2025高考物理一轮复习第15讲.实验6：探究功与速度变化的关系.含答案

2025高考物理一轮复习第15讲.实验6：探究功与速度变化的关系.含答案202025年高考解决方案实验6：探究功与速度变化的关系实验6：探究功与速度变化的关系学生姓名：学生姓名：上课时间：上课时间：第15讲探究功与速度变化的关系阶段复习阶段复习前段时间学习的内容现在是否依然很熟练？是否需要去自己的错题宝库游览一番？2014年高考怎么考2014年高考怎么考考点解读2011年2012年2013年---------------------知识讲练知识讲练实验目的：通过探究外力对物体做功与物体速度的关系；通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。实验原理：不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W；由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出，这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据；以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度或速度的平方为横坐标，做出、曲线，分析曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。实验器材：小车（前面带小钩）、100g-200g砝码、长木板、两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸袋、学生电源及导线（使用电火花计时器不用学生电源）、5-6条等长的橡皮筋、刻度尺实验步骤：按照如图所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力；先将一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸袋测出小车获得的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，将这一组数据记入表格；用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为，测出小车获得的速度，将数据记入表格；用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。数据处理：测量小车的速度：实验获得如上图所示的纸带，为了探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是（用字母表示）：、间的距离x，小车速度的表达式是（用测量的物理量表示）（T为打点计时器的时间间隔）。实验数据记录：橡皮筋条数位移时间速度速度平方实验数据处理及分析：在坐标纸上画出和图线（“”以一根橡皮筋做的功为单位）。误差分析：误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比；没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差；利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。注意事项：平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角；侧小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的；小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。关于该实验，下列说法正确的是 。A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6VB．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W－vm、W－vm2、W－vm3、W2－vm、W3－vm……的图像，得出合力做功与物体速度变化的关系关于“探究动能定理”的实验，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在用图所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是（）A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度在“探究动能定理”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器．关于这一实验，下列说法中正确的是（）A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算如图，在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，关于橡皮筋做的功，下列说法正确的是（）A．橡皮筋做的功可以直接测量B．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器工作频率为50Hz.（1）实验中木板略微倾斜，这样做________；A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动（2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，……；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为________m/s.（3）若根据多次测量数据画出的W－v草图如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系作出的猜想肯定不正确的是________．A．W∝eq\r(v) B．W∝eq\f(1,v) C．W∝v2 D．W∝v3（4）如果W∝v2的猜想是正确的，则画出的W－v2图象应是_______________________________；（5）在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是_________________________.（只要回答出一种原因即可）（2009·广东）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小，小车中可以放置砝码．（1）实验主要步骤如下：①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；②将小车停在C点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．③在小车中增加砝码，或________，重复②的操作．（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.（结果保留三位有效数字）（3）根据表1，请在图中的方格纸上作出ΔE－W图线．表1数据记录表次数M/kg|veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)|/（m/s）2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43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，实验过程如下：（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3……（3）作出W－v草图；（4）分析W－v图像。如果W－v图像是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等关系。以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________。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。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W……B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A.电磁打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板。（1）其中多余的器材是________，缺少的器材是________。（2）测量时间的工具是________；测量质量的工具是________。（3）如图所示是打点计时器打出的小车（质量为m）在恒力作用下做匀加速直线运动的纸带。测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T。请分析：利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价。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砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力，探究滑块所受合外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．保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量 B．保持砂和砂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外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：砂和砂桶的质量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）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x—v图像如图所示。观察该图像，该同学作出如下推理：根据x—v图像大致是一条抛物线，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）根据你所作的图像，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___________。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（如图所示）、直尺等仪器进行“探究动能定理”的实验，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外力，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外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，请分析其原因。写出该同学计算出的数值W与ΔEk之间正确关系的表达式________。知识讲练知识讲练实验原理：不是直接测量对小车做功，而是通过改变__________确定对小车做功W、2W、3W；由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由__________和打__________测出，这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据；以__________为纵坐标，____________________为横坐标，做出、曲线，分析曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。