高中物理 實(shí)驗(yàn)5 探究動(dòng)能定理學(xué)案

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1、 實(shí)驗(yàn)五　探究動(dòng)能定理 考綱解讀1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系.2.通過分析論證和實(shí)驗(yàn)探究的過程，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新精神． 基本實(shí)驗(yàn)要求 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究功與物體速度變化的關(guān)系． 2．實(shí)驗(yàn)原理 (1)一根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s——做功為W. (2)兩根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s——做功應(yīng)為2W. (3)三根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s——做功應(yīng)為3W. (4)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求出小車離開橡皮筋的速度，列表、作圖，由圖象可以確定速度變化與功的關(guān)系． 3．實(shí)驗(yàn)器材 橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)龋? 4．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)

2、墊高木板的一端，平衡摩擦力． (2)拉伸的橡皮筋對(duì)小車做功： ①用一條橡皮筋拉小車——做功W. ②用兩條橡皮筋拉小車——做功2W. ③用三條橡皮筋拉小車——做功3W. (3)測(cè)出每次做功后小車獲得的速度． (4)分別用各次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的v和W繪制W－v或W－v2、W－v3、……圖象，直到明確得出W和v的關(guān)系． 5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 物體速度v與外力做功W間的關(guān)系W＝mv2. 規(guī)律方法總結(jié) 1．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)將木板一端墊高，使小車的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做勻速運(yùn)動(dòng)，找到長木板的一個(gè)合適的傾角． (2)

3、測(cè)小車速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上的點(diǎn)均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的部分． (3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的．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． (4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些． 2．實(shí)驗(yàn)探究的技巧與方法 (1)不直接計(jì)算W和v的數(shù)值，而只是看第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)中的W和v是第1次的多少倍，簡化數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理． (2)做W－v圖象，或W－v2、W－v3圖象，直到作出的圖象是一條傾斜的直線． 考點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 例1　(2014·天津·9(2))某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^

4、碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示． 圖1 ①若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些________． ②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個(gè)________(填字母代號(hào))． A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng) B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰 C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng) D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力 ③平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車

5、運(yùn)動(dòng)過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度，在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法：______________________. ④他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號(hào))． A．在接通電源的同時(shí)釋放了小車 B．小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近 C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉 D．鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力 解析?、俦緦?shí)驗(yàn)需要知道小車的動(dòng)能，因此還需要用天平測(cè)出小車的質(zhì)量，用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)跡之間

6、的長度，求出小車的瞬時(shí)速度．②牽引小車的細(xì)繩與木板平行的目的是在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力，選項(xiàng)D正確．③在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下要減小小車加速度可以增加小車的質(zhì)量，故可在小車上加適量砝碼(或鉤碼)．④當(dāng)小車在運(yùn)動(dòng)過程中存在阻力時(shí)，拉力做正功和阻力做負(fù)功之和等于小車動(dòng)能增量，故拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些；當(dāng)鉤碼加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力，此同學(xué)將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，則拉力做功要比小車動(dòng)能增量大，故只有C、D正確． 答案?、倏潭瘸?、天平(包括砝碼)?、贒?、劭稍谛≤嚿霞舆m量砝碼(或鉤碼)　④CD 變式題組 1．[實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作]某學(xué)習(xí)小組做

7、“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖2所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)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(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算． 圖2 (1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)電源． (2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是(　　) A．放開小車，能夠自由下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙

8、帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是(　　) A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 (4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)如圖3所示的紙帶回答)． 圖3 答案　(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GJ 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源． (2)平衡摩擦力

9、時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，D正確． (3)水平放置木板，放開小車后，小車做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí)，小車的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，小車沒過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． (4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點(diǎn)比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進(jìn)行測(cè)量． 2．[實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作]某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖4所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”．實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面．實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： 圖4 a．將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上，在長木板的另一端固定一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； b．把紙

10、帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，連在小車后端，用細(xì)繩跨過定滑輪連接小車和鉤碼； c．把小車?yán)娇拷螯c(diǎn)計(jì)器的位置，接通電源，從靜止開始釋放小車，得到一條紙帶； d．關(guān)閉電源，通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系(不需要知道合外力大小)來研究合外力對(duì)小車所做的功與速度變化的關(guān)系． (1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)過程的描述正確的是________． A．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制鉤碼的質(zhì)量，使其遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量 B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)好定滑輪的高度，使拉小車的細(xì)繩和長木板平行 C．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)把長木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先讓小車運(yùn)動(dòng)，等小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，該小組同學(xué)畫出

