实验五　探究动能定理.docxVIP

实验五　探究动能定理 命题点一　教材原型实验 某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系．小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50 Hz. (1)为了消除小车运动过程中所受摩擦力的影响，调整时应将木板________(选填“左”或“右”)端适当垫高以平衡摩擦力． (2)实验中，某同学打出的一段纸带如图乙所示，相邻两计时点距离依次为eq \x\to(AB)＝3.50 cm、eq \x\to(BC)＝3.80 cm、eq \x\to(CD)＝eq \x\to(DE)＝eq \x\to(EF)＝eq \x\to(FG)＝eq \x\to(GH)＝4.00 cm，则匀速运动的速度v＝________m/s. (3)根据多次测量的数据，画出橡皮筋对小车做功W与小车匀速运动的速度v的关系如图丙所示，根据图线形状猜想，W与v的关系可能为________． A．W∝eq \r(v) B．W∝v－1 C．W∝v2 D．W∝v3 (4)改变橡皮筋的根数，若实验中的所有操作和数据处理均无错误，则绘出的图线(图中Δv2＝v2－0，将一根橡皮筋对小车做的功记为1)应为过原点的一条直线，但根据实验结果得到的图线如图丁所示，造成这一偏差的原因是________________________． 【解析】　(1)小车是向右边弹射，平衡摩擦力时应该将左端垫高使重力沿斜面向下的分力与沿斜面向上的摩擦力平衡．(2)由题目给的数据可知小车从C点到H点做匀速运动，则v＝eq \f(\x\to(CH),5T)＝2 m/s.(3)图丙中图线的形状与函数y＝xn(n＝2,3,4，…)的图象吻合，故选C、D.(4)从图象纵轴截距可看出合外力不做功时物体仍然会有速度，这表明平衡摩擦力过度． 【答案】　(1)左　(2)2　(3)CD　(4)平衡摩擦力过度 1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条、4条、……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W、…，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出． (1)实验仪器安装时，适当垫高木板一端的目的是平衡摩擦力． (2)每次实验小车必须从同一位置由静止弹出的目的是保证每次每根橡皮筋做功相同且小车的初始状态相同． 解析：(1)实验仪器安装时，适当垫高木板一端是为了平衡摩擦力；(2)每次实验从同一位置由静止释放小车，是为了保证每次每根橡皮筋做功相同且小车的初始状态相同． 命题点二　实验拓展创新 1．装置时代化 2．求解智能化 (1)摩擦阻力问题：靠小车重力的下滑分力平衡摩擦力→自由下落阻力减少→气垫导轨减少摩擦力． (2)速度的测量方法：匀速运动速度→测量纸带上各点速度→光电门v＝eq \f(d,Δt)→速度传感器直接显示速度大小． 类型1　实验情景创新 某研究小组用如图所示实验器材验证动能定理．他们将两光电门固定在力学轨道上，两光电门之间的距离为l，质量为M的小车与质量为m的回形针通过细线和滑轮相连接(M?m)，实验中用回形针拉动小车在轨道上运动．如图所示，记录下小车通过两光电门的时间分别为t1和t2，测出挡光片的宽度为d，即可验证恒力做功的动能定理． (1)为了减小实验误差，研究小组通过选择合适质量的回形针，提高实验精度．研究小组选取122.9 g的小车和不同质量的回形针进行实验，得到如下表所示的实验结果．从表中数据看出，回形针的质量越小，实验误差________． 回形针质量与实验误差的关系 (2)研究小组以小车为研究对象，在实验中不考虑摩擦影响，若能获得等量关系式________________________(用t1、t2、d、M、m、l表示)，即可验证恒力做功的动能定理． (3)为进一步减小实验误差，研究小组继续减少回形针质量，发现实验误差反而增大了．你认为产生此现象的原因是 _______________________________________. 【解析】　本题考查验证动能定理实验．(1)从表中数据可以看到，回形针的质量越小，实验误差越小．(2)小车的速度为eq \f(d,t)，对小车的拉力为mg，故需要验证的关系为mgl＝eq \f(1,2)Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t2)))2－eq \f(1,2)Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t1)))2.(3)回形针质量太小，小车的速度太小，轨道摩擦的影响会增大，相对误差较大． 【答案】　(1)越小　(2)mgl＝eq \f(1,2)Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co