（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系學(xué)案 新人教版必修2

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1、（浙江專用）2022-2023學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系學(xué)案 新人教版必修2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系． 2．學(xué)習(xí)利用圖象法研究功與物體速度變化的關(guān)系. 考試要求 學(xué)考 選考 √ √ 一、方案一　借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1．原理 由鉤碼通過(guò)滑輪牽引小車(chē)，當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量比鉤碼大得多時(shí)，可以把鉤碼所受的重力當(dāng)作小車(chē)受到的牽引力．如圖1所示． 圖1 改變鉤碼的質(zhì)量或者改變小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車(chē)獲得的速度間的關(guān)系． 2．實(shí)驗(yàn)步驟 (

2、1)按如圖1所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器． (2)平衡摩擦力：將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊高，讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車(chē)后端，不掛(填“不掛”或“掛上”)鉤碼，接通電源，輕推小車(chē)，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)為止． (3)在小車(chē)中放入砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)后端，用細(xì)線繞過(guò)滑輪連接小車(chē)和鉤碼． (4)將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，再釋放小車(chē)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源． (5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)(4)的操作． 3．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)選取點(diǎn)跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，并依次標(biāo)上0、1、2、3…. (2)測(cè)出0

3、到點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…的距離，即對(duì)應(yīng)的小車(chē)的位移x1、x2、x3…，利用公式vn＝求出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…. (3)確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G，利用Wn＝Gxn，分別求出小車(chē)的位移為x1、x2、x3…時(shí)牽引力所做的功W1、W2、W3…. (4)先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，或作W－v草圖，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是W∝v2(或其他)，然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論． 4．注意事項(xiàng) (1)平衡摩擦力時(shí)，不掛鉤碼，輕推小車(chē)后，小車(chē)能拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)． (2)為保證鉤碼的重力近似等于小車(chē)受到的牽引力，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)

4、的質(zhì)量． (3)計(jì)算牽引力做功時(shí)，可以不必算出具體數(shù)值，只用位移的數(shù)值與符號(hào)G的乘積表示即可． 二、方案二　借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系 1．原理 使小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出，如圖2所示． 圖2 改變橡皮筋的條數(shù)(若有n條同一規(guī)格的橡皮筋)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別是一條橡皮筋做功時(shí)的n倍，測(cè)出小車(chē)被彈出后的速度，能夠找到橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度的關(guān)系． 2．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按如圖2所示安裝實(shí)驗(yàn)儀器． (2)平衡摩擦力． (3)第一次先用一條橡皮筋做實(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)橡皮筋彈力對(duì)小車(chē)做的功為W，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)記入表格． (

5、4)換用2條、3條、4條……同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，并使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都和第一次相同，測(cè)出v2、v3、v4…，橡皮筋對(duì)小車(chē)做功分別為2W、3W、4W…，將數(shù)據(jù)記入表格． 3．?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)速度數(shù)值的獲得：實(shí)驗(yàn)獲得的是如圖3所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車(chē)速度變化的關(guān)系，需要測(cè)量的是彈力做功結(jié)束后小車(chē)的速度，即小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度．所以，應(yīng)該在紙帶上測(cè)量的物理量是圖中間隔均勻的點(diǎn)A1、A3間的距離x，小車(chē)此時(shí)速度的表達(dá)式為v＝，其中T是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期． 圖3 (2)計(jì)算橡皮筋彈力對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W…時(shí)對(duì)應(yīng)的v、v2、v3、…的數(shù)值，填入表格. 　W vn

6、　 W 2W 3W 4W 5W v v2 v3 (3)逐一與W的一組數(shù)值對(duì)照，判斷W與v、v2、v3、…的可能關(guān)系或嘗試著分別畫(huà)出W與v、W與v2、W與v3、W與 …間關(guān)系的圖象，找出哪一組的圖象是直線，從而確定功與速度的正確關(guān)系． 4．注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇粗細(xì)、形狀、長(zhǎng)度、材料完全相同的橡皮筋． (2)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都讓小車(chē)從同一位置由靜止釋放，即保證每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致． (3)實(shí)驗(yàn)中不必算出功的具體數(shù)值，只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍即可

7、． (4)平衡摩擦力時(shí)，不要拴橡皮筋，但應(yīng)連著紙帶且接通電源． (5)打出的紙帶上的點(diǎn)間距并不都是均勻的，應(yīng)選取點(diǎn)間距均勻部分來(lái)求小車(chē)的速度. 一、借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 例1　(2018·浙江省高三“五校聯(lián)考”第一次考試)如圖4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“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． 圖4 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(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________(填

