2026年高考物理一轮复习 实验：探究动能定理

题型训练10.7实验：探究动能定理

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，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

⑴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V】、V2、v3、…；

(3作出W-v草图；

(4分析W-v图像如果W-v图像是一条直线表明W8V如果K是直线，可考虑是否存在次：，、川8口、取》

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.

2.某同学利用图(a)所示装置验证动能定理.调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运

动并打出纸带.某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示.

已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大

小%=-------m/s,,打出P点时小车的速度大小%=-------m/s.(结果均保留2位小数)

-2..5566-1单位：cm

3.22-d

—4.00-

50.66-------

—54.20—

-------57.86

图（b）

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为

3.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.

（14丁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陕验中，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.巴长木板右端垫高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

除了摩鎏力和其他阻力的影响.

A.计时器不打点B.计时器打点

图2

（3族通电源，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0.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、xz、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0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v=

(4)以v,2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作如图3所示的4处图像由此图像可得、,2随W变化的表达式

为根据功与能的关系，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_________________.

一仆2节”)

中

rHi

1♦♦6,

^nanais

246810

图3

(5乂段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,

下图中正确反映v2-W关系的是

4.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=200.0g,钩码的质量为m=1

0.0g.打点计时器的电源为50Hz的交流电.

(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

(2方圭上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示.选择某一点为O,依次每隔4个计时点取一个计数

点用刻度尺量出相邻计数点间的距离^x,记录在纸带上.计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点、、1”

时小车的速度u=-------m/s.

)0I2~34567

•••••••••••••••••••••••••••••

(2而1.5不，2.9［卜3.42+3.89+4.35+4.81)

(单位：cm)

2

(3照钩码的重力视为小车受到的拉力,g=9.80〃而2,,利用W二mgax算出拉力对小车做的功W.利用Ek=^Mv

算出小车动能，并求出动能的变化量△E□.计算结果见下表.

必X10LPJ2.452.923.353.814.26

nEG/xionv2.312.733.123.614.00

请根据表中的数据,在方格纸上作出〔图像

(4漆验结果表明,△E口总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码

质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=N.

5.某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理.

小车打点计时器

\/抵带

班码盘人长木板

图1

(1有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：

A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器

为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择.(填"A"或"B)

(2)(呆持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中，为消除摩擦力的影响，

在祛码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动祠学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取

出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是.(填“甲”或“乙”).

⑶消除摩擦力的影响后，在磋码盘中加入祛码.接通打点计时器电源，松开小车，小车运动.纸带被打出一系列

点，其中的一段如图2所示.图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度〃=----m/s.

-A-

21mJ

图2

（4）测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L小车动能的变化量可用」凝《历它算出.珍码盘

中祛码的质量为m,重力加速度为g.实验中，小车的质量应_______（填''远大于"“远小于”或“接近'）祛码、祛码盘

和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W=mgL算出多次测量，若W与□及均基本相等_______则验证了动

能定理

6.某同学利用图I中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系.所用器材有L端带滑轮的长木板、轻细绳、

50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为200g,其上可放钩码）、刻度尺.当地重力加速

度为9.8（）〃源2..实验操作步骤如下：

遮光条光电门1光电门2

图1

①安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示；

②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；

③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；

④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳

悬挂钩码）总动能的增加量4E匚及系统总机械能的减少量△E,结果如下表所示.

M/kg0.20()0.2500.3000.3500.400

EU0.5870.4900.3920.2940.195

△E/J0.3930.4900.6860.785

回答下列问题：

（1疾验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为J（保留三位有效数字）；

（2步骤④中的表格所缺数据为

⑶以M为横轴，△E为纵轴，选择合适的标度,在图2中绘出△E-M图像；

滑轮质量及滑轮与绳之间的摩擦力可忽略，求滑块与木板之间的动摩擦因数为.(保留两位有效数字).

I.D【解析】本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系，这个速度是指橡皮筋做功完毕时的速

度，而不是整个过程的平均速度，故D错误.

2.0.36,1.80,B、P之间的距离.

【解析】由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打出B点时小车的速度大小

42

VR=专=：：；：6X1()-2〃?/s=().36m/s;同理得，打出P点时小车的速度大小Vp=誓由x]()-m/s=].8()m/s漫验证

ZzZXU.UZ21Zxv.vZ

动能定理，设小车的质量为M,钩码的质量为m,则小车从B点到P点动能的变化量□&=?〃京4加味钩码的

质量远小于小车的质量时，钩码的重力近似等于小车所受的合外力，即合外力做功为W^=mghBp,所以需要测量

口

B、P之间的距离.

3.(1)B;(2)A,B;(3泗gm,号;

(4)/=k忆A=(4.5〜5.0)加2口5-2口/1质量：(5)A.

【解析】(1)打点计时器应使用交流电源,故B正确；

(2用衡摩擦力的原理是使小车的重力沿斜面方向的分力与摩擦力和其他阻力平衡，故应将长木板右端垫高来平

衡摩擦力，故A正确；此时应让打点计时器打点因为打点计时器也会有阻力，故B正确.

(3)当重物质量远小于小车质量时，实验中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=mgX2,由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度得，打B点时小车的速度，=*•

(4)由图丙可得v2随W变化的表达式为7"忆由图像可解得k=47功是能量转换的量度，所以功和能的单位是

相同的，由等式两端的物理量单位可知，左侧单位为小匚.2,右侧单位为j,所以k的单位为贮;=:所以与图像

Jkg

斜率有关的物理量应是小车的质量.

(5)重物质量确定，且完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，则小车和重物构成的系统的质量为M+m,则由牛

顿第二定律得系统加速度所箸，设小车滑行距离x时的速度为v则誓，又W=mgx,解得，=擀碗