河北省高考物理二轮复习 实验专题训练 探究动能定理.doc

河北2013高考二轮复习实验专题训练探究动能定理1.为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置，备有下 列器材: 打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的 质量为m、 沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态.要完成该实验，请回答下列问题: (1)要完成本实验，还缺少的实验器材 是 . (2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、 小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的 总质量应满足的实验条件是 ，实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是 . (3)在满足 (2)问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中a、b、c、d、e是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为t，相邻计数点间的距离标注在图上，当地重力加速度为g，则在b、d两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为 .(用题中所给的表示数据的字母表示)mg(x2+x3)。b点对应的速度vb=，d点对应的速度vd=，在b、d两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为.2用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录运动情况观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：（1）适当垫高木板是为了 ；（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的 （填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；（3）若实验作了n次，所用橡皮条分别为1根、2根n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2vn，用w表示橡皮条对小车所做的功，作出的wv2图线是一条过坐标原点的直线，这说明w与v2的关系是 。（3）w-v2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定w与速度v的平方成正比3.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：（1）你认为还需要的实验器材有 （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时为保证细线拉力为木块的合外力首先要做的步骤 （3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量m.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2（v1v2）。则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）.据牛顿第二定律，有对沙和沙桶，有 mg-t=ma对小车，有 t=ma解得故当mm时，有tmg小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；（3）总功为：mgl，动能增加量为：故答案为：mgl=。4、测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理”实验要解决的一个重要问题。为此，某同学设计了如下实验方案：a实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；b保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动。请回答下列问题： 滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是_； 滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小_钩码的重力大小（选填 “大于”、“等于”或“小于”）； 假设钩码质量为m，滑块匀加速下滑的加速度为a，重力加速度为g，不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的的质量m=_。4、答案：等间隔均匀分布 等于 mg/a解析：滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是等间隔均匀分布。滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小等于钩码的重力大小。由mg=ma可得滑块的的质量m= mg/a。5.某实验小组采用如图所示的装置探究“探究做功和物体动能变化间的关系”,图中桌 面水平放置,小车可放置砝码,实验中小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面。实验的部分步骤如下： a.在小车放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细绳连接小车和钩码； b.将小车停在打点计时器附近, _,_,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,断开开关； c.改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复第二步的操作。如图a所示是某次实验中得到的一条纸带,其中a、b、c、d、e、f是计数点,相邻计数点间的时间间隔为t则打c点时小车的速度为_。 要验证合外力的功与动能变化的关系,除钩码和砝码的质量、位移、速度外,还要测出的物理量有：_。 某同学用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认 为在实验中还应该采取的两项措施是： a._； b. _； 实验小组根据实验数据绘出了图b中的图线(其中v2=v2-v02),根据图线可获得的 结论是_。6在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某实验探究小组的实验装置如图13中甲所示木块从a点静止释放后，在1根弹簧作用下弹出，沿足够长木板运动到b1点停下，o点为弹簧原长时所处的位置，测得ob1的距离为l1，并记录此过程中弹簧对木块做的功为w用完全相同的弹簧2根、3根并列在一起进行第2次、第3次实验，每次实验木块均从a点释放，木块分别运动到b1、b2停下，测得ob2、ob3的距离分别为l2、l3作出弹簧对木块做功w与木块停下的位置距o点的距离l的图象wl，如图乙所示（1）根据图线分析，弹簧对木块做功w与木块在o点的速度v0之间的关系 （2）wl图线为什么不通过原点？ （3）弹簧被压缩的长度loa为多少？ 答案：（1）w与v0的二次方成线性变化。（2）未计木块通过ao段时，摩擦力对木块所做的功。（3）3cm。解析：（1）木块从o点到静止的运动过程中，由动能定理，知，由图线知w与l成线性变化，因此w与v0的二次方也成线性变化。（2）由于木块运动过程中，要受到摩擦力作用，未计木块通过ao段时，摩擦力对木块所做的功，导致wl图线不通过原点。（3）在图线上取两点（6,1），（42,5）代入、得loa=3cm7某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：摆好实验装置如图。将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车。在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线p上释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带。在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据： 第一个点到第n个点的距离为40.0cm.打下第n点时小车的速度大小为1.00m/s。该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为 j，小车动能的增量为 j。此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素。请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是（至少说出两种可能）： 。答案：（1） 0.196 0.1 （各2分） （2）小车质量没有远大于钩码质量 没有平衡摩擦力 错误操作：先放小车，后开电源。（说到其中的两点给满分2分）解析：拉力对小车做的功为w=fs=mgs=0.059.80.4j=0.196j。小车动能的增量为8、 “探究做功与物体速度变化的关系”实验如图所示，当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做功记为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，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出，若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车的所在位置（小车视为质点）下列说法正确的是 a橡皮筋处于原长状态b橡皮筋仍处于伸长状态c小车在两个铁钉的连线处d小车已过两个铁钉连线9、某同学利用图甲的实验装置做探究动能定理的实验。在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量m=1.00kg的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，a、b、c分别为所选取的计数点，且0为开始打出的第一点，0a之间有若干点未标出，相邻计数数点的时间间隔为0.02s,重力加速度g取9.80m/s(1)释放纸带前，纸带的 (选填0或c)端在上面; (2)重物从0运动到b的过程中，动能的变化量e=_j(取两位有效数字);(3)请列举一种能有效减小实验误差的做法_.10、探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3作出wv图；分析wv图象如果wv图象是一条直线，表明wv；如果不是直线，可考虑是否存在wv2、wv3、w等关系以下关于该试验的说法中不正确的是 a本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致