（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第32課時(shí) 探究動(dòng)能定理（實(shí)驗(yàn)增分課）講義（含解析）.doc

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第32課時(shí)　探究動(dòng)能定理(實(shí)驗(yàn)增分課) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系。 2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．改變功的大?。翰捎脤?shí)驗(yàn)原理圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用1條、2條、3條、…規(guī)格相同的橡皮筋將小車(chē)?yán)酵晃恢糜伸o止釋放，橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功依次為W、2W、3W、…。 2．確定速度的大?。盒≤?chē)獲得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出。 3．尋找功與速度變化的關(guān)系：以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)，作出Wv或Wv2圖像。分析圖像，得出橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功與小車(chē)獲得的速度的定量關(guān)系。 三、實(shí)驗(yàn)器材 小車(chē)(前面帶小鉤)、薄物塊、長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(xiàn)(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、若干條等長(zhǎng)的橡皮筋、毫米刻度尺。 謹(jǐn)記部分器材用途 薄物塊 前后移動(dòng)，平衡小車(chē)受到的摩擦力 橡皮筋 使小車(chē)獲得速度，把彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．按原理圖將儀器安裝好。 2．平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一薄物塊，反復(fù)移動(dòng)薄物塊的位置，直至小車(chē)上不掛橡皮筋時(shí)，輕推小車(chē)，使紙帶打出的點(diǎn)間距均勻?yàn)橹梗葱≤?chē)能勻速運(yùn)動(dòng)為止。 3．先用1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車(chē)獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 4．用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為2W，測(cè)出小車(chē)獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。 5．用3條、4條、…橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格。 五、數(shù)據(jù)處理 1．求小車(chē)速度 實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶，利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離，如紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離x，則v＝(其中T為打點(diǎn)周期)。 2．計(jì)算W、2W、3W、…時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值，填入下面表格。 W 2W 3W 4W 5W v v2 3.作圖像 在坐標(biāo)紙上分別作出 Wv 和 Wv2 圖線(xiàn)，從中找出功與速度變化的關(guān)系。 六、誤差分析 1．誤差的主要來(lái)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(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大也會(huì)造成誤差。 3．利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。 七、注意事項(xiàng) 1．平衡摩擦力時(shí)，將木板一端墊高，使小車(chē)重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。方法是輕推小車(chē)，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(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)，找到一個(gè)合適的傾角。 2．測(cè)小車(chē)速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分，即選小車(chē)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(chē)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(chē)質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。 考法一　實(shí)驗(yàn)原理與操作 1．(2019溫州模擬)如圖1所示，某同學(xué)在做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)小車(chē)在1條橡皮筋的作用下沿木板滑行時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W，當(dāng)用2條、3條、…橡皮筋重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)法使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋所做的功分別為2W、3W、…。 (1)圖1中電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是________V的交流電。 (2)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：長(zhǎng)木板、小車(chē)、橡皮筋、電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、電源等，還缺少的測(cè)量工具是________。 (3)圖1中小車(chē)上有一固定立柱，圖2中給出了4種橡皮筋與立柱的套接方式，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為最合理的套接方式是________。 (4)在正確操作的情況下，某次實(shí)驗(yàn)所打的紙帶如圖3所示(電源頻率為50 Hz)。打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量橡皮筋做功后小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________(選填“AJ”“AG”或“GJ”)部分進(jìn)行測(cè)量，小車(chē)獲得的速度是________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 解析：(1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V的交流電。 (2)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測(cè)量?jī)捎?jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，因此還需要的器材是刻度尺。 (3)橡皮筋最合理的套接方式是A，以A的方式套接釋放小車(chē)后，橡皮筋不會(huì)影響小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。 (4)由題圖3的紙帶可知，GJ部分每?jī)牲c(diǎn)間的距離相等，小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此應(yīng)選用紙帶的GJ部分；小車(chē)獲得的速度v＝＝ m/s＝0.65 m/s。 答案：(1)220　(2)刻度尺　(3)A　(4)GJ　0.65 2．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，該小組同學(xué)把砂和砂桶受到的總重力作為小車(chē)受到的合外力。 (1)為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小，在實(shí)驗(yàn)操作中，下列做法必要的是________。 A．實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作 B．實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要先釋放小車(chē)，后接通電源 C．在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近越好 D．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量 (2)除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外，還需要的測(cè)量?jī)x器有______________________。 (3)如圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來(lái)探究“動(dòng)能定理”。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)，重力加速度為g，圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測(cè)量的物理量，另外，小車(chē)的質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m。該實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果是________________(用題中給出的字母表示)。 解析：(1)實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作，以保證小車(chē)所受合外力恰好是細(xì)線(xiàn)的拉力，故A正確；實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，若先釋放小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車(chē)運(yùn)動(dòng)較快，可能打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故B錯(cuò)誤；在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近測(cè)量誤差越大，故C錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，這樣才能使砂和砂桶受到的總重力近似等于細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力，故D正確。 (2)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是驗(yàn)證砂桶和砂受到的總重力做的功等于小車(chē)動(dòng)能的增加量，所以要測(cè)砂和砂桶的總質(zhì)量、小車(chē)的質(zhì)量，還要測(cè)紙帶上各點(diǎn)的距離來(lái)求速度，所以還需要的器材應(yīng)有天平和刻度尺。 (3)由題圖乙可知A點(diǎn)的速度為：v1＝，B點(diǎn)的速度為：v2＝，所以動(dòng)能變化量為：ΔEk＝Mv22－Mv12＝，而砂和砂桶受到的總重力做的功為：WG＝mgx，要探究動(dòng)能定理的表達(dá)式為：mgx＝。 答案：(1)AD　(2)刻度尺、天平　 (3)mgx＝ 本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是正確求出合外力做的功和動(dòng)能的變化，因此在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，應(yīng)注意平衡摩擦力并使砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，這樣才能使誤差盡量減小。 考法二　數(shù)據(jù)處理和誤差分析 3．(2019廊坊模擬)“探究合力做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行。用1條橡皮筋時(shí)對(duì)小車(chē)做的功記為W0，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)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為2W0、3W0、…。實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶求出。 (1)木板水平放置，小車(chē)在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置，下列說(shuō)法正確的是________。 A．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) B．橡皮筋恰好恢復(fù)原長(zhǎng) C．小車(chē)緊靠著打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D．小車(chē)已超過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn) (2)如圖乙所示是某次操作正確且電源頻率為50 Hz的情況下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄的一條紙帶，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________(選填“A～F”或“F～I(xiàn)”)部分進(jìn)行測(cè)量，速度大小為_(kāi)_______m/s。 (3)通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的正確操作和正確處理數(shù)據(jù)，應(yīng)該得出合力做的功W和物體速度v變化的關(guān)系是________(用字母表示)。 解析：(1)平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于小車(chē)所受的合力，橡皮筋做功完畢，小車(chē)的速度最大。若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時(shí)，小車(chē)速度最大，由題意知木板水平放置，顯然沒(méi)有進(jìn)行平衡摩擦力的操作，因此當(dāng)小車(chē)的速度最大時(shí)，橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確。 (2)小車(chē)在橡皮筋的作用下先做加速運(yùn)動(dòng)，橡皮筋做功完畢，則速度達(dá)到最大，此后做勻速運(yùn)動(dòng)，因此勻速時(shí)的速度即為該過(guò)程中的最大速度，故為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶點(diǎn)距均勻的部分進(jìn)行測(cè)量，即F～I(xiàn)部分，所以速度大小為v＝ m/s＝0.76 m/s。 (3)由動(dòng)能定理知，合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量，所以W與v2成正比，即W∝v2。 答案：(1)A　(2)F～I(xiàn)　0.76　(3)W∝v2 4．某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究合力做的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他通過(guò)成倍增加位移的方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。