高考物理核心高頻考點(diǎn)專題備考實(shí)驗(yàn)05 探究動(dòng)能定理（解析版）

實(shí)驗(yàn)05探究動(dòng)能定理●注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力。由于我們用繩的拉力確定對(duì)小車做的功,因此應(yīng)設(shè)法排除其他力的影響,實(shí)際操作中是采用把木板的一端墊高,用小車重力的分力和摩擦力平衡的方法來(lái)消除摩擦力的影響。2.盡量減小小車的加速度。因?yàn)轫来a和小盤拉著小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),砝碼和小盤處于失重狀態(tài),小車受到的拉力小于砝碼和小盤的總重力。為減小這一系統(tǒng)誤差,應(yīng)使小車的加速度盡量小,也就是實(shí)驗(yàn)中必須滿足砝碼和小盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?！裾`差分析實(shí)驗(yàn)中我們把拉力對(duì)小車做的功與砝碼和小盤總重力所做的功認(rèn)為是相等的,但實(shí)際上二者并不相等,這是因?yàn)轫来a和小盤的總重力與繩的拉力是不相等的。2.在m?M時(shí),細(xì)繩的拉力近似等于砝碼和小盤的總重力;m越大,誤差越大。因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的總質(zhì)量。【典例1】[常規(guī)實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理一]某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)，導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙若干．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．

1你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：①還需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材是______．

2②某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平稱量滑塊的質(zhì)量M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m.在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L，算出這兩點(diǎn)的速度v1與v2.他用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的合外力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在圖示情況下還應(yīng)該采取的一項(xiàng)操作是：______；

應(yīng)控制的實(shí)驗(yàn)條件是：______；

③若挑選的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如下，且已知滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E、F點(diǎn)的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5(圖中未標(biāo)出S3、S4、S5)，則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到E【答案】①天平和刻度尺

②平衡摩擦力；保持沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量

③mg(s3??s1?)，M8T?2[(s4??s2?)?【典例2】[常規(guī)實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理二]某同學(xué)在做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，按照下面的步驟操作：①按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；②小車在一條橡皮筋的作用下從某位置由靜止彈出，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；③再用完全相同的2條、3條、…、n條橡皮筋分別作用于小車上，每次均從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υ1，υ2、…、(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做的目的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。A.使橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功B.為了增大小車下滑時(shí)的加速度C.使橡皮筋松弛后，小車能做勻速運(yùn)動(dòng)D.使打出的紙帶更加清晰(2)某次打出的紙帶如圖乙所示，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50?Hz。A、B、C、D四點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為0.6?cm、2.5?cm、4.8?cm、7.1?cm，小車的最大速度為________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)計(jì)算出所有紙帶的最大速度后，作υ?W圖象，發(fā)現(xiàn)圖象如圖丙所示，為了更直觀的看出做功與速度變化的關(guān)系，應(yīng)該改作________圖象，若該圖象是一條過原點(diǎn)的斜直線，則可以得出結(jié)論：________。【答案】(1)AC；(2)0.23；(3)v【解析】(1)使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力的分量大小相等，在不施加拉力時(shí)，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功，故AC正確；

故選AC.。(2)各點(diǎn)之間的距離相等的時(shí)候小車做直線運(yùn)動(dòng)，由圖可知，兩個(gè)相鄰的點(diǎn)之間的距離是4.00cm時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)時(shí)間間隔為：t=1f=150=0.02s，T=0.1s，小車的最大速度為v=0.071?0.0480.1m/s=0.23m/s(3)橡皮筋做的功轉(zhuǎn)化為小車動(dòng)能，由動(dòng)能定理得：

W=12mv2?0，

功W與速度v間的關(guān)系為：W=12mv2，v2?W是正比例關(guān)系，功與速度的平方的變化量成正比。

【典例3】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——利用氣墊導(dǎo)軌裝置]某同學(xué)用探究動(dòng)能定理的裝置測(cè)滑塊的質(zhì)量M.如圖甲所示，在水平氣墊導(dǎo)軌上靠近定滑輪處固定一個(gè)光電門。讓一帶有遮光片的滑塊自某一位置由靜止釋放，計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片通過光電門的時(shí)間t(t非常小)，同時(shí)用米尺測(cè)出釋放點(diǎn)到光電門的距離s。

