《高考物理一轮复习 第五章 实验四 探究动能定理讲义（含解析）-人教版高三物理试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第五章 实验四 探究动能定理讲义（含解析）-人教版高三物理试题（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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)、100200 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)、56条等长的橡皮筋、刻度尺。突破点(一)实验原理与操作例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
2、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(1.381.40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
3、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(2019如皋调研)利用“实验图示记心中”所示装置进行“探究功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：A设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、；B分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度v1、v2、v3、；C作出Wv图像；D分析Wv图像，如果Wv图像是一条直线，表明Wv；如果不是直线，可考虑是否存在Wv2、Wv3、W等关系。(1)实验
4、中得到的一条如图所示的纸带，求小车获得的速度应选_(选填“AB”或“CD”)段来计算。(2)关于该实验，下列说法正确的有_。A通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加B通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功C每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是_。(写出一条即可)解析：(1)由题图知：在AB之间，由于相邻计数间的距离不断增大，而打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以小车做加速运动。在CD之间相邻计数间距相等，说明
5、小车做匀速运动。小车离开橡皮筋后做匀速运动，应选用CD段纸带来计算小车的速度v。(2)该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故A正确，B错误；为保证每根橡皮筋对小车做功一样多，每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致，故C正确；在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确。(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小。答案：(1)CD(2)ACD(3)没有平衡摩擦力或木板的倾角
6、过大或过小2(2019启东月考)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系。(1)按“实验图示记心中”所示将实验仪器安装好，同时平衡_，确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做_运动。(2)当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8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2W0、3W0、4W0、，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。关于该实验，下列说法正确的是_。A打点计时器可以用直流电源供电，电压为46 VB实验中使用的若干条橡皮筋的原长
7、可以不相等C每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wvm2、Wvm3、W2vm、W3vm、的图像，得出合力做功与物体速度变化的关系(3)如图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.44 cm，OE12.10 cm。已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_ m/s。解析：(1)按图示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力，确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸
8、带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动。(2)电磁打点计时器必须使用交流电源供电，电压为46 V，选项A错误；实验中使用的若干条橡皮筋必须要相同，包括原长必须要相等，选项B错误；每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出，选项C正确；利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wvm2、Wvm3、W2 vm、W3 vm、的图像，得出合力做功与物体速度变化的关系，选项D正确。(3)纸带从C到E部分点迹均匀，则由此求得小车的最大速度为：vm m/s0.83 m/s。答案：(1)摩擦力匀速(2)CD(3)0.83突破点(二)数据处理与误差分析例2如“实验图示记心中”所示装置，是某研
9、究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。橡皮筋对小车做的功记为W。当把2条、3条、n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、n次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打出点的纸带测出。(1)除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有_；(2)平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次、n次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置，并计算vn及vn2，填入下表：橡皮筋做的功1
10、0个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn(m/s)小车速度的平方vn2(m2/s2)第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn_，请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图像验证理论的正确性。答案(1)学生电源、导线、复写纸，刻度尺(2)点距均匀(3)如下表(4)vn2如图所示功vnvn2第1次W1.01.00第2次2W1.401.96第3次3W1.502.25第4次4W2.004.00第5次5W2.255.06由题引知要点
11、谨记1.实验器材的选用对应第(1)题应用电磁打点计时器打纸带的实验时，与打点计时器相关的器材，如：学生电源、导线、复写纸、纸带必须有，处理纸带时，为测量计时点间距，还应有刻度尺。3利用图像探究物理量间的关系对应第(4)题(1)利用图像探究物理量间的关系时，首先确定横、纵坐标轴对应的物理量及单位。(2)根据表中数据确定横、纵坐标轴的标度。(3)认真描绘各坐标点。(4)连线时要注意连线原则，偏离直线较远的点要舍去。集训冲关3(2018无锡期末)利用图示的实验装置探究合力做功与动能变化的关系。(1)为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，需要平衡阻力。关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是_。(
12、2)甲小组同学正确平衡了摩擦力，选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的质量M，取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，按正确操作得到图示的一条纸带。在纸带上选取三个连续计时点A、B、C，测得它们到静止释放的起始点O的距离分别为sA、sB、sC，打点计时器的工作频率为f，已知当地重力加速度为g，从O到B的运动过程中，拉力对小车做功W_，小车动能变化量Ek_。(3)乙小组同学也正确平衡了摩擦力，但并未保证选取的砝码和盘的总质量m远小于小车的质量M。在处理数据时，他们也取砝码和盘的总重力值作为绳子的拉力值，并采用图像法进行数据分析：在纸带上选取多个计数点，测量静止释放的起始点O到每个计数点的距离，并计算
13、出每个计数点对应的小车速度v以及从O点到该计数点对应的过程中绳子拉力所做的功W。他们作出的图线为_。解析：(1)平衡摩擦时应不挂钩码，原理是让重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，故B正确。(2)拉力做功等于重力势能的减少量，即mgsB，小车动能变化量EkMvB2M2。(3)由于已经平衡摩擦，所以拉力做功等于动能的增量，即图线应该为一条过原点的直线，故B正确。答案：(1)B(2)mgsB(3)B4(2018淮安期中)用图甲所示装置探究做功与物体速度变化的关系，A、B是固定在长直木板上的两个铁钉。实验时，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，通过改变橡皮筋的条数改变做功的多少，再根据纸带上的打点确定小车对应运动的速度，进而探究做功与物体速度变化的关系。(1)关于该实验的下列说法中，正确的有_。A需要测出小车的质量mB需要选择相同的橡皮筋进行实验C需要测出每根橡皮筋对小车所做的功WD改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放(2)实验中得到一根纸带如图乙所示，1、2、3是按时间先后顺序标出的计数点(每两个相邻计数点间还有4个打点未画出)，造成59各计数点间距不相等的原因可能是_。由图乙所示的纸带可知，该小车达到最大速度时，橡皮筋的伸长量_(选填“大于零”或“等于零”)。(3)该小组用新、旧两组橡皮筋分别做实验，正确实验操作得到橡皮筋的条数n与小车对应速度v的多组数据，作出v
