鲁科版必修2 动能的改变 第1课时 作业.doc

第1节动能的改变第1课时实验：探究恒力做功与动能改变的关系1在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中，小车运动中会受到阻力作用。这样，在小车沿木板滑行的过程中，除细线对其做功外，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木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是()木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求。木板的倾斜角度在理论上应满足下面的条件：重力沿斜面的分力应等于小车受到的阻力。如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是满足要求的。其实木板不倾斜，问题也不是很大，因为实验总存在误差。abc d解析：选b有两个标准可以验证木板是否满足实验要求：(1)小车的重力沿斜面的分力应等于小车自由运动时所受的阻力；(2)小车能在木板上做匀速直线运动。故b正确。2某同学在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中得到了w、v与v2的一些数据，请你对这些数据进行处理，并确定w与v之间的关系。v/(ms1)00.801.101.281.531.761.89v2/(m2s2)00.641.211.642.343.103.57w/j0w02w03w04w05w06w0解析：以w为纵坐标，v为横坐标，作出wv图像，如图甲所示；以w为纵坐标，v2为横坐标，作出wv2图像，如图乙所示。结论：由图像可看出wv2，即力对物体做的功与物体速度的二次方成正比。答案：见解析3科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究。下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。(1)理论探究：根据牛顿运动定律和有关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变化间的关系。(2)实验探究：某同学的实验方案如图216甲所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：图216a_；b_。如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中a、b、c、d、e、f是计数点，相邻计数点间的时间间隔为t。距离如图乙，则打c点时小车的速度为_；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_。解析：(1)由牛顿第二定律fma，运动学公式v22v122as，据功的定义式w合f合s联立得，w合mv22mv12。(2)a.平衡摩擦力；b钩码的重力远小于小车的总重力。vc；钩码的重力和小车的总质量。答案：见解析4在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图217所示)。图217(1)下列说法哪一项是正确的_。(填选项前的字母)a平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上b为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量c实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图218所示是实验中获得的一条纸带的一部分，选取o、a、b、c计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 hz，则打b点时小车的瞬时速度大小为_m/s(保留三位有效数字)。图218解析：(1)平衡摩擦力时不必将钩码挂在小车上，选项a错误；为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项b错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项c正确。(2)由纸带可知，b点的瞬时速度为vbac m/s0.653 m/s。答案：(1)c(2)0.6535某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图219所示。图219(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_。(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)。a避免小车在运动过程中发生抖动b可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰c可以保证小车最终能够实现匀速直线运动d可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_。(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)。a在接通电源的同时释放了小车b小车释放时离打点计时器太近c阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉d钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)实验要处理纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要天平。(2)实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力就不能使细绳拉力等于小车所受的合力，d正确。(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)。(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大于小车动能的增量，c、d正确。答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)d(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)cd6.某实验小组的同学采用如图2110所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系。图2111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3个连续的计数点，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2111所示。已知所用交变电源的频率为50 hz，则：图2110图2111(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)图2112(2)实验中，该小组的同学画出小车位移s与速度v的关系图像如图2112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_。(填写选项字母代号)awv2 bwvcw dwv3(3)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)解析：(1)vb m/s0.80 m/s。(2)由题图知，位移与速度的关系图像很像抛物线，所以可能sv2或sv3，又因为wfs，f恒定不变，故wv2或wv3，a、d正确，b、c错误。(3)设合外力为f，由w0fh1，得f，所以当钩码下落h2时wfh2w0。答案：(1)0.80(2)bc(3)w07为了探究“动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：a第一步：他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为m的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后面连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图2113甲所示。图2113b第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，如图乙所示，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始加速运动。打出的纸带如图2114所示，测得各点与o点(o点为打出的第一个点)的距离如图所示：图2114试回答下列问题：(1)已知o、a、b、c、d、e、f相邻计数点的时间间隔为t，根据纸带求滑块速度：当打点计时器打a点时滑块速度va_，打点计时器打b点时滑块速度vb_。(2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，若已测出滑块沿斜面下滑的位移为s，则这一过程中，合外力对滑块做的功w合_。(3)测出滑块在oa、ob、oc、od、oe段合外力对滑块所做的功及va、vb、vc、vd、ve，然后以w为纵轴，以v2为横轴建坐标系，描点作出wv2图像，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则滑块质量m_。解析：(1)根据实验方案可知，取下细绳和重锤