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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
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