物理第五章 機(jī)械能 實(shí)驗(yàn)5 探究動(dòng)能定理 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)5探究動(dòng)能定理-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄抗εc物體速度變化的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)1.一根橡皮筋作用在小車(chē)上移動(dòng)距離s做功為W。2.兩根橡皮筋作用在小車(chē)上移動(dòng)距離s做功應(yīng)為 2W。3.三根橡皮筋作用在小車(chē)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(chē)離開(kāi)橡皮筋的速度,列表、作圖,由圖象可以確定功與速度變化的關(guān)系。-3-三、實(shí)驗(yàn)器材 橡皮筋、小車(chē)、木板、 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)?。四、?shí)驗(yàn)步驟1.墊高木板的一端,平衡 摩擦力。2.拉伸的橡皮筋對(duì)小車(chē)做功:(1)用一條橡皮筋拉小車(chē)做功W。(2)用兩條橡皮筋拉小車(chē)做功2W。(3)用三條橡皮筋拉小車(chē)做功3W。3.測(cè)出每次做功后小車(chē)獲得的

2、速度。五、數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)處理:在坐標(biāo)紙上畫(huà)出W-v或W-v2圖線(“W”以一條橡皮筋做的功為單位)。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:合外力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2。-4-六、注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力:將木板一端墊高,使小車(chē)的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法:使小車(chē)連著紙帶并接通電源,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),找到長(zhǎng)木板的一個(gè)合適的傾角。2.選點(diǎn)測(cè)速:測(cè)小車(chē)的速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的部分。3.橡皮筋的選擇: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。-5-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)

3、二教材原型實(shí)驗(yàn)教材原型實(shí)驗(yàn)例1(2017甘肅涼州區(qū)期末)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)如圖所示,圖中小車(chē)是在一條橡皮筋作用下彈出的,沿木板滑行,橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W0。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)器打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。-6-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和(選填“交流”或“直流”)電源。(2)實(shí)驗(yàn)中,小車(chē)會(huì)受到摩擦力的作用,可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦力,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

4、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)-7-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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(chē)獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)。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)平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē),小車(chē)能夠勻速下滑即可,D正確。(3)水

5、平放置木板,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。-8-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二思維點(diǎn)撥(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要使用交流電源。(2)小車(chē)在水平面運(yùn)動(dòng)時(shí),由于受到摩擦阻力導(dǎo)致小車(chē)速度在變化,所以適當(dāng)傾斜以平衡摩擦力。(3)小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,所受合力為零時(shí),速度有最大或最小值。(4)要測(cè)量最大速度,應(yīng)該選用點(diǎn)跡恒定的部分。點(diǎn)評(píng)(1)實(shí)驗(yàn)中要通過(guò)傾斜木板平衡摩擦力,這與探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系中平衡摩擦力的原因是一樣的。(2)計(jì)算小車(chē)的速度時(shí),應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻

6、的部分進(jìn)行測(cè)量。(3)不直接算W和v的具體數(shù)值,而看第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中的W和v是第1次的多少倍,這樣可簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理。-9-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新本實(shí)驗(yàn)易與其他力學(xué)知識(shí)綜合考查,出題方式靈活,往往在教材實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情境。實(shí)驗(yàn)的器材和數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)方案都有可能進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。1.實(shí)驗(yàn)器材及裝置的改進(jìn)-10-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二2.數(shù)據(jù)測(cè)量的改進(jìn) 3.實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)利用光電門(mén)和氣墊導(dǎo)軌探究功和動(dòng)能的關(guān)系。-11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二例2(2017北京卷)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“

7、探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。圖1(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-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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)-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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

8、、x2、x3如圖2所示。圖2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=。-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作如圖3所示的v2-W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為。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,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是。-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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v2-W關(guān)系的是。-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)B

9、(2)AB(4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1質(zhì)量(5)A解析:(1)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理可知,使用的是交流電源。(2)平衡摩擦力的原理是利用重力的下滑分力平衡阻力,故應(yīng)把長(zhǎng)木板右端墊高。阻力包括摩擦力和紙帶與限位孔的阻力,故平衡時(shí)不掛重物,但后面要拖紙帶,故應(yīng)讓計(jì)時(shí)器打點(diǎn),且根據(jù)點(diǎn)跡是否均勻判定是否平衡好了。(3)拉力為mg,位移為x2,則做功W=mgx2,B點(diǎn)速度可用AC間的平均速度代替,-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(4)在圖上取兩點(diǎn)算得斜率k4.71(4.55.0均正確),故v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1。所以與斜率有關(guān)的物理量是質(zhì)量。-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)