(1)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)出遮光片的寬度d如圖乙所示，則d=______mm。

(2)實(shí)驗(yàn)中多次改變釋放點(diǎn)，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，描點(diǎn)連線，做出的圖象為一條傾斜直線，如圖丙所示。圖象的縱坐標(biāo)s表示釋放點(diǎn)到光電門的距離，則橫坐標(biāo)表示的是______。

A.t

B.t2

C【答案】(1)1.880，(2)D，(3)2kmgd2?m。

【解析】(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×38.0mm=0.380mm，則最終讀數(shù)為1.880mm。(2)滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度v=dt，根據(jù)動(dòng)能定理得，mgs=12(M+m)v2=12(M+m)【典例4】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——利用力傳感器裝置]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖(a)所示。將力傳感器固定在滑塊上，然后把繩的一端固定在力傳感器的掛鉤上，用來(lái)測(cè)量繩對(duì)小車的拉力，繩的另一端掛上鉤碼，跨過輕滑輪拉動(dòng)滑塊，滑塊上還裝有擋光片，滑塊放在水平桌面的A處(擋光片左端與滑塊左端對(duì)齊)，桌面B點(diǎn)上方固定一光電門。(重力加速度g=10m/s2

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用刻度尺測(cè)出了滑塊釋放點(diǎn)Ａ到固定光電門的距離為s=1.0m，用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d；②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；③讓滑塊從A點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在鉤碼的拉動(dòng)下做加速運(yùn)動(dòng)，用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器測(cè)出遮光條經(jīng)過光電門所用的時(shí)間，然后求擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的速度為v，讀出力傳感器的示數(shù)為F；④換用不同質(zhì)量的鉤碼多次重復(fù)步驟③測(cè)出多組擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的速度v和力傳感器的示數(shù)F；⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出圖像，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出滑塊、力傳感器以及擋光片的總質(zhì)量M?；卮鹣铝袉栴}：(1)該同學(xué)首先用游標(biāo)卡尺測(cè)量了擋光片的寬度，如圖(b)所示，擋光片寬度的測(cè)量值d=________cm。(2)本實(shí)驗(yàn)中關(guān)于下列說(shuō)法正確的是________(選填選項(xiàng)前的字母)。A.為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，鉤碼質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊、力傳感器及擋光片的總質(zhì)量MB.用來(lái)牽引滑塊的細(xì)線也可以不平行于桌面C.實(shí)驗(yàn)中擋光片的寬度d適當(dāng)小一點(diǎn)可以提高滑塊速度v測(cè)量的準(zhǔn)確度D.實(shí)驗(yàn)中力傳感器的示數(shù)F與鉤碼的重力大小相等(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下：F(N)4.05.06.07.08.09.010.0v(m/s)2.002.452.833.163.463.744.00為了更直觀地驗(yàn)證動(dòng)能定理，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)做出________—F圖像，得到如圖(c)所示的一條直線，根據(jù)所做圖像求出滑塊、力傳感器以及擋光片的總質(zhì)量M=________kg。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)0.230；(2)C；(3)V2【解析】(1)由讀數(shù)規(guī)則可知讀數(shù)為2.0mm+0.05×6mm=2.30mm=0．