高考物理核心高频考点专题备考实验05 探究动能定理（解析版）

实验05探究动能定理●注意事项1.平衡摩擦力。由于我们用绳的拉力确定对小车做的功,因此应设法排除其他力的影响,实际操作中是采用把木板的一端垫高,用小车重力的分力和摩擦力平衡的方法来消除摩擦力的影响。2.尽量减小小车的加速度。因为砝码和小盘拉着小车加速运动时,砝码和小盘处于失重状态,小车受到的拉力小于砝码和小盘的总重力。为减小这一系统误差,应使小车的加速度尽量小,也就是实验中必须满足砝码和小盘的总质量远小于小车的质量。●误差分析实验中我们把拉力对小车做的功与砝码和小盘总重力所做的功认为是相等的,但实际上二者并不相等,这是因为砝码和小盘的总重力与绳的拉力是不相等的。2.在m≪M时,细绳的拉力近似等于砝码和小盘的总重力;m越大,误差越大。因此实验中应使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量。【典例1】[常规实验——实验原理及数据处理一]某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、小木块、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．

1你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：①还需要补充的实验器材是______．

2②某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2.他用沙和沙桶的总重力表示滑块受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在图示情况下还应该采取的一项操作是：______；

应控制的实验条件是：______；

③若挑选的一条点迹清晰的纸带如下，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为S1、S2、S3、S4、S5(图中未标出S3、S4、S5)，则由此可求得纸带上由B点到E【答案】①天平和刻度尺

②平衡摩擦力；保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量

③mg(s3 −s1 )，M8T 2[(s4 −s2 ) 【典例2】[常规实验——实验原理及数据处理二]某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验时，按照下面的步骤操作：①按图甲所示安装好实验装置；②小车在一条橡皮筋的作用下从某位置由静止弹出，沿木板滑行，当小车的速度最大时，橡皮筋对小车做的功为W；③再用完全相同的2条、3条、…、n条橡皮筋分别作用于小车上，每次均从相同的位置由静止释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W，3W、…、nW；④分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度υ1，υ2、…、(1)实验中木板略微倾斜，这样做的目的是________(填正确答案标号)。A.使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功B.为了增大小车下滑时的加速度C.使橡皮筋松弛后，小车能做匀速运动D.使打出的纸带更加清晰(2)某次打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间有4个点未画出，打点计时器的频率为50 Hz。A、B、C、D四点到O点的距离分别为0.6 cm、2.5 cm、4.8 cm、7.1 cm，小车的最大速度为________m/s(结果保留两位有效数字)。(3)计算出所有纸带的最大速度后，作υ−W图象，发现图象如图丙所示，为了更直观的看出做功与速度变化的关系，应该改作________图象，若该图象是一条过原点的斜直线，则可以得出结论：________。【答案】(1)AC；(2)0.23；(3)v【解析】(1)使木板倾斜，小车受到的摩擦力与小车所受重力的分量大小相等，在不施加拉力时，小车在斜面上受到的合力为零，小车可以在斜面上静止或做匀速直线运动；小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故AC正确；

故选AC.。(2)各点之间的距离相等的时候小车做直线运动，由图可知，两个相邻的点之间的距离是4.00cm时做匀速直线运动，打点时间间隔为：t=1f=150=0.02s，T=0.1s，小车的最大速度为v=0.071−0.0480.1m/s=0.23m/s(3)橡皮筋做的功转化为小车动能，由动能定理得：

W=12mv2−0，

功W与速度v间的关系为：W=12mv2，v2−W是正比例关系，功与速度的平方的变化量成正比。

【典例3】[创新实验——利用气垫导轨装置]某同学用探究动能定理的装置测滑块的质量M.如图甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮处固定一个光电门。让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t(t非常小)，同时用米尺测出释放点到光电门的距离s。

