第5章 实验5 探究动能定理(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　探究动能定理 教材原型实验　 1．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图1中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。 图1 (1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、________(填测量工具)和______(选填“交流”或“直流”)电源。 (2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是(　　) A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 (3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是(　　) A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态 C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线 (4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图2中纸带的________部分进行测量。 图2 [解析]　(1)(2)略。 (3)若木板水平放置，则未平衡摩擦力。小车速度最大时，也就是加速度为零的时刻，即橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的摩擦力的时刻，此时橡皮筋处于伸长状态，小车还未到两个铁钉的连线处，B正确。 (4)应该选用纸带上小车做匀速运动的部分进行测量，此时小车的速度最大，即GK部分。 [答案]　(1)刻度尺　交流　(2)D　(3)B　(4)GK 2．某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系。小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50 Hz。 甲 乙　　　　　　　　　丙 (1)为了消除小车运动过程中所受摩擦力的影响，调整时应将木板________(选填“左”或“右”)端适当垫高以平衡摩擦力。 (2)实验中，某同学打出的一段纸带如图乙所示，相邻两计时点间距离依次为＝3.50 cm、＝3.80 cm、＝＝＝＝＝4.00 cm，则匀速运动的速度v＝________m/s。 (3)根据多次测量的数据，画出橡皮筋对小车做功W与小车匀速运动的速度v的关系如图丙所示，根据图线形状猜想，W与v的关系可能为________。 A．W∝ B．W∝v－1 C．W∝v2 D．W∝v3 (4)改变橡皮筋的根数，若实验中的所有操作和数据处理均无错误，则绘出的图线(图中Δv2＝v2－0，将一根橡皮筋对小车做的功记为1)应为过原点的一条直线，但根据实验结果得到的图线如图所示，造成这一偏差的原因是_________________________。 [解析]　(1)小车是向右边弹出，平衡摩擦力时应该将左端垫高使重力沿斜面向下的分力与沿斜面向上的摩擦力平衡。 (2)由题目给的数据可知小车从C点到H点做匀速运动，则v＝＝2 m/s。 (3)图丙中图线的形状与函数y＝xn(n＝2,3,4，…)的图象吻合，故选项C、D正确。 (4)从图象截距可看出合外力不做功时，小车仍然会有速度，这表明平衡摩擦力过度。 [答案]　(1)左　(2)2　(3)CD　(4)平衡摩擦力过度 拓展创新实验　 　实验器材创新 [典例1]　(2022·四川绵阳一模)用如图甲所示装置完成“探究动能定理”的实验。 (1)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正确的操作方法是：把长木板右端垫高，________(选填选项前字母)，若小车能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。 甲 A．在不挂重物且计时器打点的情况下，由静止释放小车 B．在挂上重物且计时器打点的情况下，由静止释放小车 C．在不挂重物且计时器打点的情况下，轻推小车 D．在挂上重物且计时器打点的情况下，轻推小车 (2)挂上质量m＝50 g的重物，接通电源，由静止释放质量M＝540 g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，相邻计数点间有1个计时点(未画出)，打点频率为50 Hz。如图乙所示，测得A、B、C到O点的距离分别为x1＝60.87 cm、x2＝65.10 cm、x3＝69.48 cm。认为小车所受的拉力大小为mg，取g＝9.8 m/s2。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝________J，小车增加的动能ΔEkB＝________J。在误差允许范围内，得到合外力做的功与物体动能增加量相等。(结果均保留3位有效数字) 乙 (3)经过更多组数据计算发现，拉力对小车做的功W始终略大于小车动能增加量ΔEk，其原因可能是_