230cmo(2)A.本實(shí)驗(yàn)是用力傳感器測(cè)出拉滑塊的力F而不是用鉤碼的重力來(lái)代替繩的拉力，所以沒有必要使鉤碼質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊、力傳感器及擋光片的總質(zhì)量M，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.如果用來(lái)牽引滑塊的細(xì)線也不平行于桌面，則拉力方向與位移方向不在一條直線上，則無(wú)法求解拉力做的功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;C.滑塊到B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是根據(jù)擋光片經(jīng)過光電門時(shí)平均速度求得，即v=v=d△t，所以擋光片的寬度d越小，平均速度越接近瞬時(shí)速度，但是數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器的精確度為0.001s，當(dāng)擋光片的寬度d小到一定程度時(shí)計(jì)時(shí)誤差又會(huì)增大，甚至測(cè)不出時(shí)間，所以擋光片的寬度d適當(dāng)小一點(diǎn)可以提高滑塊速度v測(cè)量的準(zhǔn)確度，選項(xiàng)C正確;D.實(shí)驗(yàn)中鉤碼加速下降，所以繩的拉力，即力傳感器的示數(shù)F小于鉤碼的重力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)以滑塊、力傳感器以及擋光片整體為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)能定理Fs?μMgs=12Mv2【典例5】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新]某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，已知在水平桌面上有如下實(shí)驗(yàn)器材：帶兩個(gè)光電門的氣墊導(dǎo)軌(可認(rèn)為通氣后無(wú)摩擦阻力)、帶遮光片的滑塊、規(guī)格相同的長(zhǎng)方體墊塊若干、連接光電門的采集設(shè)備，重力加速度為g。他們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)操作：①調(diào)節(jié)并固定兩光電門，且測(cè)出兩光電門中心間距為L(zhǎng)；②調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺母A和B，使氣墊導(dǎo)軌水平，然后用1個(gè)墊塊墊在螺母A下方，螺母B擱在水平桌面上，使導(dǎo)軌傾斜并通氣；③將滑塊置于導(dǎo)軌上端由靜止釋放，分別記錄滑塊遮光片通過光電門1、光電門2的對(duì)應(yīng)時(shí)間t1、t④再分別用2個(gè)、3個(gè)墊塊整齊疊放后墊在螺母A的下方，螺母B一直擱在水平桌面上，重復(fù)操作③。(1)實(shí)驗(yàn)還需測(cè)量的物理量有________；A.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m?B.螺母A和螺母B中心間的距離xC.遮光片的寬度d?D.每個(gè)墊塊的厚度(即墊起的高度)?(2)墊2個(gè)墊塊和墊3個(gè)墊塊時(shí)，滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，合力對(duì)滑塊所做的功分別記為W2、W3，則W(3)當(dāng)墊1個(gè)墊塊時(shí)，要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”就是要驗(yàn)證的表達(dá)式為________(用題干中所給的及(1)中所選擇需要測(cè)量的物理量來(lái)表示)。【答案】(1)BCD；(2)2：3；(3)【解析】(1)由圖并結(jié)合實(shí)驗(yàn)的步驟可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證滑塊從光電門1到光電門2的過程中的動(dòng)能定理，即驗(yàn)證滑塊從光電門1到光電門2的過程中，重力所做功等于滑塊動(dòng)能的增加，即：mgH=12mv22?12mv12，由于遮光片寬度d很小，可認(rèn)為平均速度即為過光電門中心的瞬時(shí)速度，則由公式：v=?d?t，即可分別求出兩個(gè)速度：v1=dt1，v2=dt2。設(shè)氣墊導(dǎo)軌的傾角為θ，兩個(gè)光電門中心間距為L(zhǎng)，它們之間的高度差：H=L?tanθ，而：tanθ=n?x，其中每個(gè)墊塊的厚度(即墊起高度)?，n是墊塊的個(gè)數(shù)；螺母A和B中心間的距離x，則聯(lián)立以上的幾個(gè)公式可得：mgH=mgL?n?x?