(1)该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d如图乙所示，则d=______mm。

(2)实验中多次改变释放点，测出多组数据，描点连线，做出的图象为一条倾斜直线，如图丙所示。图象的纵坐标s表示释放点到光电门的距离，则横坐标表示的是______。

A.t

B.t2

C【答案】(1)1.880，(2)D，(3)2kmgd2−m。

【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为0.01×38.0mm=0.380mm，则最终读数为1.880mm。(2)滑块通过光电门的瞬时速度v=dt，根据动能定理得，mgs=12(M+m)v2=12(M+m)【典例4】[创新实验——利用力传感器装置]某同学设计了一个验证动能定理的实验，实验装置示意图如图(a)所示。将力传感器固定在滑块上，然后把绳的一端固定在力传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，绳的另一端挂上钩码，跨过轻滑轮拉动滑块，滑块上还装有挡光片，滑块放在水平桌面的A处(挡光片左端与滑块左端对齐)，桌面B点上方固定一光电门。(重力加速度g=10m/s2

实验步骤如下：①用刻度尺测出了滑块释放点Ａ到固定光电门的距离为s=1.0m，用游标卡尺测量挡光片的宽度d；②调整轻滑轮，使细线水平；③让滑块从A点由静止释放，滑块在钩码的拉动下做加速运动，用数字毫秒计时器测出遮光条经过光电门所用的时间，然后求挡光片经过光电门时的速度为v，读出力传感器的示数为F；④换用不同质量的钩码多次重复步骤③测出多组挡光片经过光电门时的速度v和力传感器的示数F；⑤根据上述实验数据做出图像，根据实验数据求出滑块、力传感器以及挡光片的总质量M。回答下列问题：(1)该同学首先用游标卡尺测量了挡光片的宽度，如图(b)所示，挡光片宽度的测量值d=________cm。(2)本实验中关于下列说法正确的是________(选填选项前的字母)。A.为了保证实验的准确性，钩码质量应远小于滑块、力传感器及挡光片的总质量MB.用来牵引滑块的细线也可以不平行于桌面C.实验中挡光片的宽度d适当小一点可以提高滑块速度v测量的准确度D.实验中力传感器的示数F与钩码的重力大小相等(3)该同学实验测得数据如下：F(N)4.05.06.07.08.09.010.0v(m/s)2.002.452.833.163.463.744.00为了更直观地验证动能定理，根据表格中的数据做出________—F图像，得到如图(c)所示的一条直线，根据所做图像求出滑块、力传感器以及挡光片的总质量M=________kg。(结果保留两位有效数字)【答案】(1)0.230；(2)C；(3)V2【解析】(1)由读数规则可知读数为2.0mm+0.05×6mm=2.30mm=0．230cmo(2)A.本实验是用力传感器测出拉滑块的力F而不是用钩码的重力来代替绳的拉力，所以没有必要使钩码质量应远小于滑块、力传感器及挡光片的总质量M，选项A错误;B.如果用来牵引滑块的细线也不平行于桌面，则拉力方向与位移方向不在一条直线上，则无法求解拉力做的功，选项B错误;C.滑块到B点的瞬时速度是根据挡光片经过光电门时平均速度求得，即v=v=d△t，所以挡光片的宽度d越小，平均速度越接近瞬时速度，但是数字毫秒计时器的精确度为0.001s，当挡光片的宽度d小到一定程度时计时误差又会增大，甚至测不出时间，所以挡光片的宽度d适当小一点可以提高滑块速度v测量的准确度，选项C正确;D.实验中钩码加速下降，所以绳的拉力，即力传感器的示数F小于钩码的重力，选项D错误。(2)以滑块、力传感器以及挡光片整体为研究对象，根据动能定理Fs−μMgs=12Mv2【典例5】[创新实验——实验装置创新]某研究性学习小组用如图所示的装置来验证“动能定理”，已知在水平桌面上有如下实验器材：带两个光电门的气垫导轨(可认为通气后无摩擦阻力)、带遮光片的滑块、规格相同的长方体垫块若干、连接光电门的采集设备，重力加速度为g。他们进行了如下实验操作：①调节并固定两光电门，且测出两光电门中心间距为L；②调节气垫导轨下面的螺母A和B，使气垫导轨水平，然后用1个垫块垫在螺母A下方，螺母B搁在水平桌面上，使导轨倾斜并通气；③将滑块置于导轨上端由静止释放，分别记录滑块遮光片通过光电门1、光电门2的对应时间t1、t④再分别用2个、3个垫块整齐叠放后垫在螺母A的下方，螺母B一直搁在水平桌面上，重复操作③。(1)实验还需测量的物理量有________；A.滑块(含遮光片)的质量m B.螺母A和螺母B中心间的距离xC.遮光片的宽度d D.每个垫块的厚度(即垫起的高度)ℎ(2)垫2个垫块和垫3个垫块时，滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，合力对滑块所做的功分别记为W2、W3，则W(3)当垫1个垫块时，要验证“动能定理”就是要验证的表达式为________(用题干中所给的及(1)中所选择需要测量的物理量来表示)。【答案】(1)BCD；(2)2：3；(3)【解析】(1)由图并结合实验的步骤可知，该实验的目的是验证滑块从光电门1到光电门2的过程中的动能定理，即验证滑块从光电门1到光电门2的过程中，重力所做功等于滑块动能的增加，即：mgH=12mv22−12mv12，由于遮光片宽度d很小，可认为平均速度即为过光电门中心的瞬时速度，则由公式：v= d t，即可分别求出两个速度：v1=dt1，v2=dt2。设气垫导轨的倾角为θ，两个光电门中心间距为L，它们之间的高度差：H=L⋅tanθ，而：tanθ=nℎx，其中每个垫块的厚度(即垫起高度)ℎ，n是垫块的个数；螺母A和B中心间的距离x，则联立以上的几个公式可得：mgH=mgL⋅nℎx 

