物理一轮复习精练精析《金学案》（粤教）：实验：探究动能定理

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第三单元实验与探究第5课实验：探究动能定理1．(双选）某同学想利用自由落体运动研究“功与物体动能变化的关系”,实验中下列四组物理量中需要通过测量或计算得出的物理量有()A．重物的质量B．重力加速度C．重物下落的高度D．与重物下落高度对应的重物的瞬时速度解析：重物受力不变,可以利用下降高度关系表示功，所以必须测量下落高度,再利用纸带计算对应各点的瞬时速度，重力加速度是直接给出的，故C、D两项正确,A、B两项错误．答案：CD2．（2013·福建理综）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲)：（1)下列说法哪一项是正确的________．(填选项前字母)A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C．实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放(2）图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s.(保留3位有效数字)解析：（1)平衡摩擦力时应将细线与小车断开,A项错误，为使拉力与钩码重力近似相等，小车的质量应远大于钩码的质量,B项错误．实验时要充分利用纸带，故应使小车靠近打点计时器,C项正确．(2）交流电频率为50Hz，则周期T＝eq\f（1,f）＝0.02s．由运动学公式知，B点瞬时速度大小为AC中间时刻的速度大小，即vB＝eq\f(xAC,2t）＝eq\f（18.59－5。53,2×5×0。02）m/s＝0.653m/s。答案：（1）C（2)0。6533．如图所示，是某学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有_________;（2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是______________________________________________；（3）为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带上点距______的部分进行测量和计算；（4)某同学根据实验测得的数据，作出如图所示的vn2－Wn图象,由图象可得出物体速度vn变化跟橡皮筋做的功Wn的关系是___________．答案(1）刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)均匀(4）vn2∝Wn（1）刻度尺（2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)均匀(4）vn2∝Wn4．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、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，实验时首先要做好__________;并保证沙和沙桶的总质量应___________________________．(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（v1<v2)．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）．答案：(1)天平,刻度尺（2）平衡摩擦力远小于滑块的质量(3)mgL＝eq\f(1,2）Mv22－eq\f（1，2)Mv125．(2013·赣州联考）某同学在实验室用如图甲所示的装置研究有关做功的问题．(1）如图甲所示，小车的质量为M,沙和沙桶的总质量为m，在保持M≫m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,在控制小车的质量不变的情况下进行实验．在实验中，该同学先接通打点计时器的电，再放开纸带，已知交流电的频率为50Hz.图乙是在m＝100g，M＝1kg情况下打出的一条纸带：O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图乙所示，则打B点时小车的动能为______J，从开始运动到打B点时,绳的拉力对小车做功W＝________J．(保留2位有效数字,g＝9.8m/s2)甲乙(2)在(1)中绳的拉力对小车做功W大于小车获得的动能Ek，请你举出导致这一结果的主要原因_________________________________.（写出一种即可)解析：(1)vB＝eq\f(sAC，2T）＝0。998m/s，小车在B点的动能EkB＝eq\f（1，2)Mveq\o\al(2，B)＝0。498J≈0.50J，拉力对小车做功W＝FsOB＝mgsOB＝0.505J≈0.51J.（2)拉力对小车做功W大于小车获得的动能Ek的原因，可能是实验过程没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时长木板倾角过小,或运动过程受到的空气阻力及纸带受到打点计时器的摩擦力过大，或沙与沙桶的重力大于绳的拉力，或打点计时器所用电频率不稳定．答案：(1）0。500。51（2)摩擦力没有完全平衡或沙与沙桶的重力大于绳的拉力（写一种即可）6．在探究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中,某同学的实验设计方案如图所示．则：(1）该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要__________________________，其次钩码和小车还需要满足的条件是________________．(2）实验中，除位移、速度外,还要测出的物理量有______________________________________．(3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz。某同学打出的一段纸带如图所示，则小车匀速运动时的速度大小为________m/s.(计算结果保留三位有效数字)解析：(1）本实验在安装仪器时首先要平衡摩擦力，其次要减小实验误差，由牛顿第二定律可知mg＝(M＋m)a,即a＝eq\f(mg，M＋m），只有当M≫m时,a≈eq\f（mg，M）.(2)由（1）可以看