(江蘇專版)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)四 探究動(dòng)能定理講義(含解析).doc
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探究動(dòng)能定理 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.探究外力對(duì)物體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)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、100~200 g砝碼、長(zhǎng)木板及兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、5~6條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。 突破點(diǎn)(一) 實(shí)驗(yàn)原理與操作 [例1] 某實(shí)驗(yàn)小組用如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置“探究功與物體速度變化的關(guān)系”。 (1)為平衡小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力,應(yīng)該采用下面所述方法中的______(填入選項(xiàng)前的字母代號(hào))。 A.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,讓小車能夠自由下滑 B.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,讓小車在橡皮筋作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng) C.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,給小車一初速度,讓其拖著紙帶勻速下滑 D.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,讓拖著紙帶的小車自由下滑 (2)如圖所示是該實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打出的一條紙帶,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的電源的頻率為50 Hz,則橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車的速度為_(kāi)_______ m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 [答案] (1)C (2)1.39(1.38~1.40均正確) [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi) 1.實(shí)驗(yàn)原理的理解[對(duì)應(yīng)第(1)題] (1)為使橡皮筋的拉力所做的功為合外力對(duì)小車所做的功,必須平衡小車的摩擦力。 (2)利用小車拖著紙帶,小車勻速運(yùn)動(dòng)則摩擦力才算被平衡,此操作一是可通過(guò)紙帶觀察小車是否勻速,二是可同時(shí)平衡紙帶運(yùn)動(dòng)所受的阻力。 2.利用紙帶確定小車的末速度[對(duì)應(yīng)第(2)題] (1)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車已勻速,故應(yīng)利用紙帶上間距相等的部分計(jì)算小車速度。 (2)利用v=計(jì)算小車的速度,為減小測(cè)量誤差,所選的范圍應(yīng)盡量長(zhǎng)些,如本題可選BE段。 (3)注意刻度尺的精度、估讀及單位,注意對(duì)結(jié)果有效數(shù)字的要求。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1.(2019如皋調(diào)研)利用“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置進(jìn)行“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,主要過(guò)程如下: A.設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、…; B.分析紙帶,求出橡皮筋做功使小車獲得的速度v1、v2、v3、…; C.作出Wv圖像; D.分析Wv圖像,如果Wv圖像是一條直線,表明W∝v;如果不是直線,可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等關(guān)系。 (1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖所示的紙帶,求小車獲得的速度應(yīng)選________(選填“AB”或“CD”)段來(lái)計(jì)算。 (2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的有________。 A.通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加 B.通過(guò)改變小車質(zhì)量可以改變橡皮筋對(duì)小車做的功 C.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致 D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 (3)在該實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作,紙帶足夠長(zhǎng),點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn),造成這種情況的原因可能是_______________________________________ ________________________________________________________________________。(寫出一條即可) 解析:(1)由題圖知:在AB之間,由于相鄰計(jì)數(shù)間的距離不斷增大,而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),所以小車做加速運(yùn)動(dòng)。在CD之間相鄰計(jì)數(shù)間距相等,說(shuō)明小車做勻速運(yùn)動(dòng)。小車離開(kāi)橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng),應(yīng)選用CD段紙帶來(lái)計(jì)算小車的速度v。 (2)該實(shí)驗(yàn)中利用相同橡皮筋形變量相同時(shí)對(duì)小車做功相同,通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加,故A正確,B錯(cuò)誤;為保證每根橡皮筋對(duì)小車做功一樣多,每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致,故C正確;在中學(xué)階段,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量時(shí)間時(shí),為有效利用紙帶,總是先接通電源后釋放紙帶,故D正確。 (3)在該實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作,紙帶足夠長(zhǎng),點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn),造成這種情況的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小。 答案:(1)CD (2)ACD (3)沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小 2.(2019啟東月考)探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系。 (1)按“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好,同時(shí)平衡__________,確定方法是輕推小車,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__________運(yùn)動(dòng)。 (2)當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0。當(dāng)用4條、6條、8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2W0、3W0、4W0、…,每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是________。 A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電,電壓為4~6 V B.