第45講 實(shí)驗(yàn)：探究動能定理方法點(diǎn)撥通過分析實(shí)驗(yàn)題設(shè)要明確研究對象的運(yùn)動過程是哪一段，以及研究對象受到的合外力是“誰”，合外力的功如何測量1(2018福建三明一中模擬)如圖1所示，是探究功與物體速度變化關(guān)系的裝置第一次由一根橡皮筋提供牽引力使小木塊在某處由靜止彈出，然后分別改用2根、3根相同的橡皮筋，使小木塊從同樣的位置彈出.圖1(1)小木塊在運(yùn)動過程中會受到阻力，應(yīng)將長木板_(填“左”或“右”)端適當(dāng)墊高作為補(bǔ)償(2)只用1根橡皮筋作用時，打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶如圖2所示打點(diǎn)計(jì)時器使用50Hz的交流電源，則小木塊被彈出時的速度為_m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2(3)下表是實(shí)驗(yàn)過程中測量的幾組數(shù)據(jù)，請選取合適的物理量和單位，在圖3中作出圖像以便找到做功與小木塊動能的關(guān)系.橡皮筋數(shù)做功vv2v322W1.271.131.622.0833W1.561.252.433.7944W1.801.343.245.8355W2.011.424.058.1566W2.201.484.8610.71圖3(4)如果本實(shí)驗(yàn)中沒有進(jìn)行第(1)步的操作，則上述所畫的圖線()A仍為原圖線B向上平移C向下平移D傾斜程度會發(fā)生變化2為驗(yàn)證動能定理，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)將一長直木板一端墊起，另一端側(cè)面裝一速度傳感器，讓小滑塊由靜止從木板h高處(從速度傳感器所在平面算起)自由下滑至速度傳感器時，讀出滑塊經(jīng)此處時的速度v，如圖4所示多次改變滑塊的下滑高度h(斜面的傾角不變)，對應(yīng)的速度值記錄在表中：圖4下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/(ms1)0.6330.8951.1001.2651.414要最簡單直觀地說明此過程動能定理是否成立，該同學(xué)建立了以h為縱軸的坐標(biāo)系，你認(rèn)為坐標(biāo)系的橫軸應(yīng)該是_，本實(shí)驗(yàn)是否需要平衡摩擦力_(填“是”或“否”)3(2017山東青島二中模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合外力與速度的關(guān)系一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，用輕繩繞過定滑輪及動滑輪將滑塊與彈簧測力計(jì)相連實(shí)驗(yàn)中改變動滑輪下懸掛的鉤碼個數(shù)，進(jìn)行多次測量，記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，并利用速度傳感器測出從同一位置P由靜止開始釋放的滑塊經(jīng)過速度傳感器時的速度大小v，用天平測出滑塊的質(zhì)量m，用刻度尺測出P與速度傳感器間的距離s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，滑輪的質(zhì)量都很小圖5(1)實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量_(填“需要”或“不需要”)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2F圖像，下列圖像中最符合實(shí)際情況的是_(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)已測得數(shù)據(jù)及v2F圖像，_(填“能”或“不能”)測出滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)4用如圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)請補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：圖6(1)用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為_cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用米尺測量出兩光電門之間的距離為s.(2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等(3)取下細(xì)線和砝碼盤，記下_(填寫相應(yīng)物理量及其符號)(4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB.(5)步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合_，小車動能變化量Ek_(用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g)，比較W合和Ek的值，找出兩者之間的關(guān)系(6)重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)(5)步驟(7)本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_A盡量減小兩光電門間的距離sB調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行C砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量答案精析1(1)左(2)0.90(3)如圖所示(4)B2v2否解析設(shè)木板與水平面間的夾角為，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為.由動能定理得mghmgcosmv2，整理得：hv2.故h與v2成正比，應(yīng)以v2為橫軸本實(shí)驗(yàn)是滑塊重力的分力與摩擦力的合力充當(dāng)合外力，使滑塊加速即可，因此不需要平衡摩擦力3(1)不需要(2)B(3)能解析(1)實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，因?yàn)榛瑝K所受的拉力可由彈簧測力計(jì)直接測出(2)由Fsmgsmv20可得v2F2gs，當(dāng)m、s、一定時，v2與F為線性關(guān)系，且v0時F0，B正確(3)設(shè)v2F圖像與橫軸的截距為b，則bmg，得.4(1)0.525(3)砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m(5)(mm0)gsM()2M()2(7)B解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)5mm50.05mm5.25mm0.525cm.(3)在實(shí)驗(yàn)步驟(2)中，平衡了摩擦力，所以砝碼和砝碼盤的總重力大小可視為拉力，因此要記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m.(5)小車經(jīng)過兩個光電門的速度分別為：、，所以動能的變化量為M()2M()2，合外力做功大小為(mm0)gs.(7)為了減小誤差，細(xì)線要與長木板平行因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)為求合力做功與動能變化的關(guān)系，不是要求砝碼和砝碼盤總重力近似替代拉力，減小兩光電門間的距離不能減小實(shí)驗(yàn)誤差故選B.