2018版高考物理一轮复习第五章能量和动量实验五探究动能定理.docVIP

实 验 五 探 究 动 能 定 理 一、实验目的 1．探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。 2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。 二、实验器材 小车(前面带小钩)、100～200 g砝码、长木板及两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(若使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺。 突破点(一)　实验原理与操作 [典例1]　某实验小组用如“实验图示记心中”所示装置“探究功与物体速度变化的关系”。 (1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应该采用下面所述方法中的______(填入选项前的字母代号)。 A．逐步调节木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑 B．逐步调节木板的倾斜程度，让小车在橡皮筋作用下开始运动 C．逐步调节木板的倾斜程度，给小车一初速度，让其拖着纸带匀速下滑 D．逐步调节木板的倾斜程度，让拖着纸带的小车自由下滑 (2)如图所示是该实验小组在实验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50 Hz，则橡皮筋恢复原长时小车的速度为________ m/s(结果保留三位有效数字)。 [答案]　(1)C　(2)1.39(1.38～1.40均正确) [由题引知·要点谨记] 1.实验原理的理解[对应第?1?题] ?1?为使橡皮筋的拉力所做的功为合外力对小车所做的功，必须平衡小车的摩擦力。 ?2?利用小车拖着纸带，小车匀速运动则摩擦力才算被平衡，此操作一是可通过纸带观察小车是否匀速，二是可同时平衡纸带运动所受的阻力。 2.利用纸带确定小车的末速度[对应第(2)题] (1)橡皮筋恢复原长时小车已匀速，故应利用纸带上间距相等的部分计算小车速度。 (2)利用v＝计算小车的速度，为减小测量误差，所选的范围应尽量长些，如本题可选BE段。 (3)注意刻度尺的精度、估读及单位，注意对结果有效数字的要求。 [集训冲关] 1．(2017·湖南四校联考)某实验小组要探究力对物体做的功与物体获得的速度的关系，选取的实验装置如“实验图示记心中”所示。 (1)实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，最终得到如图甲所示的纸带，这样做的目的是____________。 (2)在正确操作的情况下，打在纸带上的点并不都是均匀分布的，为了计算小车获得的速度，应选用图乙纸带的__________(填“A～F”或“F～I”)部分。 (3)小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出，沿木板滑行，当小车的速度最大时，橡皮筋对小车做的功为W。再用完全相同的2条、3条、…、n条橡皮筋作用于小车上，每次在________(填“相同”或“不相同”)的位置由静止释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…、nW。 (4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、…、vn，作出W-v图像。则下列符合实际的图像是________(填字母序号)。 解析：(1)纸带上打出的点迹均匀，说明小车做匀速运动，这样做的目的是平衡摩擦力。 (2)纸带在橡皮筋的拉力作用下做加速运动，橡皮筋做功完毕后，小车的速度达到最大，之后做匀速运动，因此匀速运动时的速度即为该过程中小车的最大速度，故为了测量小车获得的速度，应选用纸带上点迹均匀分布的部分测量，即F～I。 (3)橡皮筋的拉力为变力，采用倍增法增加功，使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，当小车的速度最大时，橡皮筋对小车做的功为W；再用完全相同的2条、3条、…、n条橡皮筋作用于小车上，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…nW，所以每次应在相同的位置由静止释放小车。 (4)功与速度的平方相对应，所以图像应为D。 答案：(1)平衡摩擦力　(2)F～I　(3)相同　(4)D 2．(2014·天津高考)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。 (1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些______________________________。 (2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个____(填字母代号)。 A．避免小车在运动过程中发生抖动 B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 (3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上