第五章 实验五　探究动能定理-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

实验五　探究动能定理 授课提示：对应学生用书第143页 授课提示：对应学生用书第144页 热点一　教材原型实验 　实验原理与操作 1．实验原理与操作的三个环节 (1)平衡摩擦力 本实验要测量合力对小车做的功，通过平衡摩擦力，使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功。 (2)功的测量 本实验没有直接测量功的数值，通过改变橡皮筋条数加倍改变弹力做功，为保证橡皮筋对小车做的功与橡皮筋的条数成正比，必须使小车从同一位置由静止释放，使每次橡皮筋的伸长量相同。 (3)小车获得的速度 本实验要测量的速度是橡皮筋做功结束时的速度，即小车做匀速运动的速度，应选用纸带上打点均匀的部分。 2．实验操作时需要注意的三个问题 (1)平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。 (2)选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的点。 (3)橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同时，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。 　“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W、…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测出。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的一端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力 C．每次实验小车必须从同一位置由静止释放 D．实验中要先接通打点计时器的电源再释放小车 (2)如图给出了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＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm＝________m/s。 [解析]　(1)为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的一端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动，故A项正确；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，故B项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止释放，这样每根橡皮筋做的功才一样，故C项正确；使用打点计时器都必须先接通电源再释放小车，故D项正确。 (2)小车获得的最大速度vm＝＝ m/s＝0.81 m/s。 [答案]　(1)ACD　(2)0.81 　数据处理与误差分析 1．数据处理 (1)求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则v＝。 (2)实验数据处理：以一根橡皮筋做的功W为单位，在坐标纸上画出Wv和Wv2图象，根据图象得出W∝v2。 2．误差主要因素 (1)由于橡皮筋的差异，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。 (2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大。 (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。 　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，打点计时器的工作频率为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 AB＝3.50 cm、BC＝3.80 cm、CD＝DE＝EF＝FG＝GH＝4.00 cm，则小车匀速运动的速度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的关系图象如图丙所示，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)改变橡皮筋的条数，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，将一条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丁所示，造成这一偏差的原因是____________________________________________。 丁 [解析]　(1)小车向右边弹出，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＝vn(n＝2，3，4，…)的图象吻合，故选项C、D正确。