【中学教材全解】高中物理 7.6 验探究功与速度变化的关系课时练案 新人教版必修2(1).docVIP

第6节 实验:探究功与速度变化的关系一、探究的思路与操作1.在“探究功与速度变化的关系”实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍就行，其方法是（ ）a.用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s进行第1次、第2次、第3次实验时，力对小车做的功就是w、2w、3wb.让小车通过相同的距离，第1次力为f、第2次力为2f，第3次力为3f实验时，力对小车做的功就是w、2w、3wc.选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次实验时，橡皮筋对小车做的功就是w、2w、3wd.利用弹簧测力计测量对小车的拉力f，利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离s2.在“探究功与速度变化的关系”实验中,小车在运动中会受到阻力作用。在小车沿长木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使长木板略微倾斜。对于长木板的倾斜程度，下列说法正确的是（ ）a.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求b.木板的倾斜角度在理论上应满足以下条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力c.如果小车在倾斜的木板上做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 d.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的3.某同学利用自由落体运动研究“功与速度变化的关系”,实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有（ ）a.重锤的质量b.重力加速度图7-6-27c.重锤下落的高度d.与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度4.某实验小组采用如图7-6-27所示的装置来探究“功与速度变化的关系”。实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面。实验的部分步骤如下：（1）将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定打点计时器；（2）把纸带穿过打点计时器的限位孔，固定在小车后面，用细线跨过定滑轮连接小车和钩码；（3）把小车拉到靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带；图7-6-28（4）关闭电源，通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系。图7-6-28是实验中得到的一条纸带，点o为纸带上的起始点，a、b、c是纸带上的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得a、b、c到o的距离如图所示，已知所用交流电源的频率为50 hz，问：（1）打b点时，小车的瞬时速度vb= m/s。（结果保留两位有效数字）（2）本实验中，若钩码下落高度为h1时合外力对小车所做的功为w0，则当钩码下落h2时，合外力对小车所做的功为 。（用h1、h2、w0表示）图7-6-29（3）实验中，该小组同学画出小车位移x与速度v的关系图象如图7-6-29所示。根据该图线形状，某同学对w与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是 。（填写选项前的字母代号） a.wvb.wv2c.w1vd.wv3（4）在本实验中，下列做法能有效地减小实验误差的是 。（填写选项前的字母代号）a.把长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力b.实验中控制钩码的质量，使其远小于小车的总质量c.调节滑轮高度，使拉小车的细线和长木板平行d.先让小车运动再接通打点计时器二、数据的处理图7-6-305.为了“探究功与速度变化的关系”，现提供如图7-6-30所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题。（打点计时器交流电频率为50 hz)（1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？ 。图7-6-31（2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为w。（3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图7-6-31所示是其中四次实验打出的部分纸带。 （4)试根据第（2)、（3)项中的信息，填写下表。次数1234橡皮筋对小车做功w小车速度v/（ms-1 )v2 /（m2 s-2 ) 从表中数据可得出结论： 。图7-6-326.质量为1 kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6 v、50 hz的交流电源。如图7-6-32所示，纸带上o点为重锤自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点a、b、c、d、e、f、g依次间隔一个点（图中未画出），各计数点与o点距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度g取 9.8 m/s2。则：（1)求出b、c、d、e、f各点速度并填入下表。计数点bcdef速度/（ms-1 ) （2)求出物体下落时从o点到图中各点过程中重力所做的功。计数点bcdef功/j （3）选择适当坐标轴，在图7-6-33中画出物体重力做的功与物体速度之间的关系。图中纵坐标表示 ，横坐标表示 ，由图可得重力所做的功与 成 关系。图7-6-334 参考答案1.c 解析：实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，就可以保证每根橡皮筋所产生的拉力相等，且每次实验时小车在力的方向上发生的位移相等，从而实现倍增，使以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，选项c正确。2.bc 解析：由动力学知识可以知道，要平衡摩擦力，就应使物体的重力沿斜面向下的分力等于物体受到的阻力，使小车能够匀速运动，选项b、c正确。3.cd 解析:物体受力不变,可以利用下降的高度关系代表功的关系,所以必须测量下落高度,再利用下落高度计算对应各点的瞬时速度,故选项c、d正确，选项a、b错误。4.（1）0.40 （2）h2h1w0 （3）ac （4）abc解析：（1）匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故vb=xac2t=0.260 1-0.180 10.2 m/s=0.40 m/s（2）根据功的定义，有w0=mgh1，w=mgh2，解得w=h2h1w0。（3）图象为过原点的曲线，故w与v一定不是正比关系，也一定不是反比关系。故选a、c。（4）本实验探究“功与速度变化的关系”，要使钩码的重力等于小车的合外力，就必须先平衡摩擦力，保证钩码的质量远小于小车的总质量，所以选项a、b正确；调节滑轮高度，使拉小车的细线和长木板平行，让力的方向和位移方向在同一直线上，可以减小误差，故选项c正确；实验时应该先接通电源，后放开小车，所以选项d错误。5.（1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑 （4)见下表 在误差允许的范围内橡皮筋对小车做的功与小车速度的二次方成正比解析:（1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑。（4)由匀速运动的速度公式v=xt，即可求出小车的速度，其中x从图上读出分别为2.00 cm，2.83 cm，3.46 cm，4.00 cm，t=t=1f=0.02 s。次 数1234橡皮筋对小车做功2w3w4w小车速度v/（ms-1 )1.001.421.732.00v2 /（m2 s-2 )1.002.022.994.00 在误差允许的范围内橡皮筋对小车做的功与小车速度的二次方成正比6.（1)1.18 1.57 1.96 2.35 2.74 （2)0.69 1.23 1.92 2.76 3.76 （3)如图7-6-34所示 重力做的功wg 物体速度的二次方v2 物体速度的二次方v2 正比解析:（1)各点速度由公式v=v=xt求出：vb= act =125.4-31.410-340.02 m/s1.18 m/s同理vc1.57 m/s，vd1.96 m/s，ve2.35 m/s，vf2.74 m/s。（2)重力做的功由w=mgx求出：wb=mgob=19.870.610-3 j0.69 j同理wc1.23 j，wd1.92 j，we2.76 j，wf3.76 j。（3)以重力做的功wg为纵坐标，以物体速度的二次方v2为横坐标，物体重力做的功与物体速度之间的关系图象,如图7-6-34所示。由wg-v2图线可以看出重力