8、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________(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．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B．打點(diǎn)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)的距離分別為x1、x2、x3…，如圖5所示． 圖5 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量________小車(chē)質(zhì)量，可認(rèn)為小車(chē)所受的拉力大小為mg. A．遠(yuǎn)小于 B．遠(yuǎn)大于 C．

9、等于 (4)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＝_____. 答案　(1)B　(2)A　B　(3)A　(4)mgx2　 二、借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系 例2　某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖6所示，圖中小車(chē)是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)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(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)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6 (1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、

10、開(kāi)關(guān)、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)電源． (2)實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦阻力，接通電源后，下面操作正確的是(　　) A．放開(kāi)小車(chē)，能夠自由下滑即可 B．放開(kāi)小車(chē)，能夠勻速下滑即可 C．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可 D．放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(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．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) C．小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 D．小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 (4)在操作正確的

11、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(chē)獲得的速度，應(yīng)選用圖7紙帶的______(填“A～G”或“G～J”)部分進(jìn)行測(cè)量． 圖7 答案　(1)交流　(2)D　(3)B　(4)G～J 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源． (2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系在小車(chē)上，接通電源后，放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，使小車(chē)能夠勻速下滑，故D正確． (3)木板水平放置，未平衡摩擦力．放開(kāi)小車(chē)后，小車(chē)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(chē)的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，B正確． (4)從紙帶上看，紙帶的G～J段打點(diǎn)比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的G～J段進(jìn)行測(cè)量．

12、 例3　在做“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車(chē)的質(zhì)量為m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，實(shí)驗(yàn)中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在表格中. W v(m·s－1) v2/(m2·s－2) 0 0 0 1 0.80 0.64 2 1.10 1.21 3 1.28 1.64 4 1.53 2.34 5 1.76 3.10 6 1.89 3.57 (1)試在圖8中作出相應(yīng)關(guān)系圖象． 圖8 (2)從圖象可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________________________________________________. 答案　(1)見(jiàn)解

13、析圖　(2)W∝v2 解析　(1)將表中的數(shù)據(jù)分別描在題圖甲、乙所示的兩個(gè)坐標(biāo)系中，然后在圖甲中用平滑曲線連接，在圖乙中用傾斜直線連接，并且使盡可能多的點(diǎn)分布在曲線上或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè)，如圖甲和乙所示． (2)從乙圖看出W∝v2. 1．(借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系)(2018·新昌中學(xué)高三選考適應(yīng)性考試)小王同學(xué)做“探究合力做功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示，小車(chē)在橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行．先平衡摩擦力，用1條橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W，當(dāng)用2條、3條…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

14、 圖9 (1)在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程， 小王整理了一些實(shí)驗(yàn)器材如圖10所示，還缺少的器材是(3個(gè))______________________； 圖10 (2)用一條紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)有圖11中的兩種穿法，感到有點(diǎn)猶豫．你認(rèn)為_(kāi)_______(選填“A”或“B”)的穿法更合理； 圖11 (3)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，①應(yīng)平衡摩擦力；②應(yīng)選長(zhǎng)短、粗細(xì)一樣的橡皮筋若干；③每次實(shí)驗(yàn)都讓小車(chē)從同一位置由靜止釋放．以上操作對(duì)“實(shí)驗(yàn)中每條橡皮筋做相同的功”這一要求有幫助的是________(填序號(hào))． 答案　(1)6 V以下交流電源、刻度尺、導(dǎo)線　(2)B　(3)②③ 2．(借

15、助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖12所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，圖中小車(chē)中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz. 圖12 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： ①在小車(chē)中放入砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)后端，用細(xì)線連接小車(chē)和鉤碼； ②將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，______________，________________，小車(chē)拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，______________； ③改變鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作． (2)圖13是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙

16、帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D、E計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置． 圖13 紙帶的測(cè)量結(jié)果 測(cè)量點(diǎn) x/cm v/(m·s－1) O 0 0.35 A 1.50 0.40 B 3.20 0.45 C D 7.15 0.53 E 9.41 0.60 (3)本實(shí)驗(yàn)，若用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)采取的兩項(xiàng)措施是： ①_________________________________________________________