①?.

ΔEk=12m?(dt2)2?12m(dt1)2??②.要驗(yàn)證滑塊從光電門1到光電門2的過程中的動(dòng)能定理，得：mgL?n?x=12m【典例6】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理之s?v2圖象]某學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究拉力做功與小車動(dòng)能變化之間的關(guān)系。小車上遮光片的寬度為d，A、B處是兩光電門，可測(cè)得小車上的遮光片通過A、B處所用的時(shí)間；用遮光片通過光電門的平均速度表示小車通過A、B點(diǎn)時(shí)的速度，鉤碼上端為拉力傳感器，可讀出細(xì)線上的拉力F。適當(dāng)墊高木板右端，使小車不掛鉤碼時(shí)能在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)。掛上鉤碼，從木板右端由靜止釋放小車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)符合本實(shí)驗(yàn)要求的有________。A.要保證鉤碼和拉力傳感器的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量B.要測(cè)出鉤碼和傳感器的質(zhì)量C.要測(cè)量長(zhǎng)木板墊起的高度和木板長(zhǎng)度D.要選用寬度窄一些的擋光片(2)某次實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量為m的小車通過A、B光電門的時(shí)間分別為tA、tB，則小車由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)動(dòng)能的變化量△(3)保持拉力F=0.2N不變，僅改變光電門B的位置，讀出B到A的距離s，記錄對(duì)應(yīng)的s和tB數(shù)據(jù)，畫出s?vB2圖像如圖乙所示。根據(jù)圖像可求得小車的質(zhì)量m=________kg，A處光電門到木板右端的距離L=________【答案】(1)D；；(3)0.6；0.3?！窘馕觥?1)A.小車所受拉力可以由力傳感器測(cè)出，實(shí)驗(yàn)不需要控制鉤碼和拉力傳感器的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；B.由力傳感器測(cè)出拉力的大小為F及小車通過光電門AB的距離L可求得合力對(duì)滑塊做功W=FL，判斷出合力做功與小車動(dòng)能變化量間的關(guān)系即FL=ΔEk，故不需要測(cè)量鉤碼和傳感器的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；C.小車所受拉力可以由力的傳感器測(cè)出，實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力，不需要測(cè)量長(zhǎng)木板墊起的高度和木板長(zhǎng)度，故C錯(cuò)誤；D、為使小車經(jīng)過光電門時(shí)速度的測(cè)量值更接近真實(shí)值，要選用寬度窄一些的擋光片，故D正確；故選D。(2)小車通過A、B光電門的速度vA=dtA，車經(jīng)過光電門B時(shí)的速度：vB=dtB，故小車由A運(yùn)動(dòng)到B動(dòng)能變化量。(3)根據(jù)動(dòng)能定理，F(xiàn)s=12mvB2【典例7】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理之v2?W圖象]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)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)做如圖3所示的v2?W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為v2=______。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)【答案】(1)B；(2)A；B；(3)mgx2；x3?x【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電，故選：B；(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一段墊高，讓小車滑下，當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，就意味著摩擦力抵消了，故選：A；此時(shí)應(yīng)當(dāng)讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，因?yàn)榇螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器也會(huì)有摩擦力，故選：B；(3)由于近似認(rèn)為拉力等于重力，所以根據(jù)W=FS可知，拉力做功為W=mgx2；

中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，所以B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度，即V=sAC2T=x3?x12T；

(4)根據(jù)圖象上的點(diǎn)，可以得出得v2隨W變化的表達(dá)式為：v2=0.008+4.69W；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以功和能的單位是相同的，斜率設(shè)為k，則k=v2W，代入單位后，【典例8】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理之1t2?n圖象]某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究動(dòng)能定理。他通過測(cè)量小車所受合外力(近似等于懸掛鉤碼的重力)做的功和小車動(dòng)能的增量進(jìn)行探究，所用小車質(zhì)量為M，重力加速度為g，遮光條的寬度d為10.0?mm①安裝好實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)整墊塊位置使木板的傾角合適，將小車放在木板上某一位置A，用刻度尺量出小車上的遮光片到光電門的距離L；②在細(xì)線左端掛一個(gè)質(zhì)量為m0的鉤碼，將小車從A位置由靜止釋放，記錄下遮光片通過光電門的時(shí)間t③保持小車質(zhì)量不變，逐次增加懸掛鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟③，并將各次實(shí)驗(yàn)中遮光片通過光電門的時(shí)間記錄到下表中：懸掛鉤碼個(gè)數(shù)n12345t/ms11.798.166.715.775.1410.721.502.223.003.78回答下列問題：(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是__________A.要將小車從同一位置由靜止釋放B.改變懸掛鉤碼的數(shù)量后，要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)中需保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行(2)請(qǐng)根據(jù)表中測(cè)量數(shù)據(jù)，以懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)n為橫軸，以1t2為縱軸，在坐標(biāo)紙上作出1t(3)否僅依據(jù)“1t2?n圖象是一條過原點(diǎn)的直線”就得出“合外力對(duì)小車做的功等于小車動(dòng)能增量”的結(jié)論？__________(選填“能”或“不能”)【答案】(1)B；(2)；(3)不能；只有當(dāng)所作出的圖線斜率等于2m0【解析】(1)A.通過改變鉤碼個(gè)數(shù)改變拉力做功，要控制小車在鉤碼作用下的位移相同，實(shí)驗(yàn)中要將小車從同一位置由靜止釋放，故A正確；B.實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后在實(shí)驗(yàn)過程中改變懸掛鉤碼的數(shù)量后，不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；C.當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，因此實(shí)驗(yàn)中需保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確；D.為使小車受到的合力等于繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行，故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選B；

