實驗五探究動能定理1實驗目的探究功與物體速度變化的關系2實驗原理(如圖1所示)圖1(1)一根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功為W.(2)兩根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為2W.(3)三根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為3W.(4)利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度，列表、作圖，由圖象可以確定功與速度變化的關系3實驗器材橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘?shù)?實驗步驟(1)墊高木板的一端，平衡摩擦力(2)拉伸的橡皮筋對小車做功：用一條橡皮筋拉小車做功W.用兩條橡皮筋拉小車做功2W.用三條橡皮筋拉小車做功3W.(3)測出每次做功后小車獲得的速度(4)分別用各次實驗測得的v和W繪制Wv或Wv2、Wv3、圖象，直到明確得出W和v的關系5實驗結論物體速度v與外力做功W間的關系Wmv2.1實驗注意事項(1)將木板一端墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運動，找到長木板的一個合適的傾角(2)測小車速度時，應選紙帶上的點均勻的部分，也就是選小車做勻速運動的部分(3)橡皮筋應選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值(4)小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些2實驗探究的技巧與方法(1)不直接計算W和v的數(shù)值，而只是看第2次、第3次實驗中的W和v是第1次的多少倍，簡化數(shù)據(jù)的測量和處理(2)做Wv圖象，或Wv2、Wv3圖象，直到作出的圖象是一條傾斜的直線.命題點一教材原型實驗例1如圖1所示是某研究性學習小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當我們把2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放小車在每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出(1)除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有_；(2)平衡摩擦力后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的_部分進行測量；(3)下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置；橡皮筋做的功10個間距的距離x(m)10個間距的時間T(s)小車獲得的速度vn小車速度的平方vn2第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關系應是Wn_，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖2所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性圖2答案(1)刻度尺(2)點距均勻(3)2W3W4W5W(4)vn2見解析圖解析(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點的距離，要用刻度尺(2)小車勻速運動時，紙帶上的點的間隔均勻(3)橡皮筋每增加一條，對小車做的功就增加W.(4)縱坐標表示速度的平方，橫坐標表示功，利用描點法描出各組數(shù)據(jù)對應的點，然后用平滑曲線連線作出vn2Wn圖象，如圖所示1用如圖3所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是_圖3A為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D可以通過改變小車的質量來改變拉力做功的數(shù)值E實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源F通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度答案ABCF解析當小車拉著穿過打點計時器的紙帶做勻速運動時，沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在實驗中可消除摩擦力的影響，A正確；由實驗原理可知，B、C正確，D錯誤；使用打點計時器時都必須先接通電源再釋放小車，E錯誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加，此動能應為小車獲得的最大動能，所以用打點計時器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，F(xiàn)正確，G錯誤2某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化的關系”的實驗，圖4中小車是在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出圖4(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、_(填測量工具)和_(填“交流”或“直流”)電源(2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是()A放開小車，能夠自由下滑即可B放開小車，能夠勻速下滑即可C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用圖5中紙帶的_部分進行測量圖5答案(1)刻度尺交流(2)D(3)B(4)GK解析(1)為測量小車獲得的速度，必須用刻度尺來測量紙帶上點和點之間的距離；打點計時器必須使用交流電源(2)平衡摩擦力時，也要平衡掉紙帶與限位孔之間的摩擦力根據(jù)平衡狀態(tài)的特點，小車做勻速運動時即平衡掉了摩擦力(3)若木板水平放置，則未平衡摩擦力小車速度最大時，也就是加速度為零的時刻，即橡皮筋對小車的拉力等于小車受到的摩擦力的時刻，此時橡皮筋處于伸長狀態(tài)，小車還未到兩個鐵釘?shù)倪B線處，B正確(4)應該選用紙帶上小車做勻速運動部分進行測量，此時小車的速度最大，即GK部分命題點二實驗拓展創(chuàng)新1裝置時代化2求解智能化(1)摩擦阻力問題：靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力自由下落阻力減少氣