【同步備課】2020年高中物理課時訓練(新人教必修二)7.6《實驗：探究功與物體速度變化的關系》5

6試驗：探究功與速度變化的關系(時間：60分鐘)學問點基礎中檔稍難試驗操作1、23試驗數據處理4、6、75綜合提升89學問點一試驗操作1．在試驗中，小車會受到阻力作用，因此，在小車沿木板滑動的過程中，除橡皮筋對其做功外，還有阻力做功，這樣便會給試驗帶來誤差．我們在試驗中想到的方法是使木板略為傾斜，對于木板的傾斜程度，下面說法正確的是()．①木板只要略微傾斜一下即可，沒有什么嚴格要求②木板的傾斜程度在理論上應滿足下面條件：即重力使物體沿斜面下滑的分力應等于小車受到的阻力③假如小車在傾斜的木板上能做勻速運動，則木板的傾斜程度是符合要求的④其實木板不傾斜，問題也不大，由于試驗總是存在誤差的A．①②B．②③C．③④D．①④解析傾斜木板的目的是為了平衡小車在運動過程中受到的摩擦力．從力的角度分析，是讓重力沿斜面對下的分力與摩擦力平衡；從運動的角度分析，是讓小車在木板上做勻速運動．答案B2．如圖7-6-7所示，與小車相連足夠長的且穿過打點計時器的一條紙帶上的間距明顯不均勻，右端間距小，左端間距大，下面的分析和推斷正確的是()．圖7-6-7A．若左端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大B．若右端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大C．若左端與小車相連，可能小車有肯定的初速度，試驗前遺忘平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力D．若右端與小車相連，可能小車運動前遺忘或沒有完全平衡摩擦力解析若紙帶左端與小車相連，從紙帶間距可以推斷小車做減速運動，小車有肯定初速度，減速緣由可能是遺忘或沒有完全平衡摩擦力，C對、A錯．若紙帶右端與小車相連，小車始終做加速運動，說明可能平衡摩擦力時，傾角太大，B對、D錯．答案BC3．在用如圖7-6-8所示的裝置做“探究功與速度變化的關系”的試驗時，下列說法正確的是()．圖7-6-8A．為了平衡摩擦力，試驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B．為簡便起見，每次試驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C．可以通過轉變橡皮筋的條數來轉變拉力做功的數值D．可以通過轉變小車的質量來轉變拉力做功的數值E．試驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源F．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度解析左端適當墊高利用小車的重力沿斜面對下的分力與摩擦力平衡來滿足橡皮筋做功是合力功．試驗中要求橡皮筋規(guī)格相同，拉伸長度相同即每根橡皮筋做功相等，所以只需通過轉變條數就可以轉變做功的數值，利用打點計時器時應當先接通電源再釋放紙帶．當橡皮筋松馳時，即加速結束時，小車做勻速運動，此時速度即為小車獲得的最大速度．答案ABCF學問點二試驗數據處理4．在探究功與物體速度變化關系的試驗中，得到如圖所示四條紙帶，應選用()．解析小車在橡皮筋作用下加速運動，當橡皮筋脫落后做勻速運動．D紙帶較合理．答案D5．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，試驗裝置如圖7-6-9所示，試驗主要過程如下：圖7-6-9(1)設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、……；(2)分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3、……；(3)作出W－v草圖；(4)分析W－v圖象．假如W－v圖象是一條直線，表明W∝v；假如不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等關系．以下關于該試驗的說法中有一項不正確，它是()．A．本試驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、….所接受的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次試驗中使橡皮筋拉伸的長度保持全都．當用1條橡皮筋進行試驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條、……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、……試驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、…….B．