(2)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

(3)小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度：v=dt，由動(dòng)能定理得：nm0gL=12Mv2?0，即nm0gL=12M(dt)2，整理得：1t2=2m0gLMd2n，1t2?n圖象的斜率：k=2m0gLMd2，當(dāng)圖象的斜率為2m0gLMd2時(shí)，說(shuō)明：合外力對(duì)小車做的功等于小車動(dòng)能增量，僅根據(jù)1t2?n圖象是一條過原點(diǎn)的直線不能得出：“合外力對(duì)小車做的功等于小車動(dòng)能增量”的結(jié)論。

【典例9】[創(chuàng)新【答案】(1)【解析】(1)由動(dòng)能定理可得：W=Fx=12mv2?12mv02，所以理論上Δ【典例10】[創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——數(shù)據(jù)處理之?Ek?w圖象]利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m(1)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：①掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)；②掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示，用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論①?gòu)膱D乙數(shù)據(jù)可以計(jì)算打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“6”時(shí)小車的速度v6=________m/s；(②將鉤碼重力mg視為小車受到的拉力F，當(dāng)?shù)刂亓λ俣萭=9.80?m/s2，利用W=mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W，利用動(dòng)能公式Ek=1③從圖丙中可計(jì)算出直線斜率k，從k值大小就可以判斷出實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)論是否正確(實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)論是動(dòng)能變化等于拉力做的功)。若實(shí)驗(yàn)結(jié)論與預(yù)期結(jié)論相符合，則k值為________。(填“k≈1”“k>1”或“k<1”)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。從圖中算出直線斜率為k，以及題中小車質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m，就可算出小車受到的實(shí)際拉力F，其計(jì)算公式是F=【答案】(2)①0.458；

③k≈1

；(3)kmg。【解析】(2)①計(jì)數(shù)點(diǎn)6的瞬時(shí)速度：v6=x572T=4.35+4.81×10?20.2m/s=0.458m【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)01】某同學(xué)利用如圖1所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，已知空氣阻力不計(jì)，測(cè)量步驟如下：

a.將小物塊在一條橡皮筋的作用下從某一位置彈出，小物塊沿粗糙的水平桌面直線滑行，之后滑離水平桌面，平拋落至水平地面上，標(biāo)記出小物塊的彈出位置和在水平地面上的落點(diǎn)Mb.在釘子上分別套上完全相同的2條、3條、4條……橡皮筋，將小物塊每次都從步驟a中的同一位置彈出，重復(fù)步驟a，標(biāo)記出小物塊在水平地面上的落點(diǎn)M2、M3c.(1)為求出小物塊滑離水平桌面時(shí)的速度，需要測(cè)量下列物理量中的________(填正確答案標(biāo)號(hào))。A.橡皮筋的原長(zhǎng)x

B.橡皮筋的伸長(zhǎng)量Δx

C.桌面到地面的高度?

D.小物塊平拋過程的水平距離(2)請(qǐng)用(1)中測(cè)得的物理量表示小物塊滑離水平桌面時(shí)的動(dòng)能Ek=_____(小物塊的質(zhì)量為m，重力加速度為(3)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3…，小物塊平拋過程的水平距離分別記為L(zhǎng)1、L2、L3…，若不能忽略水平桌面與小物塊間摩擦力做的功，則以橡皮筋對(duì)小物塊做的功(W)為縱坐標(biāo)，以小物塊平拋過程水平距離的平方(L【答案】(1)CD；(2)mgL2【解析】(1)小物塊離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，由水平位移和豎直位移就能求出平拋的初速度，所以有：?=12gt2，v=L2?g=Lg2?，所以要測(cè)量桌面到地面的高度?，小物塊平拋過程的水平距離L，CD項(xiàng)正確。故選CD。

(2)根據(jù)動(dòng)能表達(dá)式得E【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)02】某同學(xué)用探究動(dòng)能定理的裝置測(cè)滑塊的質(zhì)量M.如圖甲所示，在水平氣墊導(dǎo)軌上靠近定滑輪處固定一個(gè)光電門。讓一帶有遮光片的滑塊自某一位置由靜止釋放，計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片通過光電門的時(shí)間t(t非常小)，同時(shí)用米尺測(cè)出釋放點(diǎn)到光電門的距離s。

(1)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)出遮光片的寬度d如圖乙所示，則d=______mm。