11、小車位移x與小車速度v的關(guān)系圖象如圖5所示，根據(jù)該圖形狀，某同學(xué)對(duì)W與v的關(guān)系作出了猜想，肯定不正確的是________． 圖5 A．W∝v B．W∝v2 C．W∝ D．W∝v3 答案　(1)B　(2)AC 解析　(1)解決該實(shí)驗(yàn)題首先要明白該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理．該實(shí)驗(yàn)是利用小車所受到的合外力做的功等于小車動(dòng)能的變化量的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，即Fx＝mv2，由此可以看出，實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)中，拉小車的細(xì)繩應(yīng)與長木板平行，以保證拉力的方向與位移的方向在一條直線上，這樣可以有效地減小誤差，選項(xiàng)B正確；該實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力，因?yàn)闊o論鉤碼的質(zhì)量多大，細(xì)繩對(duì)

12、小車的拉力與摩擦力的合力在每一次實(shí)驗(yàn)中都為恒力，均可滿足Fx＝mv2的要求，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；應(yīng)先接通電源，等打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放小車，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (2)如果W∝v，x－v圖象應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線；如果W∝，x－v圖象應(yīng)該是雙曲線的一支，故肯定不正確的是選項(xiàng)A、C. 考點(diǎn)二　數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例2　如圖6所示是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“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)小車做的功記為W.當(dāng)我們把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(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得

13、的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)出． 圖6 (1)除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有____________________________； (2)平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量； (3)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置； 橡皮筋 做的功 10個(gè)間 距的距 離x(m) 10個(gè)間 距的時(shí) 間T(s) 小車獲 得的速 度vn 小車速 度的平 方v 第1次 W 0.200 0.2 第2次

14、 0.280 0.2 第3次 0.300 0.2 第4次 0.400 0.2 第5次 0.450 0.2 (4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝________，請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖7所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性． 圖7 解析　(1)計(jì)算小車速度需要測(cè)量紙帶上的點(diǎn)的距離，要用刻度尺．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源. (2)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻． (3)橡皮筋每增加一條，對(duì)小車做的功就增加W. (4)縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點(diǎn)法描出各組

15、數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連線作出v－Wn圖象，如圖所示． 答案　(1)刻度尺、交流電源 (2)點(diǎn)距均勻　(3)2W、3W、4W、5W　(4)v　圖象見解析 變式題組 3．[實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理](2013·四川·8(2))如圖8所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)： 圖8 ①為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板的傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運(yùn)動(dòng)． ②連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到如圖9所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻

16、所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2 N，小車的質(zhì)量為0.2 kg. 圖9 請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk，補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位). O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致． ③實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤質(zhì)量為7.7×10－3 kg，

17、實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg(g取9.8 m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位)． 答案?、賱蛩僦本€(或勻速)　②0.111 5　0.110 5 ③0.015 解析?、偃∠录?xì)繩與托盤后，當(dāng)摩擦力恰好被平衡時(shí)，小車與紙帶所受合力為零，獲得初速度后應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)． ②由題圖可知＝55.75 cm，再結(jié)合v＝可得打下計(jì)數(shù)點(diǎn)F時(shí)的瞬時(shí)速度vF＝＝1.051 m/s，故W＝F·＝0.111 5 J，ΔEk＝Mv≈0.110 5 J. ③根據(jù)牛頓第二定律有：對(duì)小車F＝Ma，得a＝1.0 m/s2；對(duì)托盤及砝碼(m＋m0)g－F＝(m＋m0)a，故有m＝－m0＝ kg

18、－7.7×10－3 kg≈0.015 kg 4．[數(shù)據(jù)處理與誤差分析]某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下： (1)按如圖10所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg. 圖10 (2)釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率f＝50 Hz)，打出一條紙帶． (3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖11所示．把打下的第一個(gè)點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.

19、167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m……，他把鉤碼的重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g取10 m/s2)，打第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能Ek＝________(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)，把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek＝0.125 J. 圖11 (4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________． A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合

20、力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多 B．沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多 C．釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小 D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因 答案　(3)0.180　(d6－d4)2　(4)AB 解析　若用鉤碼的重力作為小車所受的合力，則F合＝mg＝0.5 N，從0點(diǎn)到打第5點(diǎn)時(shí)水平位移x＝d5＝0.360 m，所以W＝F合x＝0.5×0.360 J＝0.180 J．打第5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能Ek＝Mv，v5＝，式中Δt為5個(gè)時(shí)間間隔，即Δt＝，故Ek＝(d6－d4)2.從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看，

