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1、word第5课时实验一:探究动能定理课时训练 融知识 提能力“探究动能定理的实验时,如下说法正确的答案是.(填字母代号)A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动C.每次实验中橡皮筋的规格要一样,拉伸的长度要一样速度速度解析:当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力,即在实验中可消除摩擦力的影响,选项A正确;由实验原理可知,选项B、C正确,D错误;使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车,选项E错误;橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加,此动能应为小车获得的最大动能,所以用打点计时器打
2、下的纸带测定的是小车的最大速度,选项F正确、G错误.答案:ABCF2.(2013年某某理综,19(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系实验中(装置如图(甲):(1)如下说法哪一项为哪一项正确的.(填选项前字母) B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图(乙)是实验中获得的一条纸带的一局部,选取O、A、B、C计数点,打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.如此打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保存三位有效数字). 解析:(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡,故不能挂钩码平衡摩擦力,选项A错误;该实验中,可近似用钩码的重力
3、表示小车所受到的拉力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确.(2)由于匀变速直线运动中=,而计数点间的时间T=0.1 s,vB= m/s=0.653 m/s.“恒力做功与物体动能改变的关系,设计了如下实验,他的操作步骤是:a.连接好实验装置如下列图.b.将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.c.在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上.d.释放小车,打开打点计时器的电源,打出一条纸带.(1)在屡次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.
4、经测量、计算,得到如下数据:第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力,拉力对小车做的功为 J,小车动能的增量为 J.(2)此次实验探究结果,他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量,且误差很大,显然,在实验探究过程中无视了各种产生误差的因素.请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下,造成较大误差的主要原因有:.(至少写出两条原因)9.8 N=0.49 N,拉力对小车做的功:W=F0.400 J=0.196 J,小车动能的增量:Ek=mv2=2 J=0.100 J.(2)误差很大的可能原因:小车质量不
5、满足远大于钩码质量;没有平衡摩擦力;先放小车后开电源,使打第一个点时,小车已有了一定的初速度.答案:(1)(2)小车质量没有远大于钩码质量没有平衡摩擦力先放小车后开电源,使打第一个点时,小车已有了一定的初速度(任选其二)4.为了探究恒力作用时的动能定理,某同学做了如下实验,他让滑块在某一水平面上滑行,利用速度采集器获取其初速度v,并测量出不同初速度的最大滑行距离x,得到下表所示几组数据:数据组123456v/(ms-1)0x/m0(1)一同学根据表中数据,作出xv图像如图(甲)所示.观察该图像,该同学作出如下推理:根据xv图像大致是一条抛物线,可以猜测,x可能与v2成正比.请在图(乙)所示坐标
6、纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜测.(2)根据你所作的图像,你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是.解析:(1)作出xv2的图线如下列图.(2)由图可以看出,滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比.即:xv2.答案:(1)见解析图(2)xv25.(2014某某省即墨市期末)为了验证动能定理,某学习小组在实验室组装了如下列图的装置,备有如下器材: 打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的 质量为M、 沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时,滑块处于静止状态.要完成该实验,请回答如下问题:(1)要完本钱实验
