7.6 实验：探究功与速度变化的关系每课一练3（人教版必修2）

7.6 实验：探究功与速度变化的关系 每课一练3（人教版必修2）基础巩固1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，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足够了，A错.每次实验橡皮筋拉伸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错.小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错.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：D2.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图5-6-6所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能是（ ）图5-6-6A.电源的频率不稳定 B.木板倾斜程度太大C.没有使木板倾斜或倾角太小 D.小车受到的阻力较大解析：电源频率不稳定的可能性不大，出现这一现象的原因是小车在橡皮筋作用下加速运动，在橡皮筋恢复原长以后小车做减速运动，且受的阻力较大.答案：CD3.为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如图5-6-7所示的一条纸带，在A、B、C、D四点中应该选用_点的速度才符合要求.图5-6-7解析：实验中所要求测量的速度应该是橡皮筋作用完毕以后小车的速度，也就是小车所获得的最大速度.由题图中可以看出，A、B两点橡皮条还没有作用完毕，而D点是橡皮条作用完毕后已经过了一段时间，所以最理想的应该是C点的速度.答案：C4.如图5-6-8所示是探究橡皮筋的弹力对小车所做的功与小车速度变化的关系.小车运动中会受到阻力，可以使木板略微倾斜，作为补偿.木板应该倾斜到什么程度？图5-6-8解析：本实验探究的是橡皮筋的弹力对小车做的功与小车速度变化的关系，在小车所受的力中，只有橡皮筋的弹力对小车做功，若不使木板倾斜，小车所受的阻力就对小车做负功，所以应该让木板稍倾斜，使小车所受到的木板的摩擦力与小车的重力沿斜面（木板）的分力平衡，此时就只有橡皮筋的弹力对小车做功了.综合应用5.置于光滑水平面上的物体，在水平外力F作用下运动一段时间，获得速度v，动能Ek.若将水平外力增大1倍，其他条件均不变，则获得的速度为_，动能为_.解析：根据实验探究出的W与速度的关系知Wv2，当将水平外力F增大1倍时，力F所做的功增大到2W，则物体（小车）获得的速度为;因为功增大到2W，动能也增加到2Ek.答案： 2Ek6.试分析在探究功与物体的速度有什么关系的实验中误差的主要来源.解析：我们应该从实验条件上进行分析.本探究实验的误差主要来源于以下三个方面：橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比；小车受力为0的位置，不一定在设定点； 由于小车不受拉力的位置不一定在设定点，这就使拉力功W与橡皮筋的条数不成正比，而作图象时纵坐标的单位长度依然将功与橡皮筋的条数按正比关系取值，这样使作出的W、v各对应点的分布与函数图象发生偏离. 实验误差分析是对实验结论精确程度的一种理性评价，是科学探究的重要组成部分.由上述误差分析可知，选择尽可能相同的橡皮筋，对本实验的成功探究至关重要.7.若给你一架天平和砝码，你能利用本实验装置研究功与质量、速度间的关系吗？请说说你的设想.解析：我们已经知道功与速度间的关系是Wv2，所以功与质量、速度间的关系可能是Wmv2、Wm2v2、W 用天平测出小车的质量，并在小车内加不同数量的砝码以改变小车的总质量m，如教材中的探究实验那样进行操作，确定橡皮筋所做的功W，测出小车相应的速度v，画出W-mv2、W-m2v2、W-等图象，看哪一种图象是过原点的倾斜直线，即可确定相应的比例关系. 探究结果告诉我们：橡皮筋所做的功和小车的质量与所获速度的平方的乘积成正比，即Wmv2.8.如果提供你天平、气垫导轨、数字计时器及计算机辅助设备，请设计探究功与质量、速度间定量关系的实验方法.解析：用气垫导轨和数字计时器，可以测出滑块经过导轨上某位置的速度. 如图所示，滑块在气垫导轨上受重力和支持力两个力的作用，当滑块沿导轨滑行时，滑块重力沿倾斜导轨方向的分力对滑块做功.这一分力为， 在滑块经过两光电门的过程中，这一分力所做的功为W=F1s=， 式中m为滑块（连同遮光条）的质量，可用天平测出；h为垫块的高度，l为垫块与导轨接触点到导轨底端的距离，s为两光电门间的距离，均可用刻度尺测出. 以v1、v2分别表示滑块经过光电门G1、G2时的速度，根据固定在滑块上的两遮光条的间距和由数字计时器显示的滑块经过光电门G1、G2的时间，即可算出v1、v2. 由m、v1、v2组成的式子可能为 m(v2-v1)、m(v2-v1)2、m(v22-v12)、m(v2-v1) 3、m(v23-v13) 将实验数据分别代入以上各式，运用计算机辅助设备进行数据处理，即可发现功与质量、速度间的定量关系. 由于待测实验数据较多，物理量之间的关系又较复杂，实验数据要准确测量，同时要把m、h、l、s等量都进行变化. 探究结果表明，功与质量、速度间存在着如下的定量关系：W=m(v22-v12)= . 这就是我们下一节课要进一步研究的动能定理.9.一个人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车继续向前运动，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的.试根据人骑自行车这一过程，研究外力对物体做功和物体运动速度的关系.要求写出探究思路、所需器材、测量数据、探究结果.解析：（1）使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿着平直路面前进.用秒表测出自行车从停止蹬车到停止运动所需的时