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1、第45讲 实验：探究动能定理方法点拨通过分析实验题设要明确研究对象的运动过程是哪一段，以及研究对象受到的合外力是“谁”，合外力的功如何测量1(2018福建三明一中模拟)如图1所示，是探究功与物体速度变化关系的装置第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出，然后分别改用2根、3根相同的橡皮筋，使小木块从同样的位置弹出.图1(1)小木块在运动过程中会受到阻力，应将长木板_(填“左”或“右”)端适当垫高作为补偿(2)只用1根橡皮筋作用时，打点计时器打出的纸带如图2所示打点计时器使用50Hz的交流电源，则小木块被弹出时的速度为_m/s(结果保留两位有效数字)图2(3)下表是实验过程中测量的几
2、组数据，请选取合适的物理量和单位，在图3中作出图像以便找到做功与小木块动能的关系.橡皮筋数做功vv2v322W1.271.131.622.0833W1.561.252.433.7944W1.801.343.245.8355W2.011.424.058.1566W2.201.484.8610.71图3(4)如果本实验中没有进行第(1)步的操作，则上述所画的图线()A仍为原图线B向上平移C向下平移D倾斜程度会发生变化2为验证动能定理，某同学设计了如下实验将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处(从速度传感器所在平面算起)自由下滑至速度传感器时，读出滑块经此处时的速
3、度v，如图4所示多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变)，对应的速度值记录在表中：图4下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/(ms1)0.6330.8951.1001.2651.414要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是_，本实验是否需要平衡摩擦力_(填“是”或“否”)3(2017山东青岛二中模拟)某学习小组利用如图5所示的实验装置探究合外力与速度的关系一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F
4、，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小图5(1)实验中钩码的质量_(填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量(2)根据实验数据作出v2F图像，下列图像中最符合实际情况的是_(3)根据实验已测得数据及v2F图像，_(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数4用如图6甲所示的实验装置完成“探究动能定理”的实验请补充完整下列实验步骤的相关内容：图6(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺
5、的示数如图乙所示，其读数为_cm；按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量出两光电门之间的距离为s.(2)在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等(3)取下细线和砝码盘，记下_(填写相应物理量及其符号)(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB.(5)步骤(4)中，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合_，小车动能变化量Ek_(用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g)，比较W合和Ek的值，找出两者之间的关系(6)重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复(
6、2)(5)步骤(7)本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是_A尽量减小两光电门间的距离sB调整滑轮，使细线与长木板平行C砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量答案精析1(1)左(2)0.90(3)如图所示(4)B2v2否解析设木板与水平面间的夹角为，滑块与木板间的动摩擦因数为.由动能定理得mghmgcosmv2，整理得：hv2.故h与v2成正比，应以v2为横轴本实验是滑块重力的分力与摩擦力的合力充当合外力，使滑块加速即可，因此不需要平衡摩擦力3(1)不需要(2)B(3)能解析(1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出(2)由Fsmgsmv20可
7、得v2F2gs，当m、s、一定时，v2与F为线性关系，且v0时F0，B正确(3)设v2F图像与横轴的截距为b，则bmg，得.4(1)0.525(3)砝码盘中砝码的质量m(5)(mm0)gsM()2M()2(7)B解析(1)游标卡尺读数5mm50.05mm5.25mm0.525cm.(3)在实验步骤(2)中，平衡了摩擦力，所以砝码和砝码盘的总重力大小可视为拉力，因此要记下砝码盘中砝码的质量m.(5)小车经过两个光电门的速度分别为：、，所以动能的变化量为M()2M()2，合外力做功大小为(mm0)gs.(7)为了减小误差，细线要与长木板平行因为本实验为求合力做功与动能变化的关系，不是要求砝码和砝码盘总重力近似替代拉力，减小两光电门间的距离不能减小实验误差故选B.