17、_______________； ②________________________________________________________________________. 答案　(1)②先接通電源　再釋放小車(chē)　關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源　(2)5.18(5.16～5.20均可)　0.49　(3)①平衡摩擦力?、阢^碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)及砝碼的總重力 解析　(1)將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近后，需先接通電源，再釋放小車(chē)，讓其拖動(dòng)紙帶，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)后，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源． (2)在驗(yàn)證C點(diǎn)時(shí)，由題圖可知，C點(diǎn)與刻度尺上的6.18 cm(6.16～6.20 cm均可)對(duì)齊，所

18、以C點(diǎn)距O點(diǎn)的距離是xOC＝5.18 cm(5.16～5.20 cm均可)．從紙帶上可知C點(diǎn)的速度等于BD段的平均速度，vC＝×10－2 m/s≈0.49 m/s. (3)平衡摩擦力后，線上的拉力就等于小車(chē)受到的合外 力．當(dāng)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)及砝碼的總重力時(shí)，線上的拉力近似等于鉤碼的重力. 1．(多選)關(guān)于“探究恒力做功與動(dòng)能變化”的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)繩與木板平行 B．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)繩保持水平 C．平衡摩擦力時(shí)，若紙帶上打出的點(diǎn)越來(lái)越密，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角 D．平衡摩擦力時(shí)，若紙帶上打出的點(diǎn)越來(lái)越疏，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角 答案　

19、AC 解析　實(shí)驗(yàn)中調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)繩與木板平行，這樣能使細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力等于它受的合力，A對(duì)，B錯(cuò)；紙帶上打出的點(diǎn)越來(lái)越密，表明小車(chē)做減速運(yùn)動(dòng)，摩擦力平衡不夠，這時(shí)需要墊高木板一端，使斜面傾角增大，直到打出的點(diǎn)均勻?yàn)橹?，C對(duì)，D錯(cuò)． 2．(2018·杭西高高一4月測(cè)試)用如圖1所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車(chē)，小車(chē)在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行．小車(chē)滑行過(guò)程中帶動(dòng)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，記錄其運(yùn)動(dòng)情況．觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不均，后面部分點(diǎn)跡比較均勻，回答下列問(wèn)題： 圖1 (1)適當(dāng)墊高木板是為了________；

20、(2)通過(guò)紙帶求小車(chē)速度時(shí)，應(yīng)使用紙帶的__________(填“全部”“前面部分”或“后面部分”)； (3)若實(shí)驗(yàn)做了n次，所用橡皮條分別為1根、2根、…n根，通過(guò)紙帶求出小車(chē)的速度分別為v1、v2、…vn，用W表示橡皮條對(duì)小車(chē)所做的功，作出的W－v2圖線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說(shuō)明W與v2的關(guān)系是________________________________； (4)以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中有一項(xiàng)正確，它是(　　) A．通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值 B．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏，出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒(méi)有使木板傾斜或傾角太

21、小 C．小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出，橡皮筋所做的功可根據(jù)公式W＝FL算出 D．實(shí)驗(yàn)中先釋放小車(chē)再接通電源 答案　(1)平衡摩擦力　(2)后面部分　(3)成正比　(4)B 3．在“探究恒力做功與物體的速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材：A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；B.天平；C.秒表；D.低壓交流電源；E.電池；F.紙帶；G.細(xì)線、砝碼、小車(chē)、砝碼盤(pán)；H.薄木板． (1)其中多余的器材是________(填字母代號(hào))；缺少的器材是________________． (2)測(cè)量時(shí)間的工具是____________；測(cè)量質(zhì)量的工具是________________． (3)如圖2所示是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出

22、的小車(chē)(質(zhì)量為m)在恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的紙帶，測(cè)量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén).請(qǐng)分析，利用這些數(shù)據(jù)能否完成“探究恒力做功與物體的速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)？若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若能，請(qǐng)寫(xiě)出做法． 圖2 答案　(1)CE　毫米刻度尺 (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器　天平　(3)見(jiàn)解析 解析　(1)計(jì)算小車(chē)速度是利用打上點(diǎn)的紙帶，故不需要秒表，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源，故多余的器材是C、E；測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺． (2)測(cè)量時(shí)間的工具是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；測(cè)量質(zhì)量的工具是天平． (3)能，從A到B的過(guò)程中，恒力做的功為WAB＝FxAB