(2)實(shí)驗(yàn)中多次改變釋放點(diǎn)，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，描點(diǎn)連線，做出的圖象為一條傾斜直線，如圖丙所示。圖象的縱坐標(biāo)s表示釋放點(diǎn)到光電門的距離，則橫坐標(biāo)表示的是______。

A.t

B.t2

C．1t

D．1t2

(3)已知鉤碼的質(zhì)量為m，圖丙中圖線的斜率為k，重力加速度為g。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，寫出滑塊質(zhì)量的表達(dá)式M=______?！敬鸢浮?1)1.880，(2)D，(3)2kmgd2?m。

【解析】(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×38.0mm=0.380mm，則最終讀數(shù)為1.880mm。(2)滑塊通過光電門的瞬時(shí)速度v=dt，根據(jù)動(dòng)能定理得，mgs=12(M+m)v2=12(M+m)【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)03】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置“驗(yàn)證動(dòng)能定理”。先用鐵架臺(tái)將長(zhǎng)木板架起來(lái)做成斜面，小車通過跨過定滑輪的剛性細(xì)繩與沙桶相連，調(diào)節(jié)滑輪高度使連接小車的細(xì)繩平行于長(zhǎng)木板，適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板帶有定滑輪的一端高度，使小車可以通過滑輪拉著裝有一定量沙子的沙桶勻速下滑。然后取下沙桶，在木板上端安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在小車尾部安裝上紙帶并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔，讓小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置由靜止釋放，如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖丙所示，其中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的周期為T，小車的質(zhì)量為M，定滑輪的質(zhì)量和摩擦忽略不計(jì)，重力加速度為g，請(qǐng)回答下列問題。(1)除了題中所述器材外，還需要以下器材中的_________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A.托盤天平

B.秒表

C.毫米刻度尺

D.量角器(2)圖丙中0點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，它與計(jì)數(shù)點(diǎn)10之間的距離為L(zhǎng)，計(jì)數(shù)點(diǎn)10跟9、11之間的距離分別為x1、x2，則當(dāng)打計(jì)數(shù)點(diǎn)10時(shí)小車的速度為_________(用題目中已知物理量的字母表示)，還需要測(cè)定_________(填物理量及其字母)才能完成該實(shí)驗(yàn)，如果關(guān)系式_________(用已知和測(cè)量的物理量的字母表示【答案】(1)AC；(2)x1+x2【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定紙帶上兩點(diǎn)間的距離和沙與沙桶的總質(zhì)量m，那么需要的器材是毫米刻度尺和托盤天平，故AC正確；(2)由題意知，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t=5T，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)10時(shí)小車的速度大小為x1+x210T；對(duì)圖甲由題中條件：使小車可以通過滑輪拉著裝有一定量沙子的沙桶勻速下滑，可知小車受到的合外力為零，得到小車重力沿斜面向下的分力等于沙和沙桶的重力，對(duì)圖乙，對(duì)小車由動(dòng)能定理得：mgL=【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)04】如圖所示，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)．

實(shí)驗(yàn)中，首先平衡摩擦力和其他阻力．(1)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)小車的速度為v=_________．(2)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，圖中正確反映v2?W關(guān)系的是__________【答案】(1)mgx2；x【解析】(1)拉力對(duì)小車做的功W=mgx2，中間時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，B點(diǎn)速度為：vB=x3?x12T；(2)如果實(shí)驗(yàn)中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重錘和小車動(dòng)能的增加量；即：【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)05】某實(shí)驗(yàn)小組以圖中裝置中驗(yàn)證“動(dòng)能定理”。他們用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將滑塊(含擋光片)通過一個(gè)定滑輪和掛有重物的動(dòng)滑輪與力的傳感器相連，在水平氣墊導(dǎo)軌的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門，A、B兩點(diǎn)間距為x，釋放重物，擋光片通過A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為tA、tB，力的傳感器連接計(jì)算機(jī)記錄細(xì)繩的拉力大小為F，已知滑塊及擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為d，重物的質(zhì)量為(1)實(shí)驗(yàn)操作過程中，________(選填“需要”或“不需要”)滿足m?M；(2)實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)得的滑塊通過A、B兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能變化為________________________；若關(guān)系式________成立，則動(dòng)能定理成立。(用題中已知的物理量字母表示)【答案】(1)不需要(2)12【解析】本題考察了驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)，熟悉掌握實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合題目進(jìn)行分析是解題的關(guān)鍵(1)細(xì)繩的拉力直接通過力傳感器測(cè)量，滑塊的速度由光電門測(cè)得，其余所需量皆已知，故不需要滿足m?M；