墊導軌減少摩擦力(2)速度的測量方法：勻速運動速度測量紙帶上各點速度光電門v速度傳感器直接顯示速度大小3實驗多樣化可探究動能定理，可驗證單物體(系統(tǒng))機械能守恒例2為了“探究動能改變與合外力做功的關系”，某同學設計了如下實驗方案：第一步：把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質量為M的滑塊通過細繩與質量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連，重錘后連一穿過打點計時器的紙帶，調整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運動，如圖6甲所示第二步：保持長木板的傾角不變，將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處，取下細繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點計時器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運動，打出紙帶，如圖乙所示打出的紙帶如圖丙所示圖6請回答下列問題：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計數(shù)點間的時間間隔為t，根據(jù)紙帶求滑塊運動的速度，打點計時器打B點時滑塊運動的速度vB_.(2)已知重錘質量為m，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，要測出某一過程合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊_(寫出物理量名稱及符號，只寫一個物理量)，合外力對滑塊做功的表達式W合_.(3)算出滑塊運動OA、OB、OC、OD、OE段合外力對滑塊所做的功W以及在A、B、C、D、E各點的速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標系，描點作出v2W圖象，可知該圖象是一條_，根據(jù)圖象還可求得_答案(1)(2)下滑的位移xmgx(3)過原點的直線滑塊的質量M解析(1)由打出的紙帶可知B點的速度為vB；(2)由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x，由動能定理可知W合Ek，即mgxEk；(3)v2W圖象應該為一條過原點的直線，根據(jù)EkMv2可求得M的值3某學習小組在“探究功與速度變化的關系”的實驗中采用了如圖7所示的實驗裝置圖7(1)將氣墊導軌接通氣泵，通過調平螺絲調整氣墊導軌使之水平，檢查是否調平的方法是_(2)如圖8所示，游標卡尺測得遮光條的寬度d_cm.實驗時，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標記，以保證每次拉伸的距離恒定現(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條后，經過光電門的時間為t，則滑塊最后勻速運動的速度表達式為_(用字母表示)圖8(3)逐根增加橡皮條，記錄每次遮光條經過光電門的時間，并計算出對應的速度則畫出的Wv2圖象應是_答案(1)將滑塊輕置于氣墊導軌之上，看其是否滑動；或將滑塊輕置于氣墊導軌之上，輕推滑塊看是否勻速運動(其他方法正確均可)(2)0.550(3)過坐標原點的一條傾斜直線解析(1)檢查導軌是否水平的方法：將滑塊輕放在氣墊導軌上，看其是否滑動(或將滑塊輕放在氣墊導軌上，輕推滑塊看是否勻速運動)(2)d5mm0.05mm×105.50mm0.550cm滑塊勻速運動的速度v.(3)由動能定理可知，Wmv2，故畫出的Wv2圖象應是過坐標原點的一條傾斜直線4某同學利用如圖9所示的裝置探究功與速度變化的關系圖9小物塊在1條橡皮筋的作用下彈出，沿水平桌面滑行，之后平拋落至水平地面上，落點記為M1；在釘子上分別套上2條、3條、4條同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長度都保持一致，重復步驟，小物塊落點分別記為M2、M3、M4；測量相關數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理(1)為求出小物塊拋出時的動能，需要測量下列物理量中的_(填正確答案標號)A小物塊的質量mB橡皮筋的原長xC橡皮筋的伸長量xD桌面到地面的高度hE小物塊拋出點到落地點的水平距離L(2)將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、，小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為L1、L2、L3、.若功與速度的二次方成正比，則應以W為縱坐標、_為橫坐標作圖，才能得到一條直線(3)由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，則由此引起的誤差屬于_(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)答案(1)ADE(2)L2(3)系統(tǒng)誤差解析(1)根據(jù)動能的定義Ek可知，要求出Ek，需要測量m、v.而小物塊離開桌面做平拋運動，有hgt2，Lvt，得vL，因此，只要測出L、h，就知v，選項A、D、E正確(2)因vL，所以若Wv2，則WL2(g、h為常量)，應以L2為橫坐標(3)小物塊與桌面之間的摩擦不可避免，屬于系統(tǒng)誤差5某實驗小組的同學欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關系”，在實驗室設計了一套如圖10甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為小桶(內有砂子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計繩與滑輪的摩擦實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點圖10(1)該同學在一條比較理想的紙帶上，將點跡清晰的某點記為零點，順次選取一系列點，分別測量這些點到零點之間的距離x，計算出它們與零點之間的速度平方差v2v2v02，彈簧測力計的讀數(shù)為F，小車的質量為m，然后建立v2x坐標系，通過描點法得到的圖象是一條過原點的直線，如圖乙所示，則這條直線的斜率的意義為_(填寫表達式)(2)若測出小車質量為0.4kg，結合圖象可求得小車所受合外力的大小為_N.答案(1)(2)1解析(1)根據(jù)動能定理可知Fxmv2，所以理論上v2xx，v2x圖象為過原點的直線，直線的斜率k.(2)結合圖象可知k5N/kg，所以F1N.10