10、二思維點(diǎn)撥(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的都是交變電流;(2)回憶平衡摩擦力的方法,為了平衡摩擦力和阻力,應(yīng)該讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn);(3)根據(jù)功的定義計(jì)算拉力對(duì)小車(chē)做的功,根據(jù)中點(diǎn)時(shí)刻瞬時(shí)速度等于平均速度計(jì)算;(4)讀圖,從中得出兩個(gè)量的關(guān)系,并分析斜率的單位;(5)根據(jù)牛頓第二定律分析圖象。-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二例3(2017廣西玉林模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理。-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(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(mén)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(mén)1和2所用的時(shí)間t1和t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了

11、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(mǎn)足砝碼盤(pán)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?(選填“是”或“否”)。-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量(3)否解析:(1)兩光電門(mén)中心之間的距離x=70.30cm-20.30cm=50.00cm。(2)由于該實(shí)驗(yàn)探究的是動(dòng)能定理,故還需要知道滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。(3)由于拉力可以通過(guò)拉力傳感器的讀數(shù)直接得到,故不需要滿(mǎn)足砝碼盤(pán)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。-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二例4(2017寧夏金鳳區(qū)四模)某興趣小組想通過(guò)物塊

12、在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究合外力做功和物體速度變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,他們提出了以下幾種猜想:W,Wv,Wv2。他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,PQ為一塊傾斜放置的木板,在Q處固定一個(gè)速度傳感器(用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度),每次實(shí)驗(yàn),物體從不同初始位置處由靜止釋放。-23-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下表格來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中L1、L2、L3、L4代表物體分別從不同初始位置處無(wú)初速釋放時(shí)初始位置到速度傳感器的距離,v1、v2、v3、v4表示物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度。他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的L-v圖象,并得出結(jié)論Wv2。他們的做法(選填“合適”或“不合適”),你有什么好的建議?建議:。在

13、此實(shí)驗(yàn)中,木板與物體間摩擦力的大小(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)影響探究出的結(jié)果。-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:不合適應(yīng)進(jìn)一步繪制L-v2圖象不會(huì)解析:(1)采用表格方法記錄數(shù)據(jù),合理繪制的L-v圖象是曲線,不能得出結(jié)論Wv2。為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系,應(yīng)該繪制L-v2圖象。(2)重力和摩擦力的總功W也與距離L成正比,因此不會(huì)影響探究的結(jié)果。思維點(diǎn)撥通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究合外力做功和物體速度變化的關(guān)系。每次實(shí)驗(yàn)物體從不同初位置處?kù)o止釋放,量出初位置到速度傳感器的位移、讀出物體到傳感器位置的速度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列出數(shù)據(jù)表并描點(diǎn)作出圖象,從而找到位移與速度變化的關(guān)系,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由于物體受力是恒定的,所

14、以得出合外力做功與物體速度變化的關(guān)系。因此在實(shí)驗(yàn)中物體與木板間的摩擦力不會(huì)影響探究的結(jié)果。-25-1.如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)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(chē)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(chē)做功記為W。當(dāng)用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次第n次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放。小車(chē)每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出,圖甲為某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶。-26-(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材有。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是。(3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的

15、點(diǎn)分布并不都是均勻的,為了測(cè)量小車(chē)最終獲得的末速度,應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量。-27-(4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表。-28-從理論上講,橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間的關(guān)系是Wn,請(qǐng)你運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象,以驗(yàn)證理論的正確性。-29-答案:(1)刻度尺(2)把木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮?3)相鄰兩點(diǎn)之間距離相等-30-解析:(1)要計(jì)算某點(diǎn)速度的大小,必須要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,除了題圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材是刻度尺。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是把放打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊起適當(dāng)?shù)母?/p>

16、度以平衡摩擦力。(3)小車(chē)最終做勻速運(yùn)動(dòng),因此應(yīng)選用相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔相等的部分。(4)根據(jù)動(dòng)能定理可知,從理論上講,橡皮筋做的功Wn與物體獲得的-31-2.(2017廣東廣州海珠區(qū)期末)某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。小物塊在1條橡皮筋的作用下彈出,沿水平桌面滑行,之后平拋落至水平地面上,落點(diǎn)記為M1;在釘子上分別套上2條、3條、4條同樣的橡皮筋,使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致,重復(fù)步驟,小物塊落點(diǎn)分別記為M2、M3、M4、;測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。-32-(1)為求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能,需要測(cè)量下列物理量中的(填正確答案標(biāo)號(hào))。A.小物塊的質(zhì)量mB.橡皮筋的原長(zhǎng)xC.橡