① .

ΔEk=12m⋅(dt2)2−12m(dt1)2  ②.要验证滑块从光电门1到光电门2的过程中的动能定理，得：mgL⋅nℎx=12m【典例6】[创新实验——数据处理之s−v2图象]某学习小组用图甲所示的实验装置探究拉力做功与小车动能变化之间的关系。小车上遮光片的宽度为d，A、B处是两光电门，可测得小车上的遮光片通过A、B处所用的时间；用遮光片通过光电门的平均速度表示小车通过A、B点时的速度，钩码上端为拉力传感器，可读出细线上的拉力F。适当垫高木板右端，使小车不挂钩码时能在长木板上匀速运动。挂上钩码，从木板右端由静止释放小车进行实验。

(1)符合本实验要求的有________。A.要保证钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量B.要测出钩码和传感器的质量C.要测量长木板垫起的高度和木板长度D.要选用宽度窄一些的挡光片(2)某次实验中质量为m的小车通过A、B光电门的时间分别为tA、tB，则小车由A运动到B时动能的变化量△(3)保持拉力F=0.2N不变，仅改变光电门B的位置，读出B到A的距离s，记录对应的s和tB数据，画出s−vB2图像如图乙所示。根据图像可求得小车的质量m=________kg，A处光电门到木板右端的距离L=________【答案】(1)D；；(3)0.6；0.3。【解析】(1)A.小车所受拉力可以由力传感器测出，实验不需要控制钩码和拉力传感器的质量远小于小车的质量，故A错误；B.由力传感器测出拉力的大小为F及小车通过光电门AB的距离L可求得合力对滑块做功W=FL，判断出合力做功与小车动能变化量间的关系即FL=ΔEk，故不需要测量钩码和传感器的质量，故B错误；C.小车所受拉力可以由力的传感器测出，实验不需要平衡摩擦力，不需要测量长木板垫起的高度和木板长度，故C错误；D、为使小车经过光电门时速度的测量值更接近真实值，要选用宽度窄一些的挡光片，故D正确；故选D。(2)小车通过A、B光电门的速度vA=dtA，车经过光电门B时的速度：vB=dtB，故小车由A运动到B动能变化量。(3)根据动能定理，Fs=12mvB2【典例7】[创新实验——数据处理之v2−W图象]如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是______(选填选项前的字母)。

A.直流电源

B.交流电源

(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是______(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高

B.改变小车的质量

在不挂重物且______(选填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点

B.计时器打点

(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…，如图2所示。

实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点打B点的过程中，拉力对小车做的功W=______，打B点时小车的速度v=______。

(4)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做如图3所示的v2−W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为v2=______。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是______。

(5)【答案】(1)B；(2)A；B；(3)mgx2；x3−x【解析】(1)打点计时器使用的是交流电，故选：B；(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一段垫高，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，故选：A；此时应当让打点计时器打点，因为打点计时器也会有摩擦力，故选：B；(3)由于近似认为拉力等于重力，所以根据W=FS可知，拉力做功为W=mgx2；

中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度，所以B点的速度等于AC段的平均速度，即V=sAC2T=x3−x12T；

