《步步高》2014高考物理一轮复习讲义第五章 实验五 探

1、实验五探究动能定理考纲解读 1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系.2.体会探究过程和所使用的方法基本实验要求1实验目的探究功与物体速度变化的关系2实验原理(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功为w.(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为2w.(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为3w.(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，即可求出vw关系3实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等4实验步骤(1)用一条橡皮筋拉小车做功w.(2)用两条橡皮筋拉小车做功2w.(3)用三条橡皮筋拉小车做功3w.(4)测出每次小车获得的速度(5)分别用各

2、次实验测得的v和w绘出wv、wv2，wv3、w关系图5实验结论找出v与w间的关系wmv2.规律方法总结1实验注意事项(1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角(2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分(3)橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些2实验探究的技巧与方法(1)不直接计算w和v的数值，而只是看第2次、第3次实验中的w和v是第1次的多少倍，简化数

3、据的测量和处理(2)用wv2图象处理实验数据，这比wv图象更加直观、明了考点一对实验原理及误差分析的考查例1探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图1所示，实验主要过程如下：图1(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、；(3)作出wv草图；(4)分析wv图象如果wv图象是一条直线，表明wv；如果不是直线，可考虑是否存在wv2、wv3、w等关系以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是_a本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、.所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉

4、伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为w，用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2w、3w、b小车运动中会受到阻力，补偿的方法可以使木板适当倾斜c某同学在一次实验中，得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小d根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算解析由于选用同样的橡皮筋，并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同，因此每条橡皮筋对小车做的功都相同，故a正确；小车在运动中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方法补偿，让木板固定有打点计时器的

5、一端适当抬高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，故b正确；纸带上的点两端密、中间疏，说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下减速，故c正确；由于橡皮筋松驰后，小车做匀速运动，此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度，故求速度应该用做匀速运动的那一段纸带的数据，而不应该用从第一点到最后一点的数据来计算，故d错误答案d考点二对实验步骤和实验数据处理的考查例2为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图2所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 hz)：图2(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_.(2)当我们分别用同样的

6、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应保持一致，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3所示是其中四次实验打出的部分纸带图3(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.次数1234橡皮筋对小车做的功w小车速度v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出结论：_.解析该题综合考查了本实验的注意事项、数据处理及结论，对考生的能力要求较高(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，其中x从图上读出分别为2.0

7、0 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm.tt0.02 s，即可求出小车的速度.次数1234橡皮筋对小车做功2w3w4w小车速度v(m/s)1.01.4151.732.0v2(m2/s2)1.02.03.04.0由表中数据可得出结论：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比答案见解析例3某实验小组采用如图4所示的装置探究“动能定理”图中小车内可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为50 hz.图4(1)实验的部分步骤如下：在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计时器附近，_，_，小车拖动

8、纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，关闭电源；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作(2)如图5是某次实验得到的一条纸带，在纸带上选择起始点o及多个计数点a、b、c、d、e、，可获得各计数点刻度值s，求出对应时刻小车的瞬时速度v，则d点对应的刻度值为sd_cm.d点对应的速度大小为vd_m/s.图5(3)下表是某同学在改变钩码或小车中砝码的数量时得到的数据其中m是小车质量m1与小车中砝码质量m之和，|vv|是纸带上某两点的速度的平方差，可以据此计算出动能变化量e；f是钩码所受重力的大小，w是以上两点间f所做的功.次数m/kg|vv|/(m2s2)e/jf/nw/j10.5000.7

9、600.1900.4900.21020.5001.650.4130.9800.43030.5002.400.6001.4700.63041.0002.401.2002.4501.24051.0002.841.4202.9401.470由上表数据可以看出，w总是大于e，其主要原因是：钩码的重力大于小车实际受到的拉力造成了误差，还有_答案(1)先接通电源后释放小车(2)8.15(8.128.18皆可)0.54(0.540.55都对)(3)没有平衡摩擦力创新探究型实验的处理方法1考情分析：纵观近几年各地高考试题，创新探究型实验试题正成为高考试题的主流题型，这也正是新课标精神在高考中的具体表现创新探究

