小滑塊然后將小滑塊從靜止釋放。用計(jì)時(shí)器

33、測(cè)出小滑塊從從O O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至氣墊導(dǎo)軌上另一固定點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至氣墊導(dǎo)軌上另一固定點(diǎn)A A所用的時(shí)間所用的時(shí)間t t。多次改變。多次改變x,x,測(cè)得的測(cè)得的x x值及其對(duì)應(yīng)的值及其對(duì)應(yīng)的t t值如表所示值如表所示( (表中的表中的 值是根據(jù)值是根據(jù)t t值計(jì)算值計(jì)算得出的得出的) )。1tx/cmx/cm1.001.001.501.502.002.002.502.503.003.00t/st/s3.333.332.202.201.601.601.321.321.081.08 /s /s-1-10.3000.3000.4550.4550.6250.6250.7580.7580.9260.9261t(1)

34、(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)根據(jù)表中數(shù)據(jù), ,在圖乙中的方格紙上作在圖乙中的方格紙上作 -x-x圖線。圖線。1t(2)(2)回答下列問題：回答下列問題：( (不要求寫出計(jì)算或推導(dǎo)過程不要求寫出計(jì)算或推導(dǎo)過程) )已知點(diǎn)已知點(diǎn)(0,0)(0,0)在在 -x-x圖線上圖線上, ,從從 -x-x圖線看圖線看, , 與與x x是什么關(guān)系是什么關(guān)系? ?從理論上分析從理論上分析, ,小滑塊剛脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能小滑塊剛脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能E Ek k與與 是什么關(guān)是什么關(guān)系系?(?(不考慮摩擦力不考慮摩擦力) )當(dāng)彈簧長度改變量為當(dāng)彈簧長度改變量為x x時(shí)時(shí), ,彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能E Ep p與相應(yīng)的與相應(yīng)的E Ek k是

35、什么關(guān)系是什么關(guān)系? ?綜合考慮以上分析綜合考慮以上分析,E,Ep p與與x x是什么關(guān)系是什么關(guān)系? ?1t1t1t1t【解析解析】(1)(1)描點(diǎn)描點(diǎn), ,作直線作直線, ,如圖所示。如圖所示。(2)(2)滑塊運(yùn)動(dòng)到滑塊運(yùn)動(dòng)到O O點(diǎn)過程，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒，點(diǎn)過程，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒，即壓縮即壓縮x x時(shí)的彈性勢(shì)能時(shí)的彈性勢(shì)能E Ep p等于滑塊在等于滑塊在O O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E Ek k，滑塊在，滑塊在O O點(diǎn)的右邊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)點(diǎn)的右邊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)OA=OA=l, ,則運(yùn)動(dòng)速度則運(yùn)動(dòng)速度v= ,v= ,即即E Ep p=E=Ek k從圖線可看出從圖線可看出, , 與與x x成正比關(guān)系；成正比關(guān)系；滑塊脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能為滑塊脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能為 所以所以E Ek k與與 成正比；成正比；彈簧壓縮量為彈簧壓縮量為x x時(shí)，時(shí)，E Ep p=E=Ek k；彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能E Ep p與與 成正比，而成正比，而 與與x x成正比，所以成正比，所以E Ep p與與x x2 2成成正比。正比。tl2211 m ( )2t。l1t22k11Em ( )2t，l21( )t21( )tlt答案：答案：(1) -x(1) -x圖線見解析圖圖線見解