2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章機(jī)械能及其守恒定律實(shí)驗(yàn)專題5第28講探究動(dòng)能定理教學(xué)案新人教版

1、第28講探究動(dòng)能定理基礎(chǔ)命題點(diǎn)課本原型實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究合力做功與物體速度變化的關(guān)系。2探究動(dòng)能定理：力在個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化，即wek。二、實(shí)驗(yàn)原理以平板上的小車為研究對(duì)象，使它在牽引力的作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若牽引力的大小或小車在牽引力的作用下運(yùn)動(dòng)的距離改變，力對(duì)小車做的功就改變了，測(cè)算出多組牽引力做的功與對(duì)應(yīng)的速度，就可以探究功與速度變化的關(guān)系。1速度的測(cè)量：用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車的速度。2牽引力做的功的測(cè)量方案一：由橡皮筋提供牽引力只能定性探究功與速度變化的關(guān)系由橡皮筋提供牽引力，改變橡皮筋的根數(shù)，從同一位置由靜止釋放小車，若1根橡皮筋對(duì)小車做的

2、功是w，則n根橡皮筋對(duì)小車做的功是nw。方案二：由重物提供牽引力可定量探究動(dòng)能定理由重物提供牽引力，當(dāng)重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，可以把重物所受的重力當(dāng)成小車受到的牽引力。改變重物的質(zhì)量或者改變小車運(yùn)動(dòng)的距離，也就改變了牽引力做的功。小車運(yùn)動(dòng)的距離可以由紙帶測(cè)出。三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、長(zhǎng)木板、小車、紙帶、橡皮筋(或重物、細(xì)繩)、墊塊、毫米刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1儀器安裝與調(diào)試(1)按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器安裝好。(2)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板上靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直至小車上不掛橡皮筋(或細(xì)繩上不掛重物)時(shí)，輕推小車，紙帶打出的點(diǎn)間距均勻，即小車能做勻速直線運(yùn)

3、動(dòng)為止。2數(shù)據(jù)測(cè)量方案一：(1)用一條橡皮筋拉動(dòng)小車到某一位置o由靜止釋放，得到一條紙帶。橡皮筋做功w，標(biāo)在紙帶上。(2)用2條相同的橡皮筋拉動(dòng)小車到同一位置o由靜止釋放，得到一條紙帶。橡皮筋做功2w，標(biāo)在紙帶上。(3)用3條、4條、相同的橡皮筋拉動(dòng)小車到同一位置o由靜止釋放，得到一系列紙帶。橡皮筋做功3w、4w、，標(biāo)在紙帶上。方案二：(1)測(cè)出小車的質(zhì)量m、重物的質(zhì)量m。(2)由靜止釋放小車，打出一條紙帶。將重物的質(zhì)量m標(biāo)在紙帶上。(3)多次改變重物的質(zhì)量，由靜止釋放小車，打出一系列紙帶。將對(duì)應(yīng)重物的質(zhì)量m標(biāo)在紙帶上。五、注意事項(xiàng)1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車的重力沿木板向下的分

4、力與摩擦阻力平衡。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勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。2小車的質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。3方案一中橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車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方案二中連接小車的細(xì)繩應(yīng)與木板平行。5方案二中重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。6開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先接通電源再釋放小車。六、數(shù)據(jù)處理方案一：(1)選點(diǎn)測(cè)速：如圖，選取紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分，根據(jù)v測(cè)算出橡皮筋的彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，與對(duì)應(yīng)條數(shù)橡皮筋做的功記錄在設(shè)計(jì)的表格中，并計(jì)算出v2、v3等的值。(2)分析數(shù)據(jù)，得出

5、結(jié)論根據(jù)數(shù)據(jù)分別作wv、wv2、wv3等圖象。其中wv2圖象如下：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：wv2圖象為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，可判斷wv2。方案二：(1)選取一條紙帶，分別計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重物的重力所做的功wnmgxn以及小車所對(duì)應(yīng)的動(dòng)能變化量eknmv，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出ekw圖象(如下圖所示)。(2)選取質(zhì)量不同的重物打出一系列的紙帶，對(duì)數(shù)據(jù)做同樣的處理分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ekw圖象為一條過(guò)原點(diǎn)的直線且斜率為1，可判斷wek。七、誤差分析1方案一中橡皮筋的長(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。應(yīng)選用規(guī)格相同的橡皮筋。2沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大帶來(lái)誤差。

