物理一輪復(fù)習(xí)精練精析《金學(xué)案》（粵教）：實驗：探究動能定理

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三單元實驗與探究第5課實驗：探究動能定理1．(雙選）某同學(xué)想利用自由落體運(yùn)動研究“功與物體動能變化的關(guān)系”,實驗中下列四組物理量中需要通過測量或計算得出的物理量有()A．重物的質(zhì)量B．重力加速度C．重物下落的高度D．與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度解析：重物受力不變,可以利用下降高度關(guān)系表示功，所以必須測量下落高度,再利用紙帶計算對應(yīng)各點的瞬時速度，重力加速度是直接給出的，故C、D兩項正確,A、B兩項錯誤．答案：CD2．（2013·福建理綜）在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖甲)：（1)下列說法哪一項是正確的________．(填選項前字母)A．平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細(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．實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放(2）圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為________m/s.(保留3位有效數(shù)字)解析：（1)平衡摩擦力時應(yīng)將細(xì)線與小車斷開,A項錯誤，為使拉力與鉤碼重力近似相等，小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,B項錯誤．實驗時要充分利用紙帶，故應(yīng)使小車靠近打點計時器,C項正確．(2）交流電頻率為50Hz，則周期T＝eq\f（1,f）＝0.02s．由運(yùn)動學(xué)公式知，B點瞬時速度大小為AC中間時刻的速度大小，即vB＝eq\f(xAC,2t）＝eq\f（18.59－5。53,2×5×0。02）m/s＝0.653m/s。答案：（1）C（2)0。6533．如圖所示，是某學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗，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，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)我們用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．(1)除了圖中已給出的實驗器材外,還需要的器材有_________;（2)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，應(yīng)采取的措施是______________________________________________；（3）為了測量小車獲得的最大速度，應(yīng)選用紙帶上點距______的部分進(jìn)行測量和計算；（4)某同學(xué)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，作出如圖所示的vn2－Wn圖象,由圖象可得出物體速度vn變化跟橡皮筋做的功Wn的關(guān)系是___________．答案(1）刻度尺(2)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力(3)均勻(4）vn2∝Wn（1）刻度尺（2)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力(3)均勻(4）vn2∝Wn4．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則:(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有________________________。(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，實驗時首先要做好__________;并保證沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)___________________________．(3）在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m。讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動，用打點計時器記錄其運(yùn)動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1<v2)．則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為________________（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）．答案：(1)天平,刻度尺（2）平衡摩擦力遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量(3)mgL＝eq\f(1,2）Mv22－eq\f（1，2)Mv125．(2013·贛州聯(lián)考）某同學(xué)在實驗室用如圖甲所示的裝置研究有關(guān)做功的問題．(1）如圖甲所示，小車的質(zhì)量為M,沙和沙桶的總質(zhì)量為m，在保持M?m條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制小車的質(zhì)量不變的情況下進(jìn)行實驗．在實驗中，該同學(xué)先接通打點計時器的電，再放開紙帶，已知交流電的頻率為50Hz.圖乙是在m＝100g，M＝1kg情況下打出的一條紙帶：O為起點，A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示，則打B點時小車的動能為______J，從開始運(yùn)動到打B點時,繩的拉力對小車做功W＝________J．(保留2位有效數(shù)字,g＝9.8m/s2)甲乙(2)在(1)中繩的拉力對小車做功W大于小車獲得的動能Ek，請你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因_________________________________.（寫出一種即可)解析：(1)vB＝eq\f(sAC，2T）＝0。998m/s，小車在B點的動能EkB＝eq\f（1，2)Mveq\o\al(2，B)＝0。498J≈0.50J，拉力對小車做功W＝FsOB＝mgsOB＝0.505J≈0.51J.（2)拉力對小車做功W大于小車獲得的動能Ek的原因，可能是實驗過程沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時長木板傾角過小,或運(yùn)動過程受到的空氣阻力及紙帶受到打點計時器的摩擦力過大，或沙與沙桶的重力大于繩的拉力，或打點計時器所用電頻率不穩(wěn)定．答案：(1）0。500。51（2)摩擦力沒有完全平衡或沙與沙桶的重力大于繩的拉力（寫一種即可）6．在探究“恒力做功和物體動能變化之間的關(guān)系”的實驗中,某同學(xué)的實驗設(shè)計方案如圖所示．則：(1）該實驗用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，在安裝時首先要__________________________，其次鉤碼和小車還需要滿足的條件是________________．(2）實驗中，除位移、速度外,還要測出的物理量有______________________________________．(3)在上述實驗中，打點計時器使用的交流電頻率為50Hz。某同學(xué)打出的一段紙帶如圖所示，則小車勻速運(yùn)動時的速度大小為________m/s.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1）本實驗在安裝儀器時首先要平衡摩擦力，其次要減小實驗誤差，由牛頓第二定律可知mg＝(M＋m)a,即a＝eq\f(mg，M＋m），只有當(dāng)M?m時,a≈eq\f（mg，M）.(2)由（1）可以看