(4)根据图象上的点，可以得出得v2随W变化的表达式为：v2=0.008+4.69W；功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为k，则k=v2W，代入单位后，【典例8】[创新实验——数据处理之1t2−n图象]某同学用如图所示的实验装置探究动能定理。他通过测量小车所受合外力(近似等于悬挂钩码的重力)做的功和小车动能的增量进行探究，所用小车质量为M，重力加速度为g，遮光条的宽度d为10.0 mm①安装好实验器材，调整垫块位置使木板的倾角合适，将小车放在木板上某一位置A，用刻度尺量出小车上的遮光片到光电门的距离L；②在细线左端挂一个质量为m0的钩码，将小车从A位置由静止释放，记录下遮光片通过光电门的时间t③保持小车质量不变，逐次增加悬挂钩码个数，重复步骤③，并将各次实验中遮光片通过光电门的时间记录到下表中：悬挂钩码个数n12345t/ms11.798.166.715.775.1410.721.502.223.003.78回答下列问题：(1)关于实验操作，下列说法错误的是__________A.要将小车从同一位置由静止释放B.改变悬挂钩码的数量后，要重新平衡摩擦力C.实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量D.实验前应该调整滑轮的高度，使细线与木板平行(2)请根据表中测量数据，以悬挂钩码的个数n为横轴，以1t2为纵轴，在坐标纸上作出1t(3)否仅依据“1t2−n图象是一条过原点的直线”就得出“合外力对小车做的功等于小车动能增量”的结论？__________(选填“能”或“不能”)【答案】(1)B；(2)；(3)不能；只有当所作出的图线斜率等于2m0【解析】(1)A.通过改变钩码个数改变拉力做功，要控制小车在钩码作用下的位移相同，实验中要将小车从同一位置由静止释放，故A正确；B.实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后在实验过程中改变悬挂钩码的数量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；C.当钩码质量远小于小车质量时可以近似认为小车受到的拉力等于钩码的重力，因此实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量，故C正确；D.为使小车受到的合力等于绳子的拉力，实验前应该调整滑轮的高度，使细线与木板平行，故D正确。本题选错误的，故选B；

(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

(3)小车经过光电门时的速度：v=dt，由动能定理得：nm0gL=12Mv2−0，即nm0gL=12M(dt)2，整理得：1t2=2m0gLMd2n，1t2−n图象的斜率：k=2m0gLMd2，当图象的斜率为2m0gLMd2时，说明：合外力对小车做的功等于小车动能增量，仅根据1t2−n图象是一条过原点的直线不能得出：“合外力对小车做的功等于小车动能增量”的结论。

【典例9】[创新【答案】(1)【解析】(1)由动能定理可得：W=Fx=12mv2−12mv02，所以理论上Δ【典例10】[创新实验——数据处理之∆Ek−w图象]利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M，钩码的质量为m(1)实验操作步骤如下：①挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做匀速运动；②挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示，用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上。(2)实验数据处理及实验结论①从图乙数据可以计算打出计数点“6”时小车的速度v6=________m/s；(②将钩码重力mg视为小车受到的拉力F，当地重力速度g=9.80 m/s2，利用W=mgΔx算出拉力对小车做的功W，利用动能公式Ek=1③从图丙中可计算出直线斜率k，从k值大小就可以判断出实验预期结论是否正确(实验预期结论是动能变化等于拉力做的功)。若实验结论与预期结论相符合，则k值为________。(填“k≈1”“k>1”或“k<1”)(3)实验结论及应用实验结果表明，ΔEk总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。从图中算出直线斜率为k，以及题中小车质量M和钩码质量m，就可算出小车受到的实际拉力F，其计算公式是F=【答案】(2)①0.458；

③k≈1

；(3)kmg。【解析】(2)①计数点6的瞬时速度：v6=x572T=4.35+4.81×10−20.2m/s=0.458m【点对点01】某同学利用如图1所示的装置验证动能定理，已知空气阻力不计，测量步骤如下：

a.将小物块在一条橡皮筋的作用下从某一位置弹出，小物块沿粗糙的水平桌面直线滑行，之后滑离水平桌面，平抛落至水平地面上，标记出小物块的弹出位置和在水平地面上的落点Mb.在钉子上分别套上完全相同的2条、3条、4条……橡皮筋，将小物块每次都从步骤a中的同一位置弹出，重复步骤a，标记出小物块在水平地面上的落点M2、M3c.(1)为求出小物块滑离水平桌面时的速度，需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号)。A.橡皮筋的原长x