(2)動(dòng)能的變化量等于末狀態(tài)的動(dòng)能減初狀態(tài)的動(dòng)能，由題意知：vB=dtB,v【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)06】在課外興趣小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)利用如圖1所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。

操作步驟如下：

a.小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿水平桌面滑行，之后平拋落至水平地面上，落點(diǎn)記為M1；

b.在釘子上分別套上2條、3條、4條……同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致，重復(fù)步驟a，小物塊落點(diǎn)分別記為M2、M3、M4…；

c.測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

(1)為求出小物塊拋出時(shí)的速度大小，需要測(cè)量下列物理量中的______(填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.橡皮筋的原長(zhǎng)x

B.橡皮筋的伸長(zhǎng)量△x

C.桌面到地面的高度?

D.小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L

(2)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做功分別記為W1、W2、W3、…，小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)1、L2、L3、….若功與速度的平方成正比，則若以W為橫坐標(biāo)、以L2為縱坐標(biāo)作圖，得到的圖象是______

A.直線

B.拋物線

C.雙曲線

D.無(wú)法確定

(3)若考慮物塊從釋放位置到桌子邊沿克服阻力做的功，請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出(2)中的大致圖象形狀；

【答案】CD

A

能【解析】(1)小物塊在橡皮筋的作用下離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，由水平位移和豎直就能求出平拋的初速度，v=L2?g=Lg2?，所以要測(cè)量桌面的高度?，小物塊拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)的水平距離L。(2)由動(dòng)能定理有：W=12mv2=14?gL2，由此看出W與L【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)07】如圖甲所示是探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)出滑塊(含滑輪)質(zhì)量M=240g，并安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；

②適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端，滑塊不掛輕繩，掛上紙帶，輕推滑塊使滑塊沿長(zhǎng)木板勻速運(yùn)動(dòng)；

③輕繩通過軌道末端的滑輪和滑塊上的滑輪，一端掛在力傳感器上，另一端掛質(zhì)量為m=100g的鉤碼，兩輕繩與木板平行；

④接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放滑塊，打出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為0.1s，并記錄力傳感器示數(shù)F=0.39N。

回答下列問題：

(1)滑塊從B運(yùn)動(dòng)到D的過程中，合力對(duì)滑塊所做的功W=______J，滑塊動(dòng)能的增量△Ek=______J；(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(2)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合力對(duì)滑塊所做的功W總略大于滑塊動(dòng)能的增量△Ek，可能的原因是______(填選項(xiàng)前面字母)。

A.沒有滿足滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量

B.平衡摩擦力過度

C.滑輪摩擦影響

(3)利用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以完成的物理實(shí)驗(yàn)有：______【答案】(1)0.14；0.13(2)C，(3)研究勻變速直線規(guī)律【解析】(1)合力對(duì)滑塊做功為：W=2FxBD=2×0.39×(0.0751+0.1049)J=0.14J，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B點(diǎn)的速度：vB=v?AC=xAC2T=0.0449+0.07512×0.1m/s=0.6m/s，D點(diǎn)速度：vD=v?CE=xCE2T【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)08】如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過輕質(zhì)細(xì)繩繞過輕質(zhì)動(dòng)滑輪與拉力傳感器相連，動(dòng)滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為d。實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊由靜止釋放，測(cè)得遮光條通過光電門的時(shí)間為Δt，拉力傳感器的讀數(shù)為F。

(1)某同學(xué)在“探究繩子拉力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄滑塊的初位置與光電門的距離L及擋光條通過光電門的時(shí)間，測(cè)得多組L和值。應(yīng)用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了獲得線性圖象應(yīng)作______圖象(選填“L?1Δt”、“L?1(Δt)2”或“L?(2)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動(dòng)能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，出現(xiàn)該情況的可能原因是______；

A.鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M

B.滑塊運(yùn)動(dòng)過程中克服阻力做功

C.氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平

D.沒有考慮動(dòng)滑輪的質(zhì)量

(3)