2019版物理 第五章 機械能 微專題45 實驗：探究動能定理備考精煉

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE45實驗：探究動能定理［方法點撥］通過分析實驗題設要明確研究對象的運動過程是哪一段，以及研究對象受到的合外力是“誰"，合外力的功如何測量．1．（2018·福建三明一中模擬）如圖1所示，是探究功與物體速度變化關系的裝置．第一次由一根橡皮筋提供牽引力使小木塊在某處由靜止彈出，然后分別改用2根、3根……相同的橡皮筋,使小木塊從同樣的位置彈出。圖1(1）小木塊在運動過程中會受到阻力，應將長木板______（填“左"或“右”)端適當墊高作為補償．(2）只用1根橡皮筋作用時,打點計時器打出的紙帶如圖2所示．打點計時器使用50Hz的交流電源，則小木塊被彈出時的速度為________m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．圖2(3）下表是實驗過程中測量的幾組數(shù)據(jù)，請選取合適的物理量和單位，在圖3中作出圖象以便找到做功與小木塊動能的關系.橡皮筋數(shù)做功veq\r（v）v2v322W1.271。131。622。0833W1.561.252。433.7944W1。801.343.245。8355W2.011。424.058.1566W2。201.484.8610。71圖3（4）如果本實驗中沒有進行第(1)步的操作,則上述所畫的圖線()A．仍為原圖線 B．向上平移C．向下平移 D．傾斜程度會發(fā)生變化2．為驗證動能定理，某同學設計了如下實驗．將一長直木板一端墊起，另一端側(cè)面裝一速度傳感器，讓小滑塊由靜止從木板h高處(從速度傳感器所在平面算起)自由下滑至速度傳感器時，讀出滑塊經(jīng)此處時的速度v，如圖4所示．多次改變滑塊的下滑高度h（斜面的傾角不變），對應的速度值記錄在表中:圖4下滑高度h/m0。100。200.300.400.50速度v/（m·s－1)0。6330。8951.1001。2651.414要最簡單直觀地說明此過程動能定理是否成立,該同學建立了以h為縱軸的坐標系,你認為坐標系的橫軸應該是________，本實驗是否需要平衡摩擦力________(填“是”或“否”）．3．（2017·山東青島二中模擬）某學習小組利用如圖5所示的實驗裝置探究合外力與速度的關系．一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上,用輕繩繞過定滑輪及動滑輪將滑塊與彈簧測力計相連．實驗中改變動滑輪下懸掛的鉤碼個數(shù)，進行多次測量，記錄彈簧測力計的示數(shù)F,并利用速度傳感器測出從同一位置P由靜止開始釋放的滑塊經(jīng)過速度傳感器時的速度大小v，用天平測出滑塊的質(zhì)量m，用刻度尺測出P與速度傳感器間的距離s,當?shù)氐闹亓铀俣却笮間，滑輪的質(zhì)量都很小．圖5(1)實驗中鉤碼的質(zhì)量________(填“需要”或“不需要”）遠小于滑塊的質(zhì)量．（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出v2－F圖象，下列圖象中最符合實際情況的是________．(3)根據(jù)實驗已測得數(shù)據(jù)及v2－F圖象，________(填“能”或“不能”)測出滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)．4．用如圖6甲所示的實驗裝置完成“探究動能定理”的實驗．請補充完整下列實驗步驟的相關內(nèi)容：圖6（1)用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標卡尺測量遮光片的寬度d，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________cm；按圖甲所示安裝好實驗裝置,用米尺測量出兩光電門之間的距離為s。(2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當調(diào)節(jié)長木板的傾角,直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等．（3)取下細線和砝碼盤，記下______________________（填寫相應物理量及其符號）．(4）讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB.（5）步驟（4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合＝______________，小車動能變化量ΔEk＝_________________________________________________________(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g），比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關系．(6)重新掛上細線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復（2)～（5）步驟．（7）本實驗中,以下操作或要求是為了減小實驗誤差的是________．A．盡量減小兩光電門間的距離sB．調(diào)整滑輪，使細線與長木板平行C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量

答案精析1．(1）左(2)0。90（3)如圖所示(4）B2．v2否解析設木板與水平面間的夾角為θ，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.由動能定理得mgh－μmgcosθ·eq\f(h，sinθ）＝eq\f(1，2)mv2，整理得:h＝eq\f(1,2g1－\f（μ,tanθ））v2。故h與v2成正比，應以v2為橫軸．本實驗是滑塊重力的分力與摩擦力的合力充當合外力，使滑塊加速即可，因此不需要平衡摩擦力．3．(1）不需要（2）B(3)能解析（1）實驗中鉤碼的質(zhì)量不需要遠小于滑塊的質(zhì)量，因為滑塊所受的拉力可由彈簧測力計直接測出．(2）由Fs－μmgs＝eq\f(1，2）mv2－0可得v2＝eq\f（2s,m)F－2μgs,當m、s、μ一定時,v2與F為線性關系，且v＝0時F＞0，B正確．(3）設v2－F圖象與橫軸的截距為b，則b＝μmg，得μ＝eq\f（b，mg）.4．(1）0.525(3)砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m(5)（m＋m0）gseq\f(1，2）M（eq\f(d，ΔtB）)2－eq\f（1,2)M(eq\f（d，ΔtA))2（7)B解析(1)游標卡尺讀數(shù)＝5mm＋5×0。05mm＝5.25mm＝0.525cm。(3)在實驗步驟(2）中，平衡了摩擦力，所以砝碼和砝碼盤的總重力大小可視為拉力，因此要記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m。（5)小車經(jīng)過兩個光電門的速度分別為:eq\f（d,ΔtA)、eq\f(d,ΔtB)，所以動能的變化量為eq\f(1,2)M(eq\f（d,ΔtB)）2－eq\f（1,2）M(eq\f（d，ΔtA））2，合外力做功大小為（m＋