小車運動中會受到阻力，補償的方法，可以使木板適當傾斜．C．某同學在一次試驗中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點，兩端密、中間疏．消滅這種狀況的緣由，可能是沒有使木板傾斜或傾角太?。瓺．依據記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最終一點的距離來進行計算．解析在探究動能定理的試驗中選用相同的橡皮筋，并且使橡皮筋的形變相同，實現每根橡皮筋對小車做的功相同，選項A正確；在進行本試驗之前，由于小車和木板之間存在摩擦，所以需要先平衡摩擦力，方法就是使木板的一端略微抬高一點，使重力的分力與摩擦力平衡，選項B正確；某同學打出的紙帶中間稀疏、兩邊密集，說明剛開頭小車在橡皮筋的作用下加速，當速度達到最大后，又要減速，所以是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的，選項C正確；由于橡皮筋松弛后，小車做勻速運動，此時的速度是小車的最大速度，也是做功后的最終速度，故求此速度應用勻速運動那一段的數據，而不應當使用從第一點到最終一點的數據來計算，選項D錯誤．答案D6．在探究功與物體速度變化的關系試驗中，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行．現在，我們用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進行第1次、第2次、第3次……試驗．試驗中，假如橡皮筋拉伸的長度都保持全都，那么每次橡皮筋對小車做的功可記作W、2W、3W……對每次打出的紙帶進行處理，求出小車的速度v，記錄見表格．請你猜一猜：小車速度v與橡皮筋所做的功有什么定量關系？并試著作出功與v2的關系圖象.功0W2W3W4W5W6Wv/(m·s－1)01.01.411.732.02.242.45答案由數據可看出v∝eq\r(W).由此可猜想小車速度v與橡皮筋所做的功存在W∝v2的定量關系；畫出功W－v2的關系圖象如圖所示．7．如下表格中是在探究功與物體速度變化的關系時得到的數據，請依據以下數據在圖7-6-10中完成W-v、W-v2、W-v3圖象，并由圖象確定功與速度變化的關系.W(橡皮筋做的功)12345678v(m/s)1.42.02.42.83.23.53.74.0v2(m2/s2)v3(m3/s3)圖7-6-10解析v2、v3的數值如表所示：W12345678v(m/s)1.42.02.42.83.23.53.74.0v2(m2/s2)1.964.05.767.8410.2412.2513.6916.0v3(m3/s3)2.748.013.8221.9532.7742.8850.6564.0W-v、W-v2、W-v3圖象如圖所示．由圖可得力對物體做的功與速度的平方成正比．答案見解析8．一個人騎自行車在平直的路面上運動，當人停止蹬車后，車連續(xù)向前運動，運動過程中受到的阻力可以認為是大小不變的．試依據人騎自行車這一運動過程，探究外力對物體做的功和物體運動速度的關系．要求寫出探究思路、所需器材、測量數據，探究結果．解析(1)使自行車獲得某一速度后，停止蹬車，讓自行車沿著平直路面前進．用秒表測出自行車從停止蹬車到停止運動所用的時間t，用皮尺測出停止蹬車后自行車運動的距離l.(2)設自行車無動力后受到的阻力是Ff，則這一過程阻力所做的功Wf＝Ffl，自行車的初速度v0＝2＝eq\f(2l,t).(3)重復試驗步驟(1)可以得到多組t和l的值．(4)通過作W-v圖象或者計算可以獲得W-v的關系．(5)由圖象或計算可得W∝v2.答案見解析9．(2011·銀川高一檢測)某同學在探究功與物體速度變化的關系試驗中，設計了如圖7-6-11甲所示的試驗．將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿過電火花計時器．先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的地方．然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打下一系列小點，得到的紙帶如圖7-6-11乙所示．O點為計時器打下的第1個點，該同學對數據進行了下列處理：取OA＝AB＝BC，并依據紙帶算出了A、B、C三點的速度分別為vA＝0.12m/s，vB＝0.17m/s，vC＝圖7-6-11依據以上數據你能否大致推斷W∝v2?解析設由O到A的過程中，重力對重物所做的功為W，那么由O到B的過程中，重力對重物所做的