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1、实验：探究功与速度关系和验证机械能守恒探究功与速度变化的关系一、实验原理（1）一根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功为W.（2）两根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为2W.（3）三根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为3W.（4）利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可以确定速度变化与功的关系二、实验器材1变力做功：橡皮筋、小车、木板、打点计时器和纸带、铁钉等。2恒力做功：钩码、小车、带滑轮的木板、打点计时器和纸带（或光电门）、细绳等。三、主要误差1橡皮筋不能严格相同，使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。2钩码的重力作为小车受到的合外力时，钩码质量没有远小于小车质量造
2、成的系统误差。3平衡摩擦力不足或过度。注意事项1平衡摩擦力时，小车应拉着纸带，使小车重力沿斜面向下的分力与木板对小车的摩擦力、打点计时器对纸带的阻力平衡。平衡时，打点计时器打出的纸带上点迹间距相等，即小车做匀速直线运动。2变力做功时，测小车速度应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。3恒力做功时，用光电门测速度，应考虑挡光部分的大小造成的误差。4小车质量应大一些，使力不变时，加速度较小，纸带上打下的点多一些。 1如图所示为“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验装置实验过程中，为了让小车所受合外力大小近似等于钩码的重力大小：（1）细线应该与长木板平面_ （填“A”或“B”）； A
3、平行B不平行 （2）是否需要平衡摩擦力_ （填“A”或“B”）； A需要B不需要 （3）小车质量M与钩码质量m的关系应满足_ （填“A”或“B”） AMmBMm【答案】（1）A；（2）A；（3）B（2）要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，即本实验需要平衡摩擦力，故A正确，B错误；故选：A （3）只有当小车质量M远远大于钩码的质量时，才可以用钩码的重力代替绳子的拉力，故B正确，A错误；故选：B 故答案为：（1）A；（2）A；（3）B 2做“探究功和速度变化的关系”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置。请回答下列问题.（1）两种实验装置操作正确的是_A都不需要平衡摩擦力B乙图中
4、小车的质量要远大于钩码的质量C甲图橡皮筋做的功可以直接测量D所用的打点计时器都必须使用交流电源（2）用甲图实验装置打的纸带如丙图所示，其中AG段小车做加速运动，GK段小车做匀速运动，那么应该用_（填“AG” 或“GK”）段来计算小车的速度。（3）用乙图实验装置在正确操作情况下打出的纸带如丁图所示。某同学想利用BE段验证动能定理，测出纸带上AC间的距离，DF间的距离，BE间的距离。那么，该同学用天平分别测出小车质量M； 钩码的总质量m；已知打点计时器的打点频率为f，从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是_，小车动能的增量是_。（用题中的物理量符号表示）【答案】（1）BD （2）GK （3）
5、（2）小车加速过程中橡皮条在一直对小车做功，只有当小车做匀速直线运动时，橡皮条才对小车做功完毕，故应使用GK段计算小车的速度；（3）利用BE段验证动能定理，合力对小车做功为，小车动能的变化量为：。10某实验小组采用如图2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）实验中木板略微倾斜，这样做_（填答案前的字母）A、是为了释放小车后，小车能匀加速下滑B、是为了增大橡皮筋对小车的弹力C、是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D、是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动（2）若根据多次测量数据画出的Wv草图如图乙所示，根据图线形
6、状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是_AWBWCWv2DWv3【答案】（1）C（2）AB考点：探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律1、 实验原理如图所示，质量为m的重物从O点自由下落，以地面作为零重力势能面，若果忽略空气阻力，下落过程中在任意两点A和B处重物的机械能守恒，即，该式亦可写成。等式说明，重物重力势能的减少量等于动能的增加量。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图中A点）来进行研究，这时应有，该式即为本实验要验证的表达式，式中h是重物从O点下落至A点的瞬时速度。二、实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带架子的重物，刻度尺，导
7、线。三、实验步骤1安装置：按装置图安装器材，沿竖直方向将打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。2打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做35次实验。3选纸带（1）用验证时，应选取点迹较为清晰，且1、2两点间的距离略小于或接近2 mm的纸带。（2）用验证时，由于重力势能具有相对性，选择纸带时应选适当的点为基准点，只要后面的点迹清晰就可选用。四、数据处理方法一：利用起始点和第n点进行计算。将实验数据代入mghn和，在实验误差允许的条件下，若mghn和相等，则验
