（江苏专版）2023版高考物理一轮复习第五章机械能微专题44实验：探究动能定理备考精炼

PAGEPAGE144实验：探究动能定理[方法点拨]通过分析实验题设要明确研究对象的运动过程是哪一段，以及研究对象受到的合外力是“谁〞，合外力的功如何测量．1．(2022·铜山中学模拟)如图1所示，是探究功与物体速度变化关系的装置．第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出，然后分别改用2根、3根……相同的橡皮筋，使小木块从同样的位置弹出.图1(1)小木块在运动过程中会受到阻力，应将长木板______(填“左〞或“右〞)端适当垫高作为补偿．(2)只用1根橡皮筋作用时，打点计时器打出的纸带如图2所示．打点计时器使用50Hz的交流电源，那么小木块被弹出时的速度为________m/s(结果保存两位有效数字)．图2(3)下表是实验过程中测量的几组数据，请选取适宜的物理量和单位，在图3中作出图象以便找到做功与小木块动能的关系.橡皮筋数做功veq\r(v)v2v322W1.271.131.622.0833W1.561.252.433.7944W1.801.343.245.8355W2.011.424.058.1566W2.201.484.8610.71图3(4)如果本实验中没有进行第(1)步的操作，那么上述所画的图线()A．仍为原图线 B．向上平移C．向下平移 D．倾斜程度会发生变化2．为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处(从速度传感器所在平面算起)自由下滑至速度传感器时，读出滑块经此处时的速度v，如图4所示．屡次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变)，对应的速度值记录在表中：图4下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/(m·s－1)0.6330.8951.1001.2651.414要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是________，本实验是否需要平衡摩擦力________(填“是〞或“否〞)．3．(2022·南通市第三次调研)某学习小组利用如图5所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行屡次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．图5(1)实验中钩码的质量________(填“需要〞或“不需要〞)远小于滑块的质量．(2)根据实验数据作出v2－F图象，以下图象中最符合实际情况的是________．(3)根据实验已测得数据及v2－F图象，________(填“能〞或“不能〞)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．4．用如图6甲所示的实验装置完成“探究动能定理〞的实验．请补充完整以下实验步骤的相关内容：图6(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为________cm；按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量出两光电门之间的距离为s.(2)在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等．(3)取下细线和砝码盘，记下______________________(填写相应物理量及其符号)．(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB.(5)步骤(4)中，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合＝______________，小车动能变化量ΔEk＝_______________________________________________(用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g)，比拟W合和ΔEk的值，找出两者之间的关系．(6)重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复(2)～(5)步骤．(7)本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是________．A．尽量减小两光电门间的距离sB．调整滑轮，使细线与长木板平行C．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量

答案精析1．(1)左(2)0.90(3)如下图(4)B2．v2否解析设木板与水平面间的夹角为θ，滑块与木板间的动摩擦因数为μ.由动能定理得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与v2成正比，应以v2为横轴．本实验是滑块重力的分力与摩擦力的合力充当合外力，使滑块加速即可，因此不需要平衡摩擦力．3．(1)不需要(2)B(3)能解析(1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出．(2)由Fs－μmgs＝eq\f(1,2)mv2－0可得v2＝eq\f(2s,m)F－2μgs，当m、s、μ一定时，v2与F为线性关系，且v＝0时F＞0，B正确．(3)设v2－F图象与横轴的截距为b，那么b＝μmg，得μ＝eq\f(b,mg).4．(1)0.525(3)砝码盘中砝码的质量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)游标卡尺读数＝5mm＋5×0.05mm＝5.25mm＝0.525cm.(3)在实验步骤(2)中，平衡了摩擦力，所以砝码和砝码盘的总重力大小可视为拉力，因此要记下砝码盘中砝码的质量m.(5)小车经过两个光电门的速度分别为：eq\f(d,ΔtA)、eq\f(d,ΔtB)，所以动能的变化量为eq\f(1,2)M(eq\f(d,ΔtB)