【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理(必修2)2-5-5(一)探究动能定理

探究动能定理[命题报告·教师用书独具]知识点题号实验注意事项1、2实验步骤3实验器材和原理4实验数据的处理和误差分析5、7实验创新设计61.关于探究动能定理的实验中，若采用如图所示的装置，下列叙述正确的是()A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度以平衡摩擦力，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．答案：D(2)电磁打点计时器天平(3)见解析5．某探究学习小组的同学们欲探究“做功与物体动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置．(1)该学习小组的同学想用沙和沙桶的重力作为滑块受到的合力，探究滑块所受合力做功与滑块动能变化的关系．为了实现这个想法，该小组成员提出了以下实验措施，你认为有效的有________．A．保持沙和沙桶的质量远大于滑块的质量B．保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量C．保持长木板水平D．把长木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力E．调整滑轮的高度使细线与长木板平行(2)如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的B、K两点来探究滑块所受合力做功与滑块动能变化的关系．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.在本实验中需要测量的物理量有：沙和沙桶的质量m1、滑块的质量m2，A、C间的距离s1，J、L间的距离s2，B、K间的距离s.本实验探究结果的表达式为________．(用测量物理量相应的字母表示)解析：(1)沙和沙桶的总质量越小，产生的加速度越小，细线拉力大小越接近沙和沙桶的重力，误差越小，故B正确；由于滑块受到长木板的摩擦力作用，因此要先平衡摩擦力，D正确；为了使细线拉力与滑块运动方向平行，需调整滑轮的高度使细线与长木板平行，E正确．(2)选择B、K之间的过程研究误差较小，对滑块，合力可视为沙和沙桶的重力，做功为W＝m1gs.B、K两处的速度分别为vB＝eq\f(s1,2T)，vK＝eq\f(s2,2T)，动能变化为eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,K)－eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2，故探究结果的表达式为m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))2.答案：(1)BDE(2)m1gs＝eq\f(1,2)m2(eq\f(s2,2T))2－eq\f(1,2)m2(eq\f(s1,2T))26．为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据：数据组123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同学根据表中数据，作出x­v图象如图甲所示．观察该图象，该同学作出如下推理：根据x­v图象大致是一条抛物线，可以猜想，x可能与v2成正比．请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想．(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是___________________________________________________．解析：(1)作出x­v2的图线如图所示．(2)由图可以看出，滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比．即：x∝v2.答案：(1)见解析图(2)x∝v27．某同学利用打点计时器、已知质量为m的滑块、可调节高度的斜面、直尺等仪器进行“探究动能定理”的实验，如图所示，他首先将打点计时器固定在斜面的上端，并将滑块与纸带相连，让纸带穿过打点计时器，接通低压交流电源(已知其频率为f)后释放滑块，打点计时器在纸带上打下一系列记数点．回答下列问题：(用已知字母表示)(1)写出影响滑块动能变化的主要因素______________________________________________________________．(2)该实验探究中为了求合力，应先求出滑块与斜面的动摩擦因数．该同学通过多次调节斜面的高度，得到一条打点间距均匀的纸带，如图甲所示，此时相对应的斜面长为L、斜面高为h.由此可求出滑块与斜面的动摩擦因数为μ＝________.(3)保持斜面长度不变，升高斜面高度到H(H＞h)，该同学在实验中得到一条打点清晰的纸带，如图乙所示，用直尺测出x1、x2、x3，对A、B两点研究：此时滑块在A、B两点的速度大小为：vA＝________，vB＝________.(4)如果该同学在记录数据时各物理量的单位分别是：L、H、x1、x2、x3单位为cm，质量m单位是kg，频率f单位为Hz，重力加速度g单位为m/s2，对AB段进行研究，在实验允许的误差范围内，该同学根据记录的数据直接计算合力对滑块所做的功为W，滑块动能的改变量为ΔEk，结果发现两者的差别很大，其原因是________________．写出该同学计算出的数值W与ΔEk之间正确关系的表达式________．解析：(1)由滑块在斜面上运动可知，影响滑块动能变化的是合力的功，即重力做功和摩擦力做功之和．(2)由题图可知滑块在斜面上做匀速直线运动，则有：mgsinθ＝μmgcosθ(θ为斜面的倾角)，可得μ＝tanθ＝eq\f(h,\r(L2－h2)).(3)由运动学公式得A点的瞬时速度是vA＝eq\f(x2,2T)＝eq\f(x2,2)f，B点的瞬时速度是vB＝eq\f(x3－x1,2T)＝eq\f(x3－x1,2)f.(4)该同学根据记录的数据直接计算合力对滑块所做的功为W和滑块动能的改变量为ΔEk，两者数