實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等 C.每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車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Wvm、Wvm2、Wvm3、W2vm、W3vm、…的圖像,得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系 (3)如圖給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶,從中截取了測(cè)量小車最大速度所用的一段紙帶,測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA=5.65 cm,OB=7.12 cm,OC=8.78 cm,OD=10.44 cm,OE=12.10 cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,則小車獲得的最大速度vm=________ m/s。 解析:(1)按圖示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好,同時(shí)平衡摩擦力,確定方法是輕推小車,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)。 (2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源供電,電壓為4~6 V,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋必須要相同,包括原長(zhǎng)必須要相等,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出,選項(xiàng)C正確;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Wvm、Wvm2、Wvm3、W2 vm、W3 vm、…的圖像,得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系,選項(xiàng)D正確。 (3)紙帶從C到E部分點(diǎn)跡均勻,則由此求得小車的最大速度為: vm= m/s=0.83 m/s。 答案:(1)摩擦力 勻速 (2)CD (3)0.83 突破點(diǎn)(二) 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 [例2] 如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置,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。橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)把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、…、n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)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出點(diǎn)的紙帶測(cè)出。 (1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有________________________________________________________________________; (2)平衡摩擦后,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、…、n次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置,并計(jì)算vn及vn2,填入下表: 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(m/s) 小車速度的平方vn2(m2/s2) 第1次 W 0.200 0.2 第2次 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)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗(yàn)證理論的正確性。 [答案] (1)學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙,刻度尺 (2)點(diǎn)距均勻 (3)如下表 (4)vn2 如圖所示 功 vn vn2 第1次 W 1.0 1.00 第2次 2W 1.40 1.96 第3次 3W 1.50 2.25 第4次 4W 2.00 4.00 第5次 5W 2.25 5.06 [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi) 1.實(shí)驗(yàn)器材的選用[對(duì)應(yīng)第(1)題] 應(yīng)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶的實(shí)驗(yàn)時(shí),與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相關(guān)的器材,如:學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶必須有,處理紙帶時(shí),為測(cè)量計(jì)時(shí)點(diǎn)間距,還應(yīng)有刻度尺。 3.利用圖像探究物理量間的關(guān)系[對(duì)應(yīng)第(4)題] (1)利用圖像探究物理量間的關(guān)系時(shí),首先確定橫、縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的物理量及單位。 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定橫、縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度。 (3)認(rèn)真描繪各坐標(biāo)點(diǎn)。 (4)連線時(shí)要注意連線原則,偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍去。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 3.(2018無(wú)錫期末)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。 (1)為了消除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車阻力的影響,需要平衡阻力。關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是________。 (2)甲小組同學(xué)正確平衡了摩擦力,選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M,取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值,按正確操作得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到靜止釋放的起始點(diǎn)O的距離分別為sA、sB、sC,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為f,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,從O到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,拉力對(duì)小車做功W=________,小車動(dòng)能變化量ΔEk=__________。 (3)乙小組同學(xué)也正確平衡了摩擦力,但并未保證選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M。在處理數(shù)據(jù)時(shí),他們也取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值,并采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析:在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量靜止釋放的起始點(diǎn)O到每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離,并計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車速度v以及從O點(diǎn)到該計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的過(guò)程中繩子拉力所做的功W。他們作出的圖線為_(kāi)_______。 解析:(1)平衡摩擦?xí)r應(yīng)不掛鉤碼,原理是讓重力沿斜面向下的分力等于滑動(dòng)摩擦力,故B正確。 (2)拉力做功等于重力勢(shì)能的減少量,即mgsB,小車動(dòng)能變化量ΔEk=MvB2=M2=。 (3)由于已經(jīng)平衡摩擦,所以拉力做功等于動(dòng)能的增量,即圖線應(yīng)該為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,故B正確。 答案:(1)B (2)mgsB (3)B 4.(2018淮安期中)用圖甲所示裝置探究做功與物體速度變化的關(guān)系,A、B是固定在長(zhǎng)直木板上的兩個(gè)鐵釘。實(shí)驗(yàn)時(shí),小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行,通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變做功的多少,再根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)確定小車對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)的速度,進(jìn)而探究做功與物體速度變化的關(guān)系。 (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法中,正確的有________。 A.需要測(cè)出小車的質(zhì)量m B.需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn) C.需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功W D.改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放 (2)實(shí)驗(yàn)中得到一根紙帶如圖乙所示,1、2、3……是按時(shí)間先后順序標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出),造成5~9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的原因可能是________________________________________________。由圖乙所示的紙帶可知,該小車達(dá)到最大速度時(shí),橡皮筋的伸長(zhǎng)量________(選填“大于零”或“等于零”)。 (3)該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做實(shí)驗(yàn),正確實(shí)驗(yàn)操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對(duì)應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù),作出v2 n的圖像如圖丙中的C、D所示,則用新橡皮筋得出的圖像是____(選填“C”或“D”),根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是________________________________________________________________________。 解析:(1)此實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是W=mv2,即W∝v2,則此實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車的質(zhì)量m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;為了保證每條橡皮筋對(duì)小車做功都一致,則實(shí)驗(yàn)中需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn),選項(xiàng)B正確;實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放,選項(xiàng)D正確。 (2)實(shí)驗(yàn)中若平衡了摩擦力,則小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動(dòng),脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng),則造成5~9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距逐漸減小的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦或是沒(méi)有完全平衡摩擦;由題圖乙所示的紙帶可知,由于沒(méi)有平衡摩擦力或沒(méi)有完全平衡摩擦,該小車達(dá)到最大速度時(shí),加速度為零,此時(shí)橡皮筋仍有彈力,即伸長(zhǎng)量不為零。 (3)舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋的,則用同樣數(shù)量的新舊橡皮筋做實(shí)驗(yàn)時(shí),新橡皮筋使小車得到的速度較大,由圖像可知用新橡皮筋得出的圖像是C,根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是:v2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比)。 答案:(1)BD (2)沒(méi)有平衡摩擦或是沒(méi)有完全平衡摩擦 大于零 (3)C v2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比) 5.(2017江蘇高考)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電。 (1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到________________。 (2)掛上鉤碼,按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點(diǎn)為O,依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx,記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1=________m/s。 (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力,取g=9.80 m/s2,利用W=mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W。利用Ek=Mv2算出小車動(dòng)能,并求出動(dòng)能的變化量ΔEk。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。 W/10-3J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/10-3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出ΔEkW圖像。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F=________N。 解析:(1)掛鉤碼前,調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車,小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響。 (2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度 v1= m/s=0.228 m/s。 (3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù),描點(diǎn)作圖,如圖所示: (4)由于W=mgΔx,ΔEk=FΔx,則有F=mg=0.019.8 N≈0.093 N。 答案:(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng) (2)0.228 (3)見(jiàn)解析圖 (4)0.093 突破點(diǎn)(三) 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 [例3] 某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。 (1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平,安裝好實(shí)驗(yàn)器材,從圖中讀出兩光電門中心之間的距離x=________cm; (2)測(cè)量擋光條的寬度d,記錄擋光條通過(guò)光電門1和2所用的時(shí)間Δt1和Δt2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了完成實(shí)驗(yàn),還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是________________________; (3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量?