6、應(yīng)平衡摩擦力適當(dāng)。3利用打點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。應(yīng)多次測(cè)量x，求平均值。4方案二中實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般是ek略小于w，這是由于重物做加速運(yùn)動(dòng)也會(huì)獲得動(dòng)能，即mgxn(mm)v。(2019浙江高考模擬)如圖甲所示，在“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，求出橡皮筋做的功使小車獲得的速度v1、v2、v3、；c作出wv圖象；d分析wv圖象。如果wv圖象是一條直線，表明wv；如果不是直線，可考慮是否存在wv2、wv3、w等關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖乙所示的紙帶，求小車獲得的速度應(yīng)選_(選填“ab”或“cd”)

7、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)度必須保持一致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(xiě)出一條即可)解析(1)由圖乙知，在ab段，由于相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離不斷增大，所以小車做加速運(yùn)動(dòng)；在cd段相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距相等，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)算小車獲得的速度v。(2)該實(shí)驗(yàn)中利用相同橡皮筋形

8、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)度必須保持一致，故c正確；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)(1)本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小車做的功應(yīng)該為合力做的功，實(shí)驗(yàn)中采用將木板傾斜的方法，使重力對(duì)小車做的功抵消摩擦力對(duì)小車做的功，則橡皮筋對(duì)小車的

9、拉力做的功即合力對(duì)小車做的功。(2)判斷摩擦力是否被平衡的方法是輕推小車，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)。(3)本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要分析清楚小車的運(yùn)動(dòng)，小車先加速后勻速，小車在橡皮筋拉力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，拉力的功是變力功，無(wú)法計(jì)算，所以實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變對(duì)小車做功的大小。1某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。(1)下列敘述正確的是_。a每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值b每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致c放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平d先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(2)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到了一條如圖乙所

10、示的紙帶。這條紙帶上的點(diǎn)距并不均勻，下列說(shuō)法正確的是_。a紙帶的左端是與小車相連的b紙帶的右端是與小車相連的c利用e、f、g、h、i、j這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度d利用a、b、c、d這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度(3)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做_。a是為了釋放小車后，小車能勻加速下滑b是為了增大小車下滑的加速度c可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功d可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(4)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的wv圖象如圖丙所示，根據(jù)圖線形狀，可知對(duì)w與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖丙中的_。答案(1)d(2)bd(3)cd(4)c解析(1)實(shí)驗(yàn)是為了探究w與v的關(guān)系，只要w成倍數(shù)增加即可，

11、可采用相同規(guī)格不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長(zhǎng)度，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功就有倍數(shù)關(guān)系，不必算出w的具體數(shù)值，故a、b錯(cuò)誤；為使橡皮筋的拉力近似等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，故木板應(yīng)該是傾斜的，故c錯(cuò)誤；利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到打點(diǎn)紙帶時(shí)應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)，故d正確。(2)紙帶右端點(diǎn)跡密集，故紙帶的右端是與小車相連的，要測(cè)量小車速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡間距均勻的部分，即應(yīng)選用紙帶的a、b、c、d點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，故b、d正確，a、c錯(cuò)誤。(3)使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力沿木板的分力大小相等，在不施加拉力時(shí)，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在木板上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；小車與橡皮筋

12、連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功，故a、b錯(cuò)誤，c、d正確。(4)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，w與v2成正比，故wv圖象應(yīng)該是向上彎曲的曲線，故c正確，a、b、d錯(cuò)誤。2(2019天津高考模擬)某同學(xué)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌面上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過(guò)定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量研究繩的拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線等相關(guān)儀器以及刻度尺等測(cè)量工具。組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)中無(wú)法簡(jiǎn)單測(cè)出小車所受合力，所以該同學(xué)用所掛鉤碼的重力來(lái)代替。(1)為了盡可能減小誤差，下列做法中必要

