2016-2017学年高中物理 第7章 机械能守恒定律新人教版必修2_6

1 第 6 节 实验：探究功与速度变化的关系 基础夯实 1小明和小帆同学利用如图所示的装置探究功与速度的变化关系，对于橡皮筋和小车 连接的问题，小明和小帆同学分别有两种接法，你认为正确的是_(填“甲”或者 “乙”) 导 学 号 00820466 答案：甲 解析：橡皮筋不能拴在钉子上，所以甲的接法正确。 2下面探究“功与物体速度变化关系”的实验步骤，其合理顺序是_。 导 学 号 00820467 将小车拉至图中 C 处，使 AB 和 BC 间距离大致相等，接通打点计时器电源，放开小 车，小车带动纸带运动，打下一系列的小点，由纸带分析求出小车通过 B 位置时的速度 v，设第 1 次橡皮筋对小车做的功为 W。 做出 W v、 W v2的图象，分析图象的特点，得出结论。 如图所示，先固定打点计时器，在长木板的两侧 A 处钉两个小钉，小车放在 B 处挂 上一根橡皮筋(即图示情况)，使橡皮筋处于自由长度。 用 2 条、3 条同样的橡皮筋进行第 2 次、第 3 次实验，每次实验保持橡皮筋拉 伸的长度不变，用同样的方法测出 v2、 v3记下 2W、3 W记入表格。 答案： 3(石家庄一中 20152016 学年高一检测)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。打点计时器的工作频率为 50Hz。 导 学 号 00820468 2 (1)实验中先后用同样的橡皮筋 1 条、2 条、3 条，合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。 (2)若根据多次测量数据画出的 W v 图象如下图所示，根据图线形状，可知 W 与 v 的 关系符合实际的是图( ) 答案：(1)2 (2)C 解析：(1) v m/s2m/s 410 20.02 (2)实验证明 W v2，所以 W v 图线应为一条抛物线，C 正确。 4如图所示，汽车已成为人们外出的重要交通工具之一，评价汽车性能的主要指标有 动力性、经济性、稳定性、制动性等，其中制动性主要是指在良好的路面上，汽车迅速降 低车速直到停车的距离，表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离。 导 学 号 00820634 汽车速率 v/(kmh1 ) 制动距离 s/m 10 1 20 4 40 16 50 25 60 36 请根据表中的数据，用图象分析推断克服阻力做功与汽车速率变化之间的关系。 解析：制动过程中阻力不变，设每制动 1m ，克服阻力做的功为 W1、则制动 4m、16m、25m、36m，克服阻力做的功分别为 4W1、16 W1、25 W1、36 W1，作出 W v 图象如下 图所示。 3 可见 W 与 v 不是正比关系，猜想 W 与 v2成正 比，作出 W v2图象如下图所示。 可见 W 与 v2成正比。 能力提升 1用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。实验时，先适当垫高木板，然 后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。小车滑行过程中带 动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面 部分点迹比较均匀，回答下列问题： 导 学 号 00820469 (1)适当垫高木板是为了_。 (2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的_(选填“全部” “前面部分”或“后 面部分”)。 (3)若实验做了 n 次，所用橡皮筋分别为 1 根、2 根 n 根，通过纸带求出小车的速度 分别为 v1、 v2vn用 W 表示橡皮筋对小车所做的功，作出的 W v2图线是一条过坐标原点 的直线，这说明 W 与 v 的关系是_ _。 答案：(1)平衡摩擦力 (2)后面部分 (3) W 与速度 v 的平方成正比 解析：(1)为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功，需利用小车重力沿木板方 向的分力平衡摩擦力。 (2)实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度，所以应用纸带的后面部分。 (3)“过原点的直线”意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系。 2(河北成安一中、永年二中、临漳一中 20142015 学年高一下学期期中联考)在做 “探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为 m，使用橡皮筋 6 根，每次增 加一根，实验中 W、 v、 v2的数据已填在下面表格中。 导 学 号 00820470 W v/(ms1 ) v2/(m2s2 ) 0 0 0 4 1 0.80 0.64 2 1.10 1.21 3 1.28 1.64 4 1.53 2.34 5 1.76 3.10 6 1.89 3.57 (1)试在图中作出相应关系图象。 (2)从图象可以得出的实验结论是_。 答案：(1)见解析 (2) W v2 解析：(1)将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑 曲线连接，在图乙中用斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线 两侧，如图甲和乙所示。 (2)从乙图看出 W v2。 3(黄冈中学 20152016 学年高一检测)“探究功与速度变化的关系”的实验装置如 图所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为 W；当用 2 条、3 条、 4 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 2W、3 W、4 W每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测 出。 导 学 号 00820471 (1)(多选)关于该实验，下列说法正确的是( ) A为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的一端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时 器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力 5 C每次实验小车必须从同一位置由静止弹出 D实验中要先接通打点计时器的电源再释放小车 (2)如图给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带， 测得 A、 B、 C、 D、 E 相邻两点间的距离分别为 AB148cm， BC160cm， CD162cm， DE162cm，已知相邻两点打点时间间隔为 002s，则小车获得的最大速度 vm_m/s。(结果保留两位有效数字) 答案：(1)A、C、D (2)081 解析：(1)当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分 力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A 正确；实验仪器安装时，必须平 衡摩擦力，B 项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出，C 项正确；使用打点计时 器都必须先接通电源再释放小车，D 项正确。 (2)小车获得的最大速度 v m/s081m/s。 xt 1.6210 20.02 4某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图甲所示的实验。将纸带 固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器。先用手提着纸带，使重物靠近计 时器静止。然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小 点。得到的纸带如图乙所示， O 点为计时器打下的第 1 个点，该同学对数据进行了下列处 理；取 OA AB BC，并根据纸带算出了 A、 B、 C 三点的速度分别为 vA012m/s， vB017m/s， vC021m/s。 导 学 号 00820472 甲 乙 根据以上数据你能否大致判断 W v2? 答案：设由 O 到 A 的过程中，重力对重物所做的功为 W，那么由 O 到 B 过程中，重力 对重物所做的功为 2W。由 O 到 C 过程中，重力