考点16 实验：探究动能定理 验证机械能守恒定律-【金版教程】2023高考物理一轮总复习首选用卷课件PPT（老高考）

考点16 实验:探究动能定理　验证机械能守恒定律 [题组一　基础与经典题] 1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲。当小车在1条橡皮筋的作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2次、第3次……实验中橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。(填选项字母) A．打点计时器可以用干电池供电 B．必须平衡摩擦力 C．每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出 D．可以选用规格不相同的橡皮筋 BC (2)图乙为某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.60 cm，BC＝1.62 cm，CD＝1.64 cm，DE＝1.64 cm；已知相邻两点打点的时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm＝________ m/s。(结果保留两位有效数字) 0.82　 解析 解析　(1)电磁打点计时器使用的是低压交流电源，故A错误；为了保证小车的动能变化量等于橡皮筋做的功，必须平衡摩擦力，故B正确；根据实验原理可知，每次实验，小车必须从同一位置由静止弹出，故C正确；根据实验原理可知，橡皮筋必须是相同的，故D错误。 2．某实验小组用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)某同学按照正确操作得到纸带如图2所示，其中O是起始点，M、N、P为从合适位置开始选取的连续点中的三个点，打点频率为50 Hz，该同学用毫米刻度尺测量O到M、N、P各点的距离，并记录在图中，重物的质量为m＝0.1 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2。根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律较为简便。 N (2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量为ΔEp＝________ J，其动能的增加量为ΔEk＝________ J。(结果保留三位有效数字) (3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及重物下落的高度x，则以v2为纵轴、x为横轴画出的图象是下图中的________。 0.185　 0.184　 C　 解析 [题组二　高考真题] 3．(2020·全国卷Ⅲ)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0.02 s，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vB＝________ m/s，打出P点时小车的速度大小vP＝________ m/s。(结果均保留2位小数) 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________________。 B、P之间的距离　 1.80 0.36 解析 4．(2021·河北高考)某同学利用图1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：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50 g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200 g，其上可放钩码)、刻度尺。当地重力加速度为9.80 m/s2。实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为50.00 cm，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ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示： M/kg 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 ΔEk/J 0.587 0.490 0.392 0.294 0.195 ΔE/J 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： (1)实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________； 0.588 0.980　 (3)若M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出ΔE­M图像；若忽略轻细绳与滑轮之间的摩擦力做功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为_____________________ (保留两位有效数字)。 0.40(0.38～0.42均可) 解析 解析　 (1)滑块通过光电门1、2的过程，轻细绳所悬挂钩码下降的高度为L＝5