实验8探究做功与动能变化的关系—6年高考物理实验题分项解析

实验8探究力做功与动能变化的关系（动能定理）（解析版） 第1题. 2020全国3卷第9题 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_________。 【答案】 (1). 0.36 (2). 1.80 (3). B、P之间的距离 【解析】[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度 [3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以需要测量对应的B、P之间的距离。 第2题. 2019年高考江苏省物理卷第10题.（8分） 某兴趣小组用如图10-1所示的装置验证动能定理 （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_______(选填“A”或“B”) (2)保持长木板水平，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，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为，此时摩擦力的影响已经得到消除。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______(选填“甲”或“乙”)。 （3）消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码，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，其中一段如题10-2图所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度=______m/s. （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算出。砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g.实验中，小车的质量应(选填“远大于”、“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力的功可用算出。多次测量，若W与均基本相等则验证了动能定理。 【答案】（1）B（2）乙（3）0.31（0.30~0.33都算对）（4）远大于 【解析】用刻度尺测出A两边的两点间的距离为，则速度。 这是江苏省物理卷要求用刻度尺直接测量试卷上的实际长度了，所以老师一再要求学生高考时带齐文具包括刻度尺、三角板、量角器、圆规等，就有学生不以为然，果然吃亏。不听老人言吃亏在眼前嘛! 第3题.2017年北京21题．（18分） 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v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做出如图3所示的v2–W图像。由此图像可得v2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_________。 （5）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4中正确反映v2–W关系的是______________。 【解析】（4）图象的截距为，斜率为，所以v2随W变化的表达式为。根据动能定理，得，所以图象的斜率是；从单位分析，斜率k的单位是，与图线斜率有关的物理量应是小车质量的倒数。 （5）若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则根据 和，m表示重物质量，M表示小车质量，则， 当重物质量满足远小于小车质量的条件时，动能定理为，即，