B.橡皮筋的伸长量Δx

C.桌面到地面的高度ℎ

D.小物块平抛过程的水平距离(2)请用(1)中测得的物理量表示小物块滑离水平桌面时的动能Ek=_____(小物块的质量为m，重力加速度为(3)将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为W1、W2、W3…，小物块平抛过程的水平距离分别记为L1、L2、L3…，若不能忽略水平桌面与小物块间摩擦力做的功，则以橡皮筋对小物块做的功(W)为纵坐标，以小物块平抛过程水平距离的平方(L【答案】(1)CD；(2)mgL2【解析】(1)小物块离开桌面做平抛运动，由水平位移和竖直位移就能求出平抛的初速度，所以有：ℎ=12gt2，v=L2ℎg=Lg2ℎ，所以要测量桌面到地面的高度ℎ，小物块平抛过程的水平距离L，CD项正确。故选CD。

(2)根据动能表达式得E【点对点02】某同学用探究动能定理的装置测滑块的质量M.如图甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮处固定一个光电门。让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t(t非常小)，同时用米尺测出释放点到光电门的距离s。

(1)该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d如图乙所示，则d=______mm。

(2)实验中多次改变释放点，测出多组数据，描点连线，做出的图象为一条倾斜直线，如图丙所示。图象的纵坐标s表示释放点到光电门的距离，则横坐标表示的是______。

A.t

B.t2

C．1t

D．1t2

(3)已知钩码的质量为m，图丙中图线的斜率为k，重力加速度为g。根据实验测得的数据，写出滑块质量的表达式M=______。【答案】(1)1.880，(2)D，(3)2kmgd2−m。

【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为0.01×38.0mm=0.380mm，则最终读数为1.880mm。(2)滑块通过光电门的瞬时速度v=dt，根据动能定理得，mgs=12(M+m)v2=12(M+m)【点对点03】某实验小组利用如图甲所示的装置“验证动能定理”。先用铁架台将长木板架起来做成斜面，小车通过跨过定滑轮的刚性细绳与沙桶相连，调节滑轮高度使连接小车的细绳平行于长木板，适当调节长木板带有定滑轮的一端高度，使小车可以通过滑轮拉着装有一定量沙子的沙桶匀速下滑。然后取下沙桶，在木板上端安装打点计时器，在小车尾部安装上纸带并穿过打点计时器限位孔，让小车从靠近打点计时器位置由静止释放，如图乙所示。打点计时器打出的纸带如图丙所示，其中相邻两计数点间有四个计时点未画出，打点计时器所用交流电的周期为T，小车的质量为M，定滑轮的质量和摩擦忽略不计，重力加速度为g，请回答下列问题。(1)除了题中所述器材外，还需要以下器材中的_________。(填正确答案标号)A.托盘天平

B.秒表

C.毫米刻度尺

D.量角器(2)图丙中0点是打点计时器打下的第一个点，它与计数点10之间的距离为L，计数点10跟9、11之间的距离分别为x1、x2，则当打计数点10时小车的速度为_________(用题目中已知物理量的字母表示)，还需要测定_________(填物理量及其字母)才能完成该实验，如果关系式_________(用已知和测量的物理量的字母表示【答案】(1)AC；(2)x1+x2【解析】(1)实验中需要测定纸带上两点间的距离和沙与沙桶的总质量m，那么需要的器材是毫米刻度尺和托盘天平，故AC正确；(2)由题意知，相邻两计数点间的时间间隔为t=5T，则打计数点10时小车的速度大小为x1+x210T；对图甲由题中条件：使小车可以通过滑轮拉着装有一定量沙子的沙桶匀速下滑，可知小车受到的合外力为零，得到小车重力沿斜面向下的分力等于沙和沙桶的重力，对图乙，对小车由动能定理得：mgL=【点对点04】如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验．