________(填“是”或“否”)。 [答案] (1)50.00 (2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M (3)否 [由題引知要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi) 2.實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新[對(duì)應(yīng)第(2)、(3)題] (1)實(shí)驗(yàn)研究滑塊通過(guò)兩光電門之間的過(guò)程中合外力做功與動(dòng)能改變量的關(guān)系,研究對(duì)象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體。 (2)因用拉力傳感器直接測(cè)細(xì)繩拉力大小,故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 6.(2018南京模擬)如圖所示,某研究性學(xué)習(xí)小組為探究“物體的動(dòng)能與速度關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):平直軌道B固定在水平桌面上。彈射裝置A固定于軌道上,小球被勁度系數(shù)較大的壓縮彈簧彈出后從軌道端點(diǎn)O滑出做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面。已知彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep=kx2,式中的k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量。 (1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差,彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該______(選填“近些”或“遠(yuǎn)些”)。 (2)要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中是否一定要測(cè)量桌面的高度,________(選填“是”或“否”)。 (3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變彈簧的壓縮量x,并測(cè)出與其對(duì)應(yīng)的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示: 次數(shù) 1 2 3 4 5 x(cm) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 s(m) 0.32 0.65 0.95 1.08 1.60 在坐標(biāo)紙中根據(jù)已描出的點(diǎn)作出合理的圖線。 (4)根據(jù)(3)中所作出的圖像,可以得出動(dòng)能Ek與速度v的關(guān)系:________。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由:____________________________________________________________________。 解析:(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差,彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該近些,以減小小球與桌面的摩擦力做的功。 (2)小球從桌面上滑出做平拋運(yùn)動(dòng),故平拋的速度與射程s成正比,故要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系,只需研究動(dòng)能和射程s的關(guān)系即可,故實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量桌面的高度。 (3)圖像如圖: (4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,彈簧的彈性勢(shì)能等于物體的動(dòng)能,則Ek=Ep=kx2,而x與s成正比,x與速度v成正比,則Ek∝v2。 答案:(1)近些 (2)否 (3)見(jiàn)解析圖 (4)Ek=kv2或Ek∝v2 理由見(jiàn)解析 7.(2019興化模擬)如圖甲所示,氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過(guò)輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)光滑動(dòng)滑輪與拉力傳感器相連,動(dòng)滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼,滑塊上遮光條寬度為d。實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力F由拉力傳感器讀出。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度,如圖乙所示,其讀數(shù)為_(kāi)_______ cm。 (2)某同學(xué)在做“探究繩子拉力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),記錄滑塊的初位置與光電門的距離L及遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt,測(cè)得多組L和Δt值。應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí),為了獲得線性圖像應(yīng)作________圖像(選填“L”“L”或“L(Δt)2”),該圖像的斜率k=________。 (3)該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):繩子拉力F做的功總大于滑塊動(dòng)能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確,出現(xiàn)該情況的可能原因是________。 A.鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M B.滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功 C.氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有調(diào)節(jié)水平 D.沒(méi)有考慮動(dòng)滑輪的質(zhì)量 (4)若用上述裝置研究系統(tǒng)(含滑塊、鉤碼)機(jī)械能守恒,設(shè)滑塊由靜止開(kāi)始的釋放點(diǎn)與光電門的距離為L(zhǎng)、遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間為Δt,則滿足關(guān)系式__________________(用已知量符號(hào)表示)時(shí),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 解析:(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度,其讀數(shù)為:0.3 cm+0.05 mm10=0.350 cm。 (2)由動(dòng)能定理:FL=M2,則L=,則為了獲得線性圖像應(yīng)作L圖像;該圖像的斜率k=。 (3)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了力傳感器,光滑動(dòng)滑輪的質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)影響,也不需要鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤;滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功,使得滑塊動(dòng)能的變化量小于繩子拉力F做的功,選項(xiàng)B正確;氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有調(diào)節(jié)水平,滑塊要克服重力做功,使得滑塊動(dòng)能的變化量小于繩子拉力F做的功,選項(xiàng)C正確。 (4)拉力對(duì)系統(tǒng)做功:W=mgL;滑塊的速度v=,則鉤碼的速度為v′=v=;則系統(tǒng)動(dòng)能的增量:Mv2+mv′2=M2+m2;則若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則滿足關(guān)系式:mgL=M2+m2。 答案:(1)0.350 (2)L (3)BC (4)mgL=M2+m2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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