17、皮筋的伸長(zhǎng)量xD.桌面到地面的高度hE.小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離l(2)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、,小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為l1、l2、l3、。若功與速度的二次方成正比,則應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)作圖,才能得到一條直線。(3)由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略,則由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。-33-答案:(1)ADE(2)l2(3)系統(tǒng)誤差(3)小物塊與桌面之間的摩擦不可避免,屬于系統(tǒng)誤差。-34-3.(2017江蘇卷)利用如圖甲所示的實(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(chē)的質(zhì)量為m0=200.0g,鉤碼的質(zhì)

18、量為m=10.0g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交變電流。-35-(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(chē)觀察到。(2)掛上鉤碼,按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示。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x,記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車(chē)的速度v1=m/s。-36-(3)將鉤碼的重力視為小車(chē)受到的拉力,g取9.80m/s2,利用W=mgx算出拉力對(duì)小車(chē)做的功W。利用Ek=Mv2算出小車(chē)動(dòng)能,并求出動(dòng)能的變化量Ek。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出Ek-W圖象。-

19、37-(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ek總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車(chē)所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車(chē)和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車(chē)受到的實(shí)際拉力F=N。答案:(1)小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228(3)見(jiàn)下圖(4)0.093-38-解析:(1)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng),以使小車(chē)的重力沿斜面向下的分力和摩擦力抵消,那么小車(chē)受到的合力就是繩子的拉力,這樣便平衡了摩擦力。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交變電流,且每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)打下的時(shí)間間隔為t=0.025s=0.1s;由于小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車(chē)的速度為打出“0”點(diǎn)和“2”

20、(3)先將表格中的數(shù)據(jù)在方格紙上描出,再用直線連接所描繪的點(diǎn),如答案圖所示。(4)對(duì)小車(chē)和鉤碼整體由牛頓第二定律得mg=(m0+m)a對(duì)小車(chē):F=m0a-39-4.(2017福建羅源縣月考)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m0的滑塊通過(guò)細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過(guò)定滑輪相連,重錘后連一穿過(guò)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),如圖甲所示。第二步:保持長(zhǎng)木板的傾角不變,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長(zhǎng)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,然后接通電源,釋放滑塊

21、,使之從靜止開(kāi)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。-40-41-請(qǐng)回答下列問(wèn)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t,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(guò)程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過(guò)程滑塊(寫(xiě)出物理名稱(chēng)及符號(hào),只寫(xiě)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

22、還可求得。-42-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=Ek,即mgx=Ek;(3)v2-W圖象應(yīng)該為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,根據(jù)Ek= m0v2可求得m0的值。-43-5.(2017陜西銅川質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門(mén)1、2,滑塊上固定一遮光條,滑塊用細(xì)線繞過(guò)定滑輪與鉤碼相連。實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)出光電門(mén)1、2間的距離為L(zhǎng),遮光條的寬度為d,滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M,鉤碼質(zhì)量為m。-44-(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空:A.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直;B.實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平,不掛鉤碼和細(xì)線,接通氣源,釋放滑塊,如果滑塊

23、,則表示氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài);C.掛上鉤碼后,接通氣源,再放開(kāi)滑塊,記錄滑塊通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間t1和通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間t2,若彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F,則要驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為;D.改變鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟C,求得滑塊在不同合力作用下的動(dòng)能變化量Ek。(2)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。A.滑塊的加速度與鉤碼的加速度大小相等B.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為滑塊所受合外力C.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鉤碼處于超重狀態(tài)D.鉤碼的總質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊和遮光條的總質(zhì)量M-45-答案:(1)B.能在氣墊導(dǎo)軌上靜止,或能在導(dǎo)軌上做勻速運(yùn)動(dòng),或經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間相等解析:(1)若氣墊導(dǎo)軌水平,則滑塊不掛鉤碼時(shí)在氣墊導(dǎo)軌上受的合外力為零,能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng),即滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光動(dòng)能定理。(2)因?yàn)殂^碼向下運(yùn)動(dòng)的位移大小為x時(shí),滑塊運(yùn)動(dòng)的位移大小就為2x,所以滑塊的加速度大小是鉤碼加速度大小的2倍,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為滑塊所受合外力大小,不需要滿(mǎn)足鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊和遮光條的總質(zhì)量M,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鉤碼處于失重狀態(tài),所以選項(xiàng)B正確,C、D錯(cuò)誤。