高考物理一轮复习 第5章 机械能及其守恒定律 实验5 探究动能定理用书-人教版高三物理试题VIP专享VIP免费

实验五探究动能定理一、实验目的1．探究外力对物体做功与物体速度变化的关系．2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系．二、实验器材小车(前面带小钩)、100～200g砝码、长木板及两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．考点一|实验原理与操作[母题]为了探究功与速度变化的关系，现提供如图实51所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器所接交流电频率为50Hz)图实51(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施为_______________________________________________________________________________________.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3…条并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验中橡皮筋对小车做的功记为W.由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图实52所示是其中四次实验打出的部分纸带．图实52试根据以上信息，填写下表．次数1234橡皮筋对小车做的功W小车速度v/(m·s－1)v2(m2·s－2)从表中数据可得出结论：________________________________________________________________________________________________.【解析】(1)为了消除摩擦力，应将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车在不接橡皮筋时缓慢匀速下滑．(2)由匀速运动的速度公式v＝，可求出小车的速度，其中x可从题图中读出，分别为2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm，交流电频率为50Hz，故T＝0.02s.次数1234橡皮筋对小车做的功W2W3W4W小车速度v/(m·s－1)1.001.421.732.00v2(m2·s－2)1.002.022.994.00在误差允许的范围内，橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比．【答案】见解析[借题悟法·核心点拨]1.实验原理的理解[第(1)问](1)为使橡皮筋的拉力所做的功为合外力对小车所做的功，必须平衡小车的摩擦力．(2)利用小车拖着纸带，小车匀速运动则摩擦力才算被平衡，此操作一是可通过纸带观察小车是否匀速，二是可同时平衡纸带运动所受的阻力.2.利用纸带确定小车的末速度[第(2)问](1)橡皮筋恢复原长时小车已匀速，故应利用纸带上间距相等的部分计算小车速度．(2)利用v＝计算小车的速度，为减小测量误差，所选的范围应尽量长些．(3)注意刻度尺的精度、估读及单位，注意对结果有效数字的要求．(4)通过计算v和v2，得出结论：外力对物体做功与物体速度变化的关系为：W∝v2.3.用比例法求功的大小[第(2)问]橡皮筋应选规格一样的，弹力对小车做的功以一根橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体的数值.[母题迁移]“”某同学做探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图实53所示，小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行．用1条橡皮筋时弹力对小车做的功记为W，当用2条、3…条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3…次实验时，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．图实53(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．A．橡皮筋仍处于伸长状态B．橡皮筋恰好恢复原长C．小车恰好运动到两个铁钉的连线处D．小车已超过两个铁钉的连线处(2)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，最根本的目的是________．A．防止出现小车不能被橡皮筋拉动的情况B．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功C．便于小车获得较大的弹射速度D．防止纸带上点迹不清晰(3)关于该实验，下列说法正确的是________．A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6VB．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv、W2-vm、W3vm…的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系(4)如图实54所示是某次在正确操作的情况下，用50Hz交变电流作电源的打点计时器记录的一条纸带，为了得到小车获得的速度，应选用纸带的________...