21、造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力和實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力．故選項(xiàng)A、B正確．C、D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響，故不選C、D. 考點(diǎn)三　實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新 1．本實(shí)驗(yàn)中雖然不需要計(jì)算出橡皮筋每次做功的具體數(shù)值，但需要計(jì)算出每次小車獲得的速度，由于距離的測(cè)量存在一定誤差，使得速度的大小不準(zhǔn)確，在此可以安裝速度傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． 2．本實(shí)驗(yàn)也可用鉤碼牽引小車完成，在小車上安裝拉力傳感器測(cè)出拉力的大小，再測(cè)出位移的大小，進(jìn)而確定力做功的多少． 例3　某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”．如圖12所示，他們將拉力傳感器固定在小車

22、上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒阶烂嫔舷嗑?0.0 cm的A、B兩點(diǎn)(A、B兩點(diǎn)圖中未標(biāo)出)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B時(shí)的速度大?。≤囍锌梢苑胖庙来a． 圖12 (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測(cè)量__________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路． ②將小車停在桌面右端靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，__________，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度． ③在小車中增加砝碼，或____________，重復(fù)②的操作． (2

23、)表格中是他們測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v－v| 是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中ΔE3＝______，W3＝__________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 數(shù)據(jù)記錄表 次數(shù) M/kg |v－v| /(m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.00

24、0 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 (3)根據(jù)表格，請(qǐng)?jiān)趫D13中的方格紙上作出ΔE－W圖線． 圖13 解析　(1)①在實(shí)驗(yàn)過程中拉力對(duì)小車、砝碼和拉力傳感器做功使小車、砝碼和拉力傳感器的動(dòng)能增加，所以需要測(cè)量小車、砝碼和拉力傳感器的總質(zhì)量；③通過控制變量法只改變小車的質(zhì)量或只改變拉力的大小得出不同的數(shù)據(jù)． (2)通過拉力傳感器的示數(shù)和AB的長度l，用W＝Fl可計(jì)算拉力做的功． (3)利用圖象法處理數(shù)據(jù)，由動(dòng)能定理W＝m(v－v)可知W與ΔE成正比，作圖可用描點(diǎn)法． 答案　(1)①小車、砝

25、碼　 ②接通電源，釋放小車?、蹨p少鉤碼　(2)0.600　0.610　(3)如圖所示 拓展題組 5．[實(shí)驗(yàn)的拓展](2013·新課標(biāo)全國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．彈簧處于原長時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖14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14 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)

26、量下列物理量中的________(填正確答案標(biāo)號(hào))． A．小球的質(zhì)量m B．小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s C．桌面到地面的高度h D．彈簧的壓縮量Δx E．彈簧原長l0 (2)用所選取的測(cè)量量和已知量表示Ek，得Ek＝______________. (3)圖15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．

27、 圖15 答案　(1)ABC　(2)　(3)減小　增大　二 解析　(1)小球離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)桌面到地面的高度為h，小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離為s，則有h＝gt2，s＝v0t，解得v0＝＝s 所以Ek＝mv＝. 由此可知需要測(cè)量的量有m、s、h，故選A、B、C. (2)由(1)的解析知Ek＝. (3)在Δ x相同的情形下，彈簧的彈性勢(shì)能相同，由Ep＝mv可知：①在m增加時(shí)，速度v0減小，因而h不變時(shí)s減小，故圖線的斜率減小． ②m不變時(shí)，v0不變，h增加時(shí)，時(shí)間變長，s變大，故圖線的斜率增大． 由s－Δx圖象可知，s正比于Δx，即s＝kΔx. 則Ep＝mv＝＝Δ

28、x2＝k′Δx2 所以Ep與Δx的二次方成正比． 6．[實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新]為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功”的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 第一步：把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連，重錘夾后連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，如圖16甲所示． 第二步：保持長木板的傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，如圖乙所示．打出的紙帶如圖丙所示． 圖16 請(qǐng)回答下

29、列問題： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為Δt，根據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)的速度，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的速度vB＝________. (2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊______(寫出物理名稱及符號(hào)，只寫一個(gè)物理量)，合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式W合＝________. (3)算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)的速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2－W圖象，可知該圖象是一條________，根據(jù)圖象還可求得________． 答案　(1)　(2)下滑的位移x　mgx　(3)過原點(diǎn)的直線　滑塊的質(zhì)量M 解析　(1)由打出的紙帶可知B點(diǎn)的速度為vB＝；(2)由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x，由動(dòng)能定理可知W合＝ΔEk，即mgx＝ΔEk；(3)v2－W圖象應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線，根據(jù)ΔEk＝Mv2可求得M的值． - 13 -