7、,还缺少的实验器材是.(2)实验时为保证滑块受到的拉力与沙、小桶的总重力大小根本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是,实验时为保证细线拉力等于滑块所受的外力,首先要做的步骤是.(3)在满足(2)问的条件下,让小桶带动滑块加速运动,如下列图为打点计时器所打的纸带的一局部,图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相邻计数点间的距离标注在图上,当地重力加速度为g,如此在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为.(用题中所给的表示数据的字母表示)解析:(1)需要测量纸带上点与点之间的距离,因此缺少刻度尺.(2)只有当mM时,对滑块拉力根本等于沙、小桶的总
8、重力,且需平衡摩擦力.(3)从B到D点,拉力对滑块做功mg(x2+x3).B点对应的速度vB=,D点对应的速度vD=,在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为mg(x2+x3)=(x3+x4)2-(x1+x2)2.答案:(1)刻度尺(2)远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mg(x2+x3)=(x3+x4)2-(x1+x2)2“探究动能定理:在高出地面h的水平桌面上固定一“L形挡板,一条轻弹簧的一端连在挡板的竖直局部,另一端连一质量不计的薄片,薄片右侧放一质量为m的小球.弹簧处于自由长度时,小球刚好停留在桌面边缘.用手向左推小球,直到被挡板的水平局部挡住(弹簧不超过弹性限度).迅速放手,小球
9、被水平弹出后落在地面上,用米尺量出落地点距桌边的水平距离为x1.(小球的质量m和桌面的高度h为量)(1)小球在桌面上运动过程中,动能的变化可表示为Ek=.2,以此类推,放入3条、4条、5条一样的弹簧,测量出每次小球的落地点离桌边的水平距离分别为x3、x4、x5.假如忽略摩擦力影响,如此在误差允许X围内,只要满足x1x2x3x4x5=,就说明外力对物体做的功与物体动能的变化成正比.(3)以下哪些措施可以减小本实验的误差.解析:(1)设小球平抛的初速度为v1,如此x1=v1t,h=gt2,小球在桌面上运动过程由动能定理:W=Ek=m,所以Ek=.(2)由动能定理:W=m,W,同理2W,得x1,x2
10、,可得x1x2x3x4x5=1.(3)为了使弹簧弹力所做的功为外力的功,应尽可能减小摩擦,选用光滑的桌面,减少摩擦力对小球所做的功,选项a正确;水平距离x越大,测量误差越小,应选用劲度系数较大的弹簧,选项c正确;在弹簧弹力做功一定的情况下,小球的质量越大,速度越小,水平距离越小,测量误差越大,应当选项b错误;桌面高度h越大,水平距离x越大,如此测量误差越小,选项d错误.答案:(1)(2)1(3)ac7.某同学利用打点计时器、质量为m的滑块、可调节高度的斜面、直尺等仪器进展“探究动能定理的实验,如下列图,他首先将打点计时器固定在斜面的上端,并将滑块与纸带相连,让纸带穿过打点计时器,接通低压交流电
11、源(其频率为f)后释放滑块,打点计时器在纸带上打下一系列计数点.回答如下问题:(用字母表示)(1)写出影响滑块动能变化的主要因素.=.(3)保持斜面长度不变,升高斜面高度到H(Hh),该同学在实验中得到一条打点清晰的纸带,如下列图,用直尺测出x1、x2、x3,对A、B两点研究:此时滑块在A、B两点的速度大小为:vA=,vB=.(4)如果该同学在记录数据时各物理量的单位分别是:L、H、x1、x2、x3单位为cm,质量m单位是kg,频率f单位为Hz,重力加速度g单位为m/s2,对AB段进展研究,在实验允许的误差X围内,该同学根据记录的数据直接计算合力对滑块所做的功为W,滑块动能的改变量为EkEk之
12、间正确关系的表达式.解析:(1)由滑块在斜面上运动可知,影响滑块动能变化的是合力的功,即重力做功和摩擦力做功.(2)滑块在斜面上做匀速直线运动,如此有:mgsin =mgcos (为斜面的倾角),可得=tan =.(3)由运动学公式得A点的瞬时速度是vA=f,B点的瞬时速度是vB=f.(4)合力对滑块所做的功W和滑块动能的改变量Ek数值差异很大,因为单位没有统一用国际单位,应修正为W=Ek10-2 J.答案:(1)重力做功、摩擦力做功(2)(3)ff(4)W=Ek10-2 J8.(2013年全国新课标理综,22)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进展探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹
13、簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(甲)所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答如下问题:(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ekk,至少需要测量如下物理量中的(填正确答案标号).x0(2)用所选取的测量量和量表示Ek,得Ek=.(3)图(乙)中的直线是实验测量得到的sx图线.从理论上可推出,如果h不变,m增加,sx图线的斜率会(填“增大、“减小或“不变);如果m不变,h增加,sx图线的斜率会(填“增大、“减小或“不变).由图(乙)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与x的次方成正比.解析:(1)小球抛出时的动能Ek=m,要求得v0需利用平抛知识,s=v0t,h=gt2.根据s、h、g,求得v0=s,因此,需测量小球质量m、桌面高度h与落地水平距离s.(2)小球抛出时的动能Ek=m=.(3)弹簧的弹性势能Ep=Ek=m=,即s=2,由sx图像可知,s与x成正比,而Ep与s2成正比,故Ep应与x的2次方成正比,如此s2x,sx图线的斜率正比于,如果h不变,m增加,sx图线的斜率将会减小;如果m不变,h增加,如此sx图线的斜率会增大.答案:(1)ABC(2)(3)减小增大2标准文档
