動(dòng)能定理：實(shí)驗(yàn)及答案

1、實(shí)驗(yàn)：“探究外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系IVn情景1 一自由落體情景下（恒力做功）1. 某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系"其研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情景和實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示。另外還配有供打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)（交、直流6V輸岀），導(dǎo)線(xiàn)若干。（1） 若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，貝U :還需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材是.（2） 經(jīng)過(guò)正確的操作后，科學(xué)地挑選了如下一條紙帶，已知相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén),從A點(diǎn)到B、C、D、E、F點(diǎn)的距 離依次為Si、S2, S3、S4、S5,則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到E點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的過(guò)程中，重錘的重力所做的功W=；再采用求平均速度的方

2、法求岀打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B、E兩點(diǎn)時(shí)，重錘的速度 =, v e=,再根據(jù)動(dòng)能的計(jì)算式 0 =-Amv2計(jì)算岀B、E兩點(diǎn)間的動(dòng)能增量 £ *=（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）。若在誤差范圍內(nèi)：=,則可探知“物體在做自由落體運(yùn)動(dòng)中外力（重力）做功等于物體動(dòng)能的變化”ABCDEF? ? ? ? ?0?S2 *S3S4S5情景2 “利用帶滑輪的斜面小車(chē)”（恒力做功）1，某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究“動(dòng)能定理”，如圖 8所示，他們將拉力 傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)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(chē)受到拉力的大小，在小車(chē)的后面連接紙帶，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)

3、動(dòng)情況，小車(chē)中可以放置磋碼。請(qǐng)把下面的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。鉤碼實(shí)驗(yàn)主要步驟如下 測(cè)量、底碼和拉力傳感器的總質(zhì)量把細(xì)線(xiàn)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，將紙帶連接小車(chē)并通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，正確連接所需電路。 將小車(chē)停在C點(diǎn)，在釋放小車(chē)（選填“之前”或“之后”）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，記錄細(xì)線(xiàn)拉力。 在小車(chē)中增加磋碼，或減少祛碼，重復(fù)的操作。 處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車(chē)動(dòng)能的增加量AE*總是明顯小于拉力 F做的功 W,你認(rèn)為其主要原因應(yīng)該是上述實(shí)驗(yàn)步驟中缺少的步驟是O答案：小車(chē)之前平衡摩擦力2. 乙同學(xué)采用如圖甲所示的裝置進(jìn)行了有關(guān)“動(dòng)能定理”研究的實(shí)驗(yàn)。a）

4、按圖3把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移動(dòng)墊木直到小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；b） 把細(xì)線(xiàn)系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛質(zhì)量為100g的配重，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，電火花計(jì)時(shí)器在 被小 車(chē)帶動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn)。從某點(diǎn)A開(kāi)始，此后在紙帶上每隔 4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依 次標(biāo)為B、C、Dc）測(cè)量岀3、C、。、.各點(diǎn)與A點(diǎn)的距離，分別記 為 X1、*2、*3、.;0用配重受到的重力分別乘以XI、X2、X3 ，得到配重重力所做的功珀、明、必、 ；（重力加速度 g=9.80m/s2）e） 求岀B、C D .各點(diǎn)的速度大小，分別記為vi、V2、“3、.，再求岀它們的平方理氣2 2V2 > V3、f） 用縱坐標(biāo)表

5、示速度的平方便，橫坐標(biāo)表示配重重力所做的功作岀"2 W圖象，并在 圖象中描岀邙陽(yáng)V, 2）坐標(biāo)點(diǎn)，再連成圖線(xiàn)；（以下計(jì)算保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）圖4(1)在步驟d中，該冋學(xué)測(cè)得 X4=40.00cm,則配重重力所做的功J；該同學(xué)得到的一 W圖象如圖4所示。通過(guò)圖象可知，打A點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)小車(chē)的速度處m/s :小車(chē)的質(zhì)量 kgo答案:(1) 0.39 (3 分(2) 0.50 (0.45-0.55) (3 分(3) 0.30 (0.29-0.31)(3分）o2/(m2 - s'2)Mg2川;訂|昭口著:st*I陽(yáng)期打III雕"180 0J 0.2 030.40 50.63. 為

6、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：A, 第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為肱的滑塊通過(guò)細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘相連，然后跨過(guò)定滑輪，重錘夾后面連一紙帶，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示B. 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，使其穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖乙所示，然后接通電源釋放滑塊，使之從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng) .1嚴(yán)匚一仃心il肘器1圖1試回答下列問(wèn)題：已知。、A、B C、D E F相鄰計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔為T(mén),根據(jù)紙帶求滑塊速度，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)滑塊