13、的有_。a所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量b調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉小車的細(xì)繩與木板保持平行c接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源盡量與釋放小車保持同步d調(diào)節(jié)木板傾角，利用小車自身重力平衡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻力(2)在完成必要操作后，該同學(xué)打出了幾條紙帶，并從中選擇了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行分析，如下圖所示，其中o點(diǎn)是紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)周期為0.02 s。若選擇o點(diǎn)和d點(diǎn)作為初末狀態(tài)進(jìn)行分析，已知所掛鉤碼質(zhì)量為20 g，小車質(zhì)量為360 g，重力加速度取9.8 m/s2，則過(guò)程中合力做功為_(kāi) j，小車動(dòng)能變化為_(kāi) j。(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案(1)abd(2)0.01760.0

14、162解析(1)該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，研究繩的拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系，為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板傾角，利用小車自身重力平衡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的阻力，那么小車所受的合力就是繩子的拉力，并調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉小車的細(xì)繩與木板保持平行，避免拉力在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中變化，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車。由于在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法簡(jiǎn)單測(cè)出小車所受合力，該同學(xué)用所掛鉤碼的重力來(lái)代替；根據(jù)牛頓第二定律可得，對(duì)鉤碼：mgf拉ma，對(duì)小車：f拉ma，解得：f拉，當(dāng)mm時(shí)，即所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，繩子的拉力近似等于所掛鉤碼的重力，故a、b、d是必要的，c是錯(cuò)誤的。(2)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)

15、出，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t0.1 s，故d點(diǎn)的速度vd0.3 m/s，小車動(dòng)能變化ekmv3601030.32 j0.0162 j，從o點(diǎn)到d點(diǎn)，合力所做的功wmglod201039.8(40.022.427.6)103 j0.0176 j。能力命題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新1創(chuàng)新情景創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也是以完成實(shí)驗(yàn)為目的，創(chuàng)新思路和驗(yàn)證牛頓第二定律的創(chuàng)新思路相似。2創(chuàng)新解讀(1)合外力的功：橡皮筋拉力做功斜面上重力分力和摩擦力的合力做功細(xì)繩的拉力做功重物重力做功。(2)速度的測(cè)量：測(cè)量紙帶勻速運(yùn)動(dòng)速度用平拋法計(jì)算速度測(cè)量紙帶上各點(diǎn)速度光電門(mén)測(cè)速度v速度傳感器直接顯示速度大小。(3)摩擦阻力問(wèn)題：靠小車重

16、力的下滑分力平衡摩擦力包括在合力內(nèi)自由下落減小阻力氣墊導(dǎo)軌減小摩擦力。(4)若用拉力傳感器直接測(cè)細(xì)繩的拉力大小，則不必滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器來(lái)探究動(dòng)能定理。如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小，在水平桌面上相距50.0 cm的a、b兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過(guò)a、b時(shí)的速度大小，小車中可以放置砝碼。(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：測(cè)量_和拉力傳感器的總質(zhì)量m1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需裝置。將小車停在c點(diǎn)，接通電源

17、，_，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線的拉力及小車通過(guò)a、b時(shí)的速度。在小車中增加砝碼，或_，重復(fù)的操作。(2)如表是他們測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，其中m是m1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|vv|是兩個(gè)速度傳感器所記錄的速度的二次方差的絕對(duì)值，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能的變化量ek，f是拉力傳感器受到的拉力，w是f在a、b兩點(diǎn)間所做的功，表格中的ek3_ j，w3_ j。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)m/kg|vv|/(m2s2)ek/jf/nw/j10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.6500.4130.8400.42030.5002.400ek31.220w341.0002.4

18、001.2002.4201.21051.0002.8401.4202.8601.430(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中的坐標(biāo)紙上作出ekw圖線。解析(1)需測(cè)出小車和拉力傳感器的總質(zhì)量。先接通電源后釋放小車。在小車中增減砝碼。(2)ek3m|vv|0.5002.400 j0.600 jw3f3l1.2200.500 j0.610 j。(3)如圖所示。答案(1)小車然后釋放小車減少砝碼(2)0.6000.610(3)圖見(jiàn)解析實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新通常從器材、裝置上進(jìn)行改進(jìn)，或從實(shí)驗(yàn)原理上進(jìn)行創(chuàng)新，但無(wú)論如何改進(jìn)或創(chuàng)新，都需要以某種形式確定出要測(cè)量的物理量的定量大小，例如外力所做的功的大小和物體的動(dòng)能或速度的大小，所以