实验中，首先平衡摩擦力和其他阻力．(1)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=________________，打B点时小车的速度为v=_________．(2)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图中正确反映v2−W关系的是__________【答案】(1)mgx2；x【解析】(1)拉力对小车做的功W=mgx2，中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度，B点速度为：vB=x3−x12T；(2)如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重锤和小车动能的增加量；即：【点对点05】某实验小组以图中装置中验证“动能定理”。他们用不可伸长的细线将滑块(含挡光片)通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力的传感器相连，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为tA、tB，力的传感器连接计算机记录细绳的拉力大小为F，已知滑块及挡光片的总质量为M，挡光片宽度为d，重物的质量为(1)实验操作过程中，________(选填“需要”或“不需要”)满足m≪M；(2)实验过程中测得的滑块通过A、B两点时动能变化为________________________；若关系式________成立，则动能定理成立。(用题中已知的物理量字母表示)【答案】(1)不需要(2)12【解析】本题考察了验证动能定理的实验，熟悉掌握实验原理，结合题目进行分析是解题的关键(1)细绳的拉力直接通过力传感器测量，滑块的速度由光电门测得，其余所需量皆已知，故不需要满足m≪M；

(2)动能的变化量等于末状态的动能减初状态的动能，由题意知：vB=dtB,v【点对点06】在课外兴趣小组实验时，某同学利用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系。

操作步骤如下：

a.小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；

b.在钉子上分别套上2条、3条、4条……同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤a，小物块落点分别记为M2、M3、M4…；

c.测量相关数据，进行数据处理。

(1)为求出小物块抛出时的速度大小，需要测量下列物理量中的______(填正确答案标号)。

A.橡皮筋的原长x

B.橡皮筋的伸长量△x

C.桌面到地面的高度ℎ

D.小物块抛出点到落地点的水平距离L

(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、….若功与速度的平方成正比，则若以W为横坐标、以L2为纵坐标作图，得到的图象是______

A.直线

B.抛物线

C.双曲线

D.无法确定

(3)若考虑物块从释放位置到桌子边沿克服阻力做的功，请在图2中画出(2)中的大致图象形状；

【答案】CD

A

能【解析】(1)小物块在橡皮筋的作用下离开桌面做平抛运动，由水平位移和竖直就能求出平抛的初速度，v=L2ℎg=Lg2ℎ，所以要测量桌面的高度ℎ，小物块抛出点与落地点的水平距离L。(2)由动能定理有：W=12mv2=14ℎgL2，由此看出W与L【点对点07】如图甲所示是探究“恒力做功与物体动能改变的关系”实验装置，主要实验步骤如下：

①用天平测出滑块(含滑轮)质量M=240g，并安装好实验装置；

②适当垫高长木板不带滑轮的一端，滑块不挂轻绳，挂上纸带，轻推滑块使滑块沿长木板匀速运动；

③轻绳通过轨道末端的滑轮和滑块上的滑轮，一端挂在力传感器上，另一端挂质量为m=100g的钩码，两轻绳与木板平行；

④接通打点计时器电源，释放滑块，打出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，相邻计数点间时间间隔为0.1s，并记录力传感器示数F=0.39N。

回答下列问题：

(1)滑块从B运动到D的过程中，合力对滑块所做的功W=______J，滑块动能的增量△Ek=______J；(计算结果均保留2位有效数字)

(2)多次实验发现合力对滑块所做的功W总略大于滑块动能的增量△Ek，可能的原因是______(填选项前面字母)。

A.没有满足滑块质量远大于钩码质量

B.平衡摩擦力过度

C.滑轮摩擦影响

(3)利用该实验装置还可以完成的物理实验有：______【答案】(1)0.14；0.13(2)C，(3)研究匀变速直线规律【解析】(1)合力对滑块做功为：W=2FxBD=2×0.39×(0.0751+0.1049)J=0.14J，根据匀变速直线运动的规律B点的速度：vB=v−AC=xAC2T=0.0449+0.07512×0.1m/s=0.6m/s，D点速度：vD=v−CE=xCE2T【点对点08】如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为Δt，拉力传感器的读数为F。

(1)某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间，测得多组L和值。应用图象法处理数据时，为了获得线性图象应作______图象(选填“L−1Δt”、“L−1(Δt)2”或“L−(2)该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是______；

A.钩码质量m未远小于滑块质量M

B.滑块运动过程中克服阻力做功

C.气垫导轨没有调节水平

D.没有考虑动滑轮的质量

(3)