7、速度、=,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊速度* =已知重錘質(zhì)量當(dāng)?shù)氐闹丶铀俣萭,若已測(cè)岀滑塊沿斜面下滑的位移為X,則這一過(guò)程中，合外力對(duì)滑塊做的功的表達(dá)式電.=測(cè)岀滑塊在 OA、OB 0C > OD 0E段合外力對(duì)滑塊所做的功，及、VB、VcVdVe，然后以W為縱軸，以皆為橫軸建坐標(biāo)系，描點(diǎn)作岀 W-V2圖 象，可知它是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，若直線(xiàn)斜率為則滑塊質(zhì)量M =(2) mgx (3) 2k答案：（1） XyQ （私x*4. 在用圖甲裝置進(jìn)行“探究恒力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下 實(shí)驗(yàn)步驟：M的滑塊上系上細(xì)繩，細(xì)繩的塊后,a. 用墊塊將長(zhǎng)木板固定有定滑輪的一端墊起

8、，在質(zhì)量為 另一端通過(guò)有光滑轉(zhuǎn)軸的定滑輪掛上鉤碼；b. 反復(fù)移動(dòng)墊塊的位置，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角。，直至輕推滑滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);c. 取下細(xì)繩和鉤碼，同時(shí)記錄鉤碼的質(zhì)量 m ；d. 保持長(zhǎng)木板的傾角不變；啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓滑塊沿長(zhǎng)木 板向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)底端時(shí)關(guān)閉電源；e. 取下紙帶進(jìn)行分析，計(jì)算恒力做的功與滑塊動(dòng)能的變化, 探尋它們間的關(guān)系.回答下列問(wèn)題：（重力加速度為g,結(jié)果用已知和測(cè)量的物理量字母表示）（1）滑塊在勻加速下滑過(guò)程中，所受的合力大小=；f在紙帶上從某（2）實(shí)驗(yàn)中，得到的紙帶如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為，一點(diǎn)0開(kāi)始每隔一個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)有

9、。、A、B、C、D、E、F、G,測(cè)得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下 A點(diǎn)時(shí)滑塊的速度 VA=; 選取紙帶上 AF兩點(diǎn)進(jìn)行研究，則從 A到F,滑塊動(dòng)舵的增加量；合力F做的功WF=-若在誤差允許范圍內(nèi) AEk=WF，則可初步確定恒力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化.答案:叫r加七A-扣笠與2野情景3 “變力做功情景下”1. 在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)研究小組的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。木塊從A點(diǎn)靜止釋放后，在 1根彈簧作用下彈岀，沿足夠長(zhǎng)的木板運(yùn)動(dòng)到B|點(diǎn)停下，0點(diǎn) 為彈簧原長(zhǎng)時(shí)所處的位置，測(cè)得 OBi的距離為L(zhǎng)i，并記錄此過(guò)程中彈簧對(duì)木塊做的功為Wo用完全相同的彈簧2根、3根

10、并列在一起進(jìn)行第 2次、第3次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí) 驗(yàn)?zāi)緣K均從A點(diǎn)釋放，木塊分別運(yùn)動(dòng)到B?、B3停下，測(cè)得 OB2、OB3的距離分 別為3、La 作岀彈簧對(duì)木塊做功 W與木塊停下的位置距 O點(diǎn)的距離L的圖象如圖乙 所示。(1) 根據(jù)圖線(xiàn)分析，彈簧對(duì)木塊做功W與木塊在。點(diǎn)的速度 Vo之間的關(guān)系(2) W 一乙圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)的原因是(3) 彈簧被壓縮的長(zhǎng)度乙 OA為答案：由動(dòng)能定理知 L” vl ,由圖線(xiàn)知W與L成線(xiàn)性變化，因此 W與V :也應(yīng)成線(xiàn)性關(guān)系(2)未計(jì)木塊通過(guò) AO段時(shí)，摩擦力對(duì)木塊所做的功。(3) 3cm2. 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，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所師，實(shí)驗(yàn)主要過(guò)程如下：(1) 設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W、;(2) 分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打?qū)绲募垘?，求岀小?chē)的速度V、V2> V3、；(3) 作岀W-v草圖；(4) 分析 W-v圖像。如果 W-v圖像是一條直線(xiàn)，表明8V;如果不是直線(xiàn)，可考慮是否存在W-V?等關(guān)系。以下關(guān)于該試驗(yàn)的說(shuō)法中有一項(xiàng)不本碩，它是。本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、30、o所采用的方法 是選用同樣的橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行是實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為 W,用2條、3條 橡皮筋并在一起進(jìn)行第 2次第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別