10、型实验的特点是：利用课本实验的仪器、思想和方法来完成不同于课本的实验目的，如利用牛顿第二定律的装置来完成探究外力做功与物体动能变化的关系的实验，有些试题中可能会出现新的实验器材，但这些器材也是在教材上出现的，例如光电门、气垫导轨、力传感器等，无论应用什么样的实验器材，实验的思想和方法都来源于课本实验，是课本实验思想和方法的迁移应用2应对策略：解决创新探究型实验试题的基础是熟练掌握考试说明要求的物理实验，重点是基本实验器材的使用方法和实验中体现的物理思想，例如平衡摩擦力的方法、用重力代替拉力的方法、控制变量的方法、累积法测量微小量的方法、图象探究物理量关系的方法、微小量放大测量的方法、平均值减小

11、误差的方法等等解决创新探究型实验试题的关键是能将学过的实验知识和方法在不同的情境下迁移应用，这对考生的综合分析问题并能运用所学知识解决问题的能力提出了较高的要求1关于“探究动能定理”的实验中，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答案d解析实验中没有必要测出橡皮筋做功的具体数值，只要测出后来各次橡皮筋做的功是第一次的多少倍即可，a错误；为了使以后各次实验中橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，必须使每次实验中橡皮筋拉伸的长度保持一致，b错误；为了减小

12、误差，实验中应使木板倾斜以平衡摩擦力，c错误；实验中应先接通电源，然后再释放小车，d正确2某实验小组采用如图6甲所示的装置探究动能定理，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50 hz.甲乙图6(1)实验中木板略微倾斜，这样做_(填答案前的字母)a是为了释放小车后，小车能匀加速下滑b是为了增大橡皮筋对小车的弹力c是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功d是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动(2)若根据多次测量数据画出的wv草图如图乙所示，根据图线形状可知，对w与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是_aw bw cwv2 dwv3答案(1)c(2)ab3利用如图7所

13、示装置探究动能定理，在固定斜面上有一质量为 1 kg的物块，后面固定一 条穿过打点计时器的纸带先接通电源，待打点稳定后，让物块从静止开始沿斜面匀加速下滑，得到一条如图8所示的纸带o点为打出的第一个点，a、b、 图7c、d、e、f、g是计数点，每相邻两计数点间还有4个点未画出，各点间距如图所示，根据相关数据进行下列处理(打点计时器的打点频率为50 hz，g10 m/s2)图8(1)通过传感器测得物块所受的合外力是3.0 n试完成下表：从o点到各点过程合力所做的功w/j各点的动能ek/job0.883 8b0.884 5oc1.327 5c1.327 6odd1.863 4oe2.485 8e2.

14、486 5of3.199 8f(2)根据(1)表中的数据，实验结论是_答案(1)1.861 53.199 2(2)见解析解析(1)在od段的功为wf3.0(17.6511.8114.7917.80)102 j1.861 5 j在f处的速度为：vf m/s2.529 5 m/s所以动能ekfmv3.199 2 j(2)在误差允许的范围内，合外力做的功等于物块动能的变化量4某实验小组用如图9所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力图9(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是_a实验前要对装置进行平衡摩擦力的

15、操作b实验操作时要先放小车，后接通电源c在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好d在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有_(3)如图10为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的a、b两点来探究“动能定理”已知打点计时器的打点周期为t，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为m，砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来_图10答案(1)ad(2)刻度尺、天平(3)mgx解析(2)本题的实验原理是验证用砂桶做的功等于小车动能的增加量，所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的

16、距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺(3)在a点的速度为v1，在b点：v2所以动能变化量ekmvmv而砂桶和砂做的功为：wgmgx要探究动能定理的表达式为：mgx5如图11所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形这时，橡皮筋对小车做的功记为w.当我们把2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出图11(1)除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有_；(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是

17、_；(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(4)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置； 数据物理量橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间t(s)小车获得的速度vn小车速度的平方v1w0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.2(5)从理论上讲，橡皮筋做的功wn和物体速度vn变化的关系应是wn_，请你根据表中测定的数据在如图12所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性图12(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是_解析(1)计算