高三物理大一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理

高三物理大一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理誤差分析1．誤差的主要來源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比．2．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差．3．利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差．注意事項(xiàng)1．平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡．方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角．2．選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的．3．規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值

熱點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解【典例1】“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W；當(dāng)用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W、3W、4W……每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測(cè)出．

圖1 (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．

A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用干電池供電

B．實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，可以不平衡摩擦力

C．每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出

D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W－vm、W－v、W－v，W2－vm、W3－vm……的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系．(2)如圖2所示，給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測(cè)量小車最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB＝1.48cm，BC＝1.60cm，CD＝1.62cm，DE＝1.62cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2

答案(1)CD

(2)0.81【跟蹤短訓(xùn)】1．[2013·福建卷，19(1)]在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖3)：圖3 ①下列說法哪一項(xiàng)是正確的________．(填選項(xiàng)前字母) A．平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上

B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放 ②圖4是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為______________m/s(保留三位有效數(shù)字)．圖4

答案①C

②0.653熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】如圖5所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形．這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做功記為W.當(dāng)用2條、3條、…、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…、第n次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出，圖6甲為某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶．圖5(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外，還需要的器材有________．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是__________________________________.(3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)分布并不都是均勻的，為了測(cè)量小車最終獲得的末速度，應(yīng)選用紙帶的________________部分進(jìn)行測(cè)量． (4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表.

從理論上講，橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間的關(guān)系是Wn∝________，請(qǐng)你運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象，以驗(yàn)證理論的正確性．乙圖6

解析(1)要計(jì)算某點(diǎn)速度的大小，必須要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，除了題圖甲中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外，還需要的器材是刻度尺．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是把放打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮Γ畧D7

(1)請(qǐng)以Δv2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)在坐標(biāo)圖8中作出Δv2－x圖象．若測(cè)出小車質(zhì)量為0.2kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合力的大小為________N.圖8(2)若該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合力小于彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍．你認(rèn)為主要原因是________________________________________________________________________，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是____________________________________________．解析(1)由v2－v＝2ax可知Δv2＝2a·x，在Δv2-x圖象中，斜率k＝2a＝2.5，由F＝ma，得F＝0.25N.答案(1)圖象如圖所示0.25(2)小車滑行時(shí)所受摩擦阻力較大將木板左側(cè)墊高，使木板傾斜一定的角度以平衡摩擦力探究高考命題視角視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)，使用拉力傳感器和速度傳感器 如圖9所示，將拉力傳感器固定在小車上，平衡小車的摩擦力，拉力傳感器可以記錄小車受到的拉力大小，在水平桌面上相距一定距離x的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小，改變鉤碼的數(shù)量，分別得到對(duì)應(yīng)拉力的功W和Δv2(即v－v)，也可驗(yàn)證得到W∝Δv2的結(jié)論．圖9

視角2實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn) 利用自由落體運(yùn)動(dòng)探究功和動(dòng)能的關(guān)系．視角3創(chuàng)新拓展把探究功和動(dòng)能關(guān)系的實(shí)驗(yàn)拓展為探究彈性勢(shì)能和形變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．【典例3】(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，22)某同學(xué)利用下述裝置對(duì)輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖10所示．向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，小球離開桌面后落到水平地面．通過測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能．圖10回答下列問題：(1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等．已知重力加速度大小為g.為求得Ek，至少需要測(cè)量下列物理量中的_______(填正確答案標(biāo)號(hào))．A．小球的質(zhì)量mB．小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離sC．桌面到地面的高度hD．彈簧的壓縮量ΔxE．彈簧原長(zhǎng)l0 (2)用所選取的測(cè)量量和已知量表示Ek，得Ek＝_____. (3)圖11中的直線是實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的s－Δx圖線．從理論上可推出，如果h不變．m增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________(填“增大”、“減小”或“不變”)：如果m不變，h增加，s－Δx圖線的斜率會(huì)________(填“增大”、“減小”或“不變”)．由圖11中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與Δx的__________次方成正比．圖11【探究跟蹤】

利用氣墊導(dǎo)軌探究彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系，在氣墊導(dǎo)軌上放置一帶有遮光片的滑塊、滑塊的一端與輕彈簧貼近，彈簧另一端固定在氣墊導(dǎo)軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導(dǎo)軌底座上適當(dāng)位置(如圖12所示)