方法如下：將光電門(mén)固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用重物通過(guò)細(xì)線(xiàn)拉小車(chē)，保持小車(chē)(帶遮光條)和重物的質(zhì)量不變，通過(guò)改變小車(chē)釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要求小車(chē)都由靜止釋放。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝________cm。 (2)如果每次實(shí)驗(yàn)時(shí)遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t，小車(chē)到光電門(mén)的距離為s，通過(guò)描點(diǎn)作出線(xiàn)性圖像來(lái)反映合力做的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系，則所作圖像關(guān)系是________時(shí)才能符合實(shí)驗(yàn)要求。 A．st　　　　　　　　 　B．st2 C．st－1 D．st－2 (3)下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是________。 A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時(shí)使小車(chē)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng) B．必須滿(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量 C．必須保證小車(chē)由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始釋放 解析：(1)由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知，示數(shù)為10 mm＋0.0515 mm＝10.75 mm＝1.075 cm。 (2)由題意可知，該同學(xué)是通過(guò)成倍改變位移來(lái)改變做功的，設(shè)小車(chē)所受的合力為F，對(duì)小車(chē)，有Fs＝m2，即有s∝，D正確。 (3)由(2)可知，公式中的F是指小車(chē)所受到的合力，而且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變，所以在該實(shí)驗(yàn)中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物與小車(chē)質(zhì)量的大小關(guān)系也不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；若小車(chē)釋放速度不為0，則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，選項(xiàng)C正確。 答案：(1)1.075　(2)D　(3)C 5．(2017北京高考)如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過(guò)滑輪牽引小車(chē)，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．直流電源　　　　　 　 　B．交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．把長(zhǎng)木板右端墊高 B．改變小車(chē)的質(zhì)量 在不掛重物且________(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下，輕推一下小車(chē)。若小車(chē)拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B．計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源，釋放小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)。測(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，可認(rèn)為小車(chē)所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，拉力對(duì)小車(chē)做的功W＝________，打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v＝________。 (4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2W圖像。由此圖像可得v2隨W變化的表達(dá)式為_(kāi)_______。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線(xiàn)斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是________。 (5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2W關(guān)系的是________。 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是交流電源，故B正確。 (2)實(shí)驗(yàn)中，平衡摩擦力和其他阻力時(shí)，應(yīng)先不掛重物，把長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，在小車(chē)后面掛上紙帶，接通電源，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下，輕推一下小車(chē)，給小車(chē)一個(gè)初速度，若小車(chē)拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，則表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 (3)實(shí)驗(yàn)中，可認(rèn)為小車(chē)所受的拉力F大小為mg，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中，拉力對(duì)小車(chē)做的功W＝Fx2＝mgx2。在勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，故v＝＝。 (4)根據(jù)題圖3，關(guān)系式寫(xiě)為v2＝kW＋b，在直線(xiàn)上取兩點(diǎn)，如(1.410－2,0.07)、(8 10－2,0.38)，代入上式，解得k≈4.7，b≈0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫(xiě)為v2＝4.7W。把功的單位用基本單位表示，J＝Nm＝kgm2s－2，容易得出與圖線(xiàn)斜率有關(guān)的物理量單位為kg－1，故與圖線(xiàn)斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。 (5)若重物質(zhì)量m不滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量M，則繩子對(duì)小車(chē)的拉力實(shí)際不等于重物所受的重力，由mg＝(M＋m)a和F＝Ma，知F＝mg，由動(dòng)能定理得Fx＝Mv2，v2＝x＝x，而W＝mgx，則實(shí)際v2W圖線(xiàn)的斜率k＝，重物質(zhì)量m與小車(chē)質(zhì)量M不變，速度雖然增大，但斜率不變，選項(xiàng)A正確。 答案：(1)B　(2)A　B　(3)mgx2　　 (4)v2＝4.7W(4.5W～5.0W均可)　質(zhì)量　(5)A [例1]　(2016全國(guó)卷Ⅱ)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。 (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號(hào))。 (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為_(kāi)_______ m/s。比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 [三步化“新”為“熟”] 1．分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄枯p彈簧的彈性勢(shì)能。 2．確定實(shí)驗(yàn)原理：被壓縮的彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物塊的動(dòng)能，測(cè)出物塊的動(dòng)能即為彈簧的彈性勢(shì)能。 3．制定數(shù)據(jù)處理方案：彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，物塊的速度增加，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出物塊的速度，再根據(jù)動(dòng)能定理求出彈簧的彈性勢(shì)能。 [解析]　(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先向左推物塊使彈簧壓縮，測(cè)量出彈簧壓縮量，然后把紙帶向左拉直，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，故正確的操作順序是④、①、③、②。 (2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由M紙帶可知物塊脫離彈簧時(shí)的速度v＝＝ m/s≈1.29 m/s。比較M、L兩紙帶，物塊脫離彈簧后在相同時(shí)間內(nèi)的位移M的比L的大，則M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊在脫離彈簧后的速度大，即M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 [答案]　(1)④①③②　(2)1.29　M [例2]　測(cè)量滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合外力是探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。為此某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： A．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，滑塊后面連接紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(頻率為50 Hz)。細(xì)繩一端連在滑塊上，另一端通過(guò)光滑的輕質(zhì)定滑輪掛上鉤碼，用墊塊將長(zhǎng)木板固定有定滑輪的一端墊起。調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后輕推滑塊，使滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； B．保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓滑塊只拖著紙帶沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)滑塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是________。 (2)滑塊在勻加速下滑過(guò)程中所受的合外力大小________(選填“大于”“等于”或“小于”)鉤碼所受的重力大小。 (3)當(dāng)滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，某同學(xué)打出的一條紙帶如圖乙所示，用刻度尺測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0的距離分別為3.15 cm、12.40 cm、27.70 cm、49.05 cm。由此可得滑塊的加速度為_(kāi)_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)若滑塊質(zhì)量為m0、鉤碼質(zhì)量為m，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下1、3點(diǎn)時(shí)滑塊的速度分別為v1和v2,1、3兩點(diǎn)之間距離為s，重力加速度為g，該實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式是____________________。(用相應(yīng)的符號(hào)表示) [三步化“新”為“熟”] 1．分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縿?dòng)能定理。 2．確定實(shí)驗(yàn)原理：滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合外力為零，因此去掉鉤碼后滑塊所受合外力等于鉤碼所受的重力，根據(jù)動(dòng)能定理，合外力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化。 3．制定數(shù)據(jù)處理方案：滑塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡，當(dāng)去掉細(xì)繩拉力時(shí)，所受合外力大小等于細(xì)繩拉力，且方向相反，測(cè)出滑塊的位移和初、末位置的速度，探究拉力做的功和滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系。 [解析]　(1)此實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力后，確定滑塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是等間距(或均勻)的。 (2)由題意滑塊在鉤碼作用下做勻速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)力的合成可知，當(dāng)去掉鉤碼后滑塊所受的合外力大小等于鉤碼所受的重力大小。 (3)根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在相等時(shí)間內(nèi)走過(guò)的位移差是一個(gè)定值可得 a＝10－2 m/s2≈6.06 m/s2。 (4)根據(jù)(2)可得滑塊受到的合外力所做的功為mgs，而1、3兩點(diǎn)的動(dòng)能差為m0v22－ m0v12，所以該實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的表達(dá)式為mgs＝m0v22－m0v12。 [答案]　(1)等間距(或均勻)的　(2)等于　(3)6.06　(4)mgs＝m0v22－m0v12 [創(chuàng)新角度歸納] 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 (1)運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定小物塊離開(kāi)C點(diǎn)時(shí)的速度并計(jì)算動(dòng)能 (2)利用動(dòng)能定理確定摩擦力做功及動(dòng)摩擦因數(shù) 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 (1)利用光電門(mén)和遮光片的寬度確定小車(chē)經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的速度 (2)小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼盤(pán)和砝碼所受的重力即為不掛砝碼盤(pán)時(shí)小車(chē)所受的合外力 實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新 (1)小球由O點(diǎn)平拋的初速度由下落高度y和水平位移x決定 (2)小球由不同高度下滑，平拋的水平位移不同，作出對(duì)應(yīng)關(guān)系圖線(xiàn)(直線(xiàn))