8、证了机械能守恒定律。方法二：任取两点进行计算。（1）任取两点A、B，测出hAB，算出mghAB。（2）算出的值。（3）在实验误差允许的条件下，若mghAB=，则验证了机械能守恒定律。方法三：图象法从指戴上选取多个带，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算出各点速度的平方v2，然后以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据作出v2/2 h图线。若在误差许可的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律。注意事项1打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔要调整在数值方向上，以减小摩擦阻力。2应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密
9、度可减小体积，使空气阻力减小。3实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再松开纸带。4测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完。5速度不能用vn=gtn或计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用vn=gtn计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，实际上由于摩擦阻力的影响，机械能应减小，故速度应通过纸带上的数据计算得到。同样道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用或计算得到。 1甲同学准备做“探究功与物体速度变化的关系”实验。乙同学准备做“验证机械
10、能守恒定律”实验。 （1）图为实验室提供的部分器材，甲、乙均要使用的器材是_（填字母代号）；（2）用一条纸带穿过打点计时器的限位孔，发现有图2的两种穿法，两同学犹豫不决。你认为（选填“A”或“B”）的穿法更合理；（3）图是甲乙两同学在实验中得到的两条纸带、，纸带中b点的速度为_m/s，其中纸带_是验证机械能守恒定律实验得到的（填“”或“”）；（4）关于这两个实验下列说法正确的是_（填字母代号）A甲同学可以利用纸带上任意两点间的距离求所需速度B甲同学实验时长木板倾斜的目的是使橡皮筋所做的功等于合力所做的功C乙同学可以取纸带上任意2个计时点进行数据处理D乙同学实验时使重物靠近打点计时器释放的目的是
11、为了获取更多的计时点【答案】（1）D （2）B （3）0.70（0.68-0.72）（4）BD2在“验证机械能守恒定律”的实验中，回答下列问题：（1）用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一系列的操作，下列各步骤的合理顺序是_；A释放纸带 B接通电源 C取下纸带 D切断电源（2）如图，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是_（填“甲”、“乙”、“丙” 或“丁”）；（3）如图（b），某同学用正确的方法获得了一条纸带，并以起点为记数点O，后隔一段距离，取连续点为记数点A、B、C、D、E、F，如图所示。已知重锤的质量为0.5kg，则电磁打点计时器打下E点时，重锤减少的重力势能EP=_J（取重力加
12、速度g=9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字），由于受阻力的影响，重锤增加的动能EK与减少的重力势能EP的大小关系为EK_EP（选填“大于”、“小于”或“等于”）。【答案】（1）BADC （2）丙 （3）035 小于3如图1是在利用重锤下落验证机械能守恒定律的实验中得到的一条纸带已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度 g=9.80m/s2，测得所用重物的质量为1.00kg，纸带上0点为打的第一个点，A、B、C、D是某部分连续打出的四个点，它们到0点的距离如图2所示则由图中数据可知，打点计时器打下计数点C时，物体的速度VC=m/s；重物由0点运动到C点的过程中，重力势能的减
13、少量等于J，动能的增加量等于J（取三位有效数字）实验结果发现动能增量不等于重力势能的减少量；造成这种现象的主要原因是A选用的重锤质量过大B数据处理时出现计算错误C空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D实验时操作不够细，实验数据测量不准确【答案】3.90，7.62，7.61，C【解析】试题分析：根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点速度大小，从而得出动能的增加量，根据下降的高度求出重力势能的减小量根据实验的原理确定实验误差的来源解：C点的瞬时速度为3.90m/s，则动能的增加量为：7.61J；重力势能的减小量为：7.62J实验结果发现动能增量不等于重力势能的减少量；造成这种现
14、象的主要原因是空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力故选：C故答案为：3.90，7.62，7.61，C4（1）做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的（填字母）（2）该实验要验证的是重锤重力势能的减少等于它动能的增加，以下说法正确的是（填字母）A必须用天平称出重锤的质量B要把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重锤提升到靠近打点计时器的位置C要先接通电源，再释放纸带D要用秒表测出重锤下落的时间（3）实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示，把第一个点记做O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为6240cm、7020cm、7800cm、8580cm。已知重锤的质量为200kg，打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=980m/s2。根据以上数据，可知重锤由O点运动到C点，重力势能的减少量等于J，动能的增加量等于J。（结果均取3位有效数字）【答案】（1）BD（2）BC（3）153 152（3）重力势能减小量为：在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过