19、解答實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新題時(shí)要圍繞需要測(cè)量的基本的物理量或其關(guān)系進(jìn)行分析。1為了“探究動(dòng)能的變化與合外力做功的關(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m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：如圖乙所示，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)木板上靠近滑輪處，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，使之從靜止開(kāi)始向下加速運(yùn)動(dòng)，打出的紙帶如圖丙所示(其中o是打下的第一個(gè)點(diǎn))。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)已知o、

20、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)程中合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過(guò)程滑塊_(寫(xiě)出物理量名稱及符號(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v2w圖象，可知該圖象是一條_，根據(jù)圖象還可求得_。答案(1)(2)下滑的位移xmgx(3)過(guò)原點(diǎn)的直線滑塊的質(zhì)量m解析(1)由打出的紙帶可知打b點(diǎn)時(shí)滑

21、塊運(yùn)動(dòng)的速度為vb。(2)設(shè)長(zhǎng)木板的傾角為，滑塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力為f，當(dāng)滑塊向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有mgsinftfmg；當(dāng)滑塊向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有f合mgsinfmg。由做功的定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x，w合mgx。(3)根據(jù)w合ekmv2可知v2w圖象應(yīng)該為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，由直線的斜率k可求m。2(2019遼寧大連第八中學(xué)高三模擬)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、m

22、4、；測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(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、，小物塊的拋出點(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”)。答案(1)ade(2)l2(3)系統(tǒng)誤差解析(1)根據(jù)動(dòng)能的定義式ek可知，為求出

23、ek，需要測(cè)量m、v，而小物塊離開(kāi)桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，有hgt2，lvt，得vl，因此，只要測(cè)出l、h，就知v，a、d、e正確。(2)因vl，所以若wv2，則wl2(g、h為常量)，應(yīng)以l2為橫坐標(biāo)，才能得到一條直線。(3)小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。課時(shí)作業(yè)1(2019江蘇高考)某興趣小組用如圖1所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)有兩種工作頻率均為50 hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供實(shí)驗(yàn)選用：a電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器b電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇_(選填“a”或“b”)。(2)保持長(zhǎng)木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力

24、的影響，在砝碼盤(pán)中慢慢加入沙子，直到小車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤(pán)中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)。看法正確的同學(xué)是_(選填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤(pán)中加入砝碼。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開(kāi)小車，小車運(yùn)動(dòng)。紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫(huà)出，紙帶上a點(diǎn)的速度va_ m/s。(4)測(cè)出小車的質(zhì)量為m，再測(cè)出紙帶上起點(diǎn)到a點(diǎn)的距離為l。小車動(dòng)能的變化量可用ekmv算出。砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)中，小車的質(zhì)量應(yīng)_(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤(pán)和沙子的總

25、質(zhì)量，小車所受合力做的功可用wmgl算出。多次測(cè)量，若w與ek均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理。答案(1)b(2)乙(3)0.31(0.300.33都算對(duì))(4)遠(yuǎn)大于解析(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶受到的阻力較大，而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶所受阻力較小，故選b。(2)由于小車剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，拉力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，故平衡摩擦力的兩種看法中，乙同學(xué)正確。(3)取與a點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)，用毫米刻度尺測(cè)出兩點(diǎn)之間的距離，如圖所示，可測(cè)得x1.24 cm。用這一段的平均速度表示a點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則va m/s0.31 m/s。(4)由題意知，本實(shí)驗(yàn)用砝碼、砝碼盤(pán)和沙子的總