23、，A、B兩點(diǎn)的速度可根據(jù)vA＝，vB＝算出． 4．為了探究“合力做功與速度變化的關(guān)系”，某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室組裝了如圖3所示的裝置，備有下列器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、天平、細(xì)沙．他們稱得滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m.當(dāng)滑塊連接上紙帶，讓細(xì)線跨過(guò)光滑滑輪并懸掛空的小桶時(shí)，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 圖3 (1)要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺少的實(shí)驗(yàn)器材是____________． (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證滑塊受到的合力與沙、小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是___________________________________________

24、___，實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證細(xì)線拉力等于滑塊所受的合力，首先要做的步驟是______________． (3)在滿足(2)問(wèn)的條件下，讓小桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，如圖4所示為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶的一部分，圖中A、B、C、D、E是按時(shí)間先后順序確定的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)注在圖上，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，在B、D兩點(diǎn)間對(duì)滑塊進(jìn)行研究，合力對(duì)滑塊做的功為_(kāi)_____________，vB＝____________，vD＝____________(用題中所給的代表數(shù)據(jù)的字母表示)． 圖4 答案　(1)毫米刻度尺 (2)沙和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量　平衡摩擦力 (

25、3)mg(x2＋x3)　　 5．如圖5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…相同的橡皮筋重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋所做的功分別為2W、3W… 圖5 (1)實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：長(zhǎng)木板、小車(chē)、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、電源、導(dǎo)線，還缺少的器材是__________． (2)裝置圖中小車(chē)上有一固定小立柱，下面給出了4種橡皮筋與小立柱的套接方式，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為最合理的套接方式是________． (3)在正確操作的情況下，交流電源的頻率為50 Hz，某次所打的紙帶，相鄰兩點(diǎn)間的距離如圖6所

26、示．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________部分進(jìn)行測(cè)量(用甲紙帶上所標(biāo)注的字母回答)，小車(chē)獲得的速度是________ m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖6 答案　(1)毫米刻度尺　(2)A　(3)GJ　0.60 解析　(1)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：毫米刻度尺．(2)由題圖可知，橡皮筋最合理的套接方式是選項(xiàng)A，以選項(xiàng)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)．(3)由題圖紙帶可知，GJ部分兩點(diǎn)間的距離相等，小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)選用紙帶的GJ部分，小車(chē)獲得的速度v＝＝ m/s＝0.

27、60 m/s. 6．(2018·東陽(yáng)中學(xué)期中考試)“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7甲所示，當(dāng)小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)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)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出． 圖7 (1)為消除摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)該將木板的________(填“左”或“右”)端稍抬高．平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)是否要拖著紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行？________(填“是”或“否”)． (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，如圖乙所示，為了測(cè)量小車(chē)獲得

28、的速度，應(yīng)選用紙帶的________(填“AE”或“EG”)部分進(jìn)行測(cè)量． (3)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車(chē)每次獲得的最大速度v1、v2、v3…，作出W－v圖象，則下列符合實(shí)際的圖象是________(填字母序號(hào))． 答案　(1)左　是　(2)EG　(3)D 【考點(diǎn)】重物做功、探究功與速度變化的關(guān)系 【題點(diǎn)】重物做功、探究功與速度變化關(guān)系的數(shù)據(jù)處理和結(jié)論 7．某同學(xué)利用圖8甲所示裝置探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系，得到了下表的數(shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋條數(shù) 1 3 4 5 6 小車(chē)速度v/(m·s－1) 0.71

29、 1.23 1.42 1.58 1.71 圖8 (注：每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣) (1)由表可得出定性結(jié)論：__________________________________________________________. (2)設(shè)一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做功為W0，大致畫(huà)出橡皮筋所做的功W與小車(chē)速度v的圖象．(畫(huà)在圖乙中) (3)根據(jù)以上的W－v圖象對(duì)W與v的關(guān)系作出初步判斷：_______________________________. (4)根據(jù)數(shù)據(jù)完成下表的空白部分： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 v2

30、/(m2·s－2) W與v的關(guān)系 答案　見(jiàn)解析 解析　每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣，一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做的功為W0，由做功與拉長(zhǎng)橡皮筋條數(shù)成正比得，第2、3、4、5次拉長(zhǎng)橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、6W0. (1)定性結(jié)論：橡皮筋做的功與小車(chē)獲得的速度有關(guān)，并且做功越多，小車(chē)獲得的速度越大． (2)W與v的圖象如圖所示． (3)W與v的圖象很像拋物線，可能W∝v2. (4)如下表 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 3W0 4W0 5W0 6W0 v2/(m2·s－2) 0.50 1.51 2.02 2.50 2.92 W與v的關(guān)系 W∝v2