实验器材：小车（前面带小钩）、100g-200g砝码、长木板、两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸袋、学生电源及导线（使用电火花计时器不用学生电源）、5-6条等长的橡皮筋、刻度尺实验步骤：按照如图所示将实验仪器安装好，同时__________；先将一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸袋测出小车获得的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，将这一组数据记入表格；用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为，测出小车获得的速度，将数据记入表格；用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。数据处理：测量小车的速度：实验获得如上图所示的纸带，为了探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是（用字母表示）：、间的距离x，小车速度的表达式是（用测量的物理量表示）__________（T为打点计时器的时间间隔）。实验数据记录：橡皮筋条数位移时间速度速度平方实验数据处理及分析：在坐标纸上画出和图线（“”以一根橡皮筋做的功为单位）。误差分析：误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比；没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差；利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。注意事项：平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的__________判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角；侧小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的；小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。巩固练习巩固练习（1）①某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系，方案如图所示。他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为减小这种做法带来的误差，实验中要采取的两项措施是： a b ②如图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。距离如图。则打B点时的速度为；要验证合外力的功与动能变化间的关系，测得位移和速度后，还要测出的物理量有。AABCDEF△x1△x2△x3△x4△x5（2）用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．以下是一实验小组所获取的部分实验数据，根据表格中数据，在图中取合适的坐标系，作出图像．表格：小车受力相同（均取砂桶质量m＝50g）．次数小车质量：M/g加速度：a/m·s－212001.915.0022501.714.0033001.503.3343501.362.8654001.122.5064501.002.2275000.902.00OO 根据图象判断，实验产生误差的最主要原因是：________________________________“探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为。当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为、、……，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。木板木板打点计时器纸带小车橡皮筋（1）关于该实验，下列说法正确的是（）

A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4~6VB．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D．利用每次测出的小车最大速度和橡皮筋做的功W，依次做出、、、、……的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系。（2）下图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm，OB=7.12cm，OC=8.78cm，OD=10.40cm，OE=11.91cm，。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度。运动方向运动方向ABCDEO202025年高考解决方案实验6：探究功与速度变化的关系实验6：探究功与速度变化的关系学生姓名：学生姓名：上课时间：上课时间：第15讲探究功与速度变化的关系阶段复习阶段复习前段时间学习的内容现在是否依然很熟练？是否需要去自己的错题宝库游览一番？2014年高考怎么考2014年高考怎么考考点解读2011年2012年2013年---------------------知识讲练知识讲练实验目的：通过探究外力对物体做功与物体速度的关系；通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。实验原理：不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W；由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出，这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据；以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度或速度的平方为横坐标，做出、曲线，分析曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。实验器材：小车（前面带小钩）、100g-200g砝码、长木板、两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸袋、学生电源及导线（使用电火花计时器不用学生电源）、5-6条等长的橡皮筋、刻度尺实验步骤：按照如图所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力；先将一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸袋测出小车获得的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，将这一组数据记入表格；用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为，测出小车获得的速度，将数据记入表格；用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。数据处理：测量小车的速度：实验获得如上图所示的纸带，为了探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是（用字母表示）：、间的距离x，小车速度的表达式是（用测量的物理量表示）（T为打点计时器的时间间隔）。实验数据记录：橡皮筋条数位移时间速度速度平方实验数据处理及分析：在坐标纸上画出和图线（“”以一根橡皮筋做的功为单位）。误差分析：误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比；没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差；利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。注意事项：平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角；侧小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的；小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。关于该实验，下列说法正确的是 。A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4～6VB．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W－vm、W－vm2、W－vm3、W2－vm、W3－vm……的图像，得出合力做功与物体速度变化的关系【答案】CD关于“探究动能定理”的实验，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，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A不正确；每次实验橡皮筋伸长的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B不正确；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，平衡掉摩擦力才能减小误差，C不正确；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在用图所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是（）A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度【解析】本题主要考查本实验的实验原理，考查考生的理解能力．实验通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋 对小车做的功成倍增加，故A正确，B错误，小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕时的情 形，故C正确，D错误．【答案】AC在“探究动能定理”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器．关于这一实验，下列说法中正确的是（）A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算【解析】在本题的实验中，由于小车在运动中受到阻力（摩擦力和纸带的阻力），所以要使长木板适当倾斜，以平衡小车运动过程中受到的阻力，重复实验时，为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比，所以用到橡皮筋的条数虽然不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同，利用纸带上的点计算小车的速度时，由于要计算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度，所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算，故A、B、D选项是正确的．【答案】ABD如图，在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，关于橡皮筋做的功，下列说法正确的是（）A．橡皮筋做的功可以直接测量B．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍【解析】橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能，但无法直接测量，橡皮筋的条数成倍增加，弹性势能也会成倍增加，即做功成倍增加，但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功，故A、C错，B对．橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比，当拉伸为原来的两倍时，功变为原来的4倍，故D错．【答案】B某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器工作频率为50Hz.（1）实验中木板略微倾斜，这样做________；A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大小车下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动（2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，……；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带（如图所示）求得小车获得的速度为________m/s.（3）若根据多次测量数据画出的W－v草图如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系作出的猜想肯定不正确的是________．A．W∝eq\r(v) B．W∝eq\f(1,v) C．W∝v2 D．W∝v3（4）如果W∝v2的猜想是正确的，则画出的W－v2图象应是_______________________________；（5）在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是_________________________.（只要回答出一种原因即可）【解析】（1）使木板稍微倾斜的目的是平衡摩擦力，使得橡皮筋松动后小车能够做匀速运动，故C、D正确．（2）由纸带后半部分两点间距离相同，可知小车开始做匀速运动，可求得：v＝eq\f(x,T)＝eq\f(0.04m,0.02s)＝2m/s（3）由W－v图象可知，随速度增大，W变化率增大，故选项A、B是不可能的．（4）若W∝v2，由函数关系可知W－v2图象应该是过原点的直线．（5）影响实验效果的因素很多，例如：橡皮筋规格不完全相同、小车质量太小、木板倾斜过大或过小、每次实验不能让小车从同一位置由静止开始释放等等．【答案】（1）CD（2）2（3）AB（4）过原点的一条直线（5）橡皮筋的规格不完全相同、木板倾斜过大、小车质量太小等（只要回答出一种原因即可）（2009·广东）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小，小车中可以放置砝码．（1）实验主要步骤如下：①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；②将小车停在C点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．③在小车中增加砝码，或________，重复②的操作．（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.（结果保留三位有效数字）（3）根据表1，请在图中的方格纸上作出ΔE－W图线．表1数据记录表次数M/kg|veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)|/（m/s）2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43【解析】（1）①在实验过程中拉力对小车和传感器做功使小车和传感器的动能增加，所以需要测量小车和传感器的总质量；②静止释放小车；③通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据；（2）通过拉力传感器的示数和AB长用W＝FL可计算拉力做的功；（3）利用图象法处理数据，由动能定理W＝eq\f(1,2)m（veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)）可知W与ΔE成正比，作图可用描点法．【答案】（1）小车由静止释放改变钩码数量（2）0.600J0.610J（3）见解析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，实验过程如下：（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3……（3）作出W－v草图；（4）分析W－v图像。如果W－v图像是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等关系。以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________。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。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W……B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。【解析】放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动，等到橡皮筋与小车分离之后，小车做匀速直线运动。本实验中测的速度是小车匀速运动的速度，而不是整个过程的平均速度，因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点。【答案】D在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A.电磁打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板。（1）其中多余的器材是________，缺少的器材是________。（2）测量时间的工具是________；测量质量的工具是________。（3）如图所示是打点计时器打出的小车（质量为m）在恒力作用下做匀加速直线运动的纸带。测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T。请分析：利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价。【解析】（1）计算小车速度是利用打上点的纸带，故不需要秒表。电磁打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是C、E。测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺。（2）测量时间的工具是电磁打点计时器，测量质量的工具是天平。（3）能。从A到B的过程中，恒力做的功为WAB＝FxAB，物体动能的变化量为EkB－EkA＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2＝eq\f(1,2)m（eq\f(xB,2T)）2－eq\f(1,2)m（eq\f(xA,2T)）2＝eq\f(1,2)meq\f(xB2－xA2,4T2)，只要验证FxAB＝eq\f(1,2)meq\f(xB2－xA2,4T2)即可。优点：A、B两点的距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强。【答案】（1）C、E毫米刻度尺（2）电磁打点计时器天平（3）见解析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砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力，探究滑块所受合外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．保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量B．保持砂和砂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外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：砂和砂桶的质量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）砂和砂桶的总质量越小，产生的加速度越小，细线拉力越接近砂和砂桶的重力，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，滑块合外力可视为砂和砂桶的重力，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)m2vK2－eq\f(1,2)m2vB2＝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)）2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x—v图像如图所示。观察该图像，该同学作出如下推理：根据x—v图像大致是一条抛物线，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）根据你所作的图像，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）做出x—v2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∝v2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（如图所示）、直尺等仪器进行“探究动能定理”的实验，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外力，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外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，请分析其原因。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外力的功，即重力做功和摩擦力做功。（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外力对滑块所做的功为W和滑块动能的改变量为ΔEk，两者数值差别很大，说明该同学在探究动能定理时单位没有统一用国际单位，应修正为W＝ΔEk×10－2J。【答案】（1）重力做功、摩擦力做功（2）eq\f(h,\r(L2－h2))（3）eq\f(x2,2)feq\f(x3－x1,2)f（4）W＝ΔEk×10－2J知识讲练知识讲练实验原理：不是直接测量对小车做功，而是通过改变__________确定对小车做功W、2W、3W；由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由__________和打__________测出，这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据；以__________为纵坐标，____________________为横坐标，做出、曲线，分析曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。实验器材：小车（前面带小钩）、100g-200g砝码、长木板、两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸袋、学生电源及导线（使用电火花计时器不用学生电源）、5-6条等长的橡皮筋、刻度尺实验步骤：按照如图所示将实验仪器安装好，同时__________；先将一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸袋测出小车获得的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，将这一组数据记入表格；用2条