26、重力大小表示小車受到的拉力大小，故要求小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于砝碼、砝碼盤(pán)和沙子的總質(zhì)量。2(2019天津高考模擬)在“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組釆用如圖所示的裝置，在水平氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門(mén)m、n，滑塊上固定一遮光條，細(xì)線繞過(guò)定滑輪將滑塊與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼。已知遮光條的寬度為d，滑塊與遮光條的總質(zhì)量為m。(1)接通氣源，滑塊從a位置由靜止釋放，讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)m、n的時(shí)間分別為t1、t2，力傳感器的示數(shù)為f，改變鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。為探究在m、n間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)線的拉力對(duì)滑塊做的功w和滑塊的動(dòng)能增量ek的關(guān)系，還需要測(cè)量的物理量是_(寫(xiě)出名稱及符號(hào))。利用上述實(shí)驗(yàn)

27、中直接測(cè)量的物理量表示需探究的關(guān)系式為_(kāi)。(2)下列必要的實(shí)驗(yàn)操作和要求有_(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)。a調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平b測(cè)量鉤碼的質(zhì)量c調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行d保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量答案(1)光電門(mén)m、n間的距離lflmd2(2)ac解析(1)實(shí)驗(yàn)要求細(xì)線的拉力做的功，根據(jù)wfl，需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)光電門(mén)的間距l(xiāng)；滑塊的末動(dòng)能為m，初動(dòng)能為m，故需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：flmd2。(2)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，可以保證合力等于拉力，故a項(xiàng)是必須的；由于有力傳感器直接測(cè)量細(xì)線拉力的大小，不需要測(cè)量鉤碼的質(zhì)量，故b項(xiàng)不是必須的；調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行，保證拉力水平，故c項(xiàng)是必須的

28、；由于已經(jīng)有力傳感器來(lái)測(cè)量力的大小，故不需要保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，即d項(xiàng)不是必須的。3(2019河北高考模擬)某同學(xué)用如圖a的所示的裝置，探究?jī)H在摩擦力做功的條件下，摩擦力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的部分操作如下：按圖a所示安裝器材，帶有遮光條的物塊置于水平面上，與彈簧接觸但不連接。用力向左推物塊，將彈簧從原長(zhǎng)位置o向左壓縮一定距離，松手讓物塊向右運(yùn)動(dòng)，光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，測(cè)出物塊停下時(shí)物塊到光電門(mén)的水平距離x。(1)若光電門(mén)固定在o點(diǎn)(遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)彈簧恰處于原長(zhǎng))，多次改變釋放時(shí)物塊到光電門(mén)的距離，得到多組數(shù)據(jù)，該同學(xué)處理數(shù)據(jù)時(shí)，得到如圖b

29、所示的x和的關(guān)系圖線。通過(guò)推理分析，可以得出：通過(guò)o點(diǎn)后，摩擦力對(duì)物塊做功的大小與其動(dòng)能變化的大小_(選填“成正比”“成反比”或“不確定”)。(2)若光電門(mén)固定在o點(diǎn)右側(cè)，按上述方法仍在同一坐標(biāo)系內(nèi)作x和的關(guān)系圖線，其圖象為_(kāi)；若光電門(mén)固定在o點(diǎn)左側(cè)，其圖象可能為_(kāi)。(以上兩空均選填“圖b”“圖c”或“圖d”)答案(1)成正比(2)圖b圖c解析(1)遮光條的寬度d一定，物塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度近似為經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則其速度為v，動(dòng)能為ekmv2m2，物塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)后，在摩擦力的作用下停下來(lái)，克服摩擦力做的功為mgxx，由圖b可知，x與成正比，結(jié)合以上分析可知摩擦力對(duì)物塊做功大小與其動(dòng)能變化

30、大小成正比。(2)光電門(mén)固定在o點(diǎn)右側(cè)，物塊從離開(kāi)光電門(mén)開(kāi)始到停下來(lái)，滿足mgx0m，故其圖象仍然為圖b。光電門(mén)固定在o點(diǎn)左側(cè)，物塊離開(kāi)光電門(mén)后，除了摩擦力做功，還有彈簧的彈力做正功，此時(shí)應(yīng)有表達(dá)式mepmgx，其中ep為常量，故圖象為圖c。4(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m200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m10.0 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x，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g9.80 m/s2，利用wmgx算出拉力對(duì)小車做的功w。利用ekmv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量ek。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。w