2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第45講 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理加練半小時(shí) 教科版.docx

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第45講 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理 [方法點(diǎn)撥]　通過分析實(shí)驗(yàn)題設(shè)要明確研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程是哪一段，以及研究對(duì)象受到的合外力是“誰(shuí)”，合外力的功如何測(cè)量． 1．(2018福建三明一中模擬)如圖1所示，是探究功與物體速度變化關(guān)系的裝置．第一次由一根橡皮筋提供牽引力使小木塊在某處由靜止彈出，然后分別改用2根、3根……相同的橡皮筋，使小木塊從同樣的位置彈出. 圖1 (1)小木塊在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)受到阻力，應(yīng)將長(zhǎng)木板______(填“左”或“右”)端適當(dāng)墊高作為補(bǔ)償． (2)只用1根橡皮筋作用時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖2所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用50Hz的交流電源，則小木塊被彈出時(shí)的速度為________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 圖2 (3)下表是實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)量的幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)選取合適的物理量和單位，在圖3中作出圖像以便找到做功與小木塊動(dòng)能的關(guān)系. 橡皮筋數(shù) 做功 v v2 v3 2 2W 1.27 1.13 1.62 2.08 3 3W 1.56 1.25 2.43 3.79 4 4W 1.80 1.34 3.24 5.83 5 5W 2.01 1.42 4.05 8.15 6 6W 2.20 1.48 4.86 10.71 圖3 (4)如果本實(shí)驗(yàn)中沒有進(jìn)行第(1)步的操作，則上述所畫的圖線(　　) A．仍為原圖線　　　　　 B．向上平移 C．向下平移 D．傾斜程度會(huì)發(fā)生變化 2．為驗(yàn)證動(dòng)能定理，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)．將一長(zhǎng)直木板一端墊起，另一端側(cè)面裝一速度傳感器，讓小滑塊由靜止從木板h高處(從速度傳感器所在平面算起)自由下滑至速度傳感器時(shí)，讀出滑塊經(jīng)此處時(shí)的速度v，如圖4所示．多次改變滑塊的下滑高度h(斜面的傾角不變)，對(duì)應(yīng)的速度值記錄在表中： 圖4 下滑高度h/m 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 速度v/(ms－1) 0.633 0.895 1.100 1.265 1.414 要最簡(jiǎn)單直觀地說明此過程動(dòng)能定理是否成立，該同學(xué)建立了以h為縱軸的坐標(biāo)系，你認(rèn)為坐標(biāo)系的橫軸應(yīng)該是________，本實(shí)驗(yàn)是否需要平衡摩擦力________(填“是”或“否”)． 3．(2017山東青島二中模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合外力與速度的關(guān)系．一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，用輕繩繞過定滑輪及動(dòng)滑輪將滑塊與彈簧測(cè)力計(jì)相連．實(shí)驗(yàn)中改變動(dòng)滑輪下懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)，進(jìn)行多次測(cè)量，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，并利用速度傳感器測(cè)出從同一位置P由靜止開始釋放的滑塊經(jīng)過速度傳感器時(shí)的速度大小v，用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量m，用刻度尺測(cè)出P與速度傳感器間的距離s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，滑輪的質(zhì)量都很?。? 圖5 (1)實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量________(填“需要”或“不需要”)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量． (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v2－F圖像，下列圖像中最符合實(shí)際情況的是________． (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)已測(cè)得數(shù)據(jù)及v2－F圖像，________(填“能”或“不能”)測(cè)出滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)． 4．用如圖6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容： 圖6 (1)用天平測(cè)量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用米尺測(cè)量出兩光電門之間的距離為s. (2)在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等． (3)取下細(xì)線和砝碼盤，記下______________________(填寫相應(yīng)物理量及其符號(hào))． (4)讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB. (5)步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合＝______________，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝____________________________________________________________ (用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g)，比較W合和ΔEk的值，找出兩者之間的關(guān)系． (6)重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)～(5)步驟． (7)本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是________． A．盡量減小兩光電門間的距離s B．調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行 C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 答案精析 1．(1)左　(2)0.90 (3)如圖所示 (4)B 2．v2　否 解析　設(shè)木板與水平面間的夾角為θ，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.由動(dòng)能定理得mgh－μmgcosθ＝mv2，整理得：h＝v2.故h與v2成正比，應(yīng)以v2為橫軸．本實(shí)驗(yàn)是滑塊重力的分力與摩擦力的合力充當(dāng)合外力，使滑塊加速即可，因此不需要平衡摩擦力． 3．(1)不需要　(2)B　(3)能 解析　(1)實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，因?yàn)榛瑝K所受的拉力可由彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出． (2)由Fs－μmgs＝mv2－0可得v2＝F－2μgs，當(dāng)m、s、μ一定時(shí)，v2與F為線性關(guān)系，且v＝0時(shí)F＞0，B正確． (3)設(shè)v2－F圖像與橫軸的截距為b，則b＝μmg，得μ＝. 4．(1)0.525　(3)砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m (5)(m＋m0)gs　M()2－M()2　(7)B 解析　(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)＝5mm＋50.05mm＝5.25mm＝0.525cm. (3)在實(shí)驗(yàn)步驟(2)中，平衡了摩擦力，所以砝碼和砝碼盤的總重力大小可視為拉力，因此要記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m. (5)小車經(jīng)過兩個(gè)光電門的速度分別為：、，所以動(dòng)能的變化量為M()2－M()2，合外力做功大小為(m＋m0)gs. (7)為了減小誤差，細(xì)線要與長(zhǎng)木板平行．因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)為求合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，不是要求砝碼和砝碼盤總重力近似替代拉力，減小兩光電門間的距離不能減小實(shí)驗(yàn)誤差．故選B.