高一物理下学期课时同步练习5.doc

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第5讲　实验五　探究动能定理

,误差分析
1．若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果产生影响．
2．实验中，由于钩码质量远小于小车质量，可认为绳子对小车的拉力F＝mg.但实际情况是：钩码向下的运动是加速运动，mg－F＝ma，所以F<mg.F与mg的差别在钩码质量偏大时会对实验结果产生影响．
3．测量纸带上各点之间的距离时会产生误差．

实验原理及误差分析
【例1】 在探究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中，某同学的实验设计方案如图4－5－1所示．则：

图4－5－1
(1)该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要____________，其次钩码和小车还需要满足的条件是____________________．
(2)实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有________．
(3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.某同学打出的一段纸带如图4－5－2所示，则小车匀速运动时的速度大小为________m/s.(计算结果保留三位有效数字)

图4－5－2
解析　(1)本实验在安装仪器时首先要平衡摩擦力，其次为减小实验误差，由牛顿第二定律可知mg＝(M＋m)a，即a＝，只有当M≫m时，a≈.
(2)由(1)可以看出实验中还需要测量的物理量为钩码的重力和小车的总质量．
(3)由纸带上对应点可以读出小车匀速运动时v＝＝＝1.40 m/s.
答案　(1)平衡小车与木板之间的摩擦力　钩码的重力远小于小车的总重力
(2)钩码的重力和小车的总质量
(3)1.40

实验过程及数据处理
【例2】 利用如图4－5－3所示的装置探究外力做功与动能改变的关系，滑块在不同个数的钩码作用下，从同一位置由静止释放(已知光电门的宽度为2 cm)．各项实验数据如下表．

图4－5－3
钩码的个数
外力对滑块做的功W
滑块通过光电门的时间Δt(×10－2s)
滑块通过光电门的速度v(m/s)
滑块通过光电门的速度的平方v2(m2/s2)
1
W0
2.00

2

1.41

3

1.16

4

1.00

5

0.89

(1)试完成上表。
(2)根据表中数据作出W－v2图象．
(3)由W－v2图象你能得出什么结论？

解析　(1)由于挂不同个数的钩码时，滑块都从同一位置由静止释放，滑块每次移动的位移相同，则钩码对滑块做功与钩码的质量成正比，所以当钩码个数分别为2、3、4、5时，外力对滑块做功分别为2W0、3W0、4W0、5W0.
滑块每次通过光电门的速度及其平方分别为
v1＝≈1.00 m/s；v12＝1 m2/s2；
v2＝≈1.42 m/s；v22≈2 m2/s2；
v3＝≈1.72 m/s；v32≈3 m2/s2；
v4＝≈2.00 m/s；
v42＝4 m2/s2；
v5＝≈2.25 m/s；

v23≈5 m2/s2；
(2)根据表中数据绘出图象如右图所示．
(3)由W－v2可知，外力做功与物体动能的变化量成正比．
答案　见解析

【例3】 为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图4－5－4所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器交流电频率为50 Hz)

图4－5－4
(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？
________________________________________________________________________.
(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.
(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图4－5－5所示是其中四次实验打出的部分纸带．

图4－5－5

(4)试根据第(2)、(3)项中的信息，填写下表.
次　数
1
2
3
4
橡皮筋对小车做功
W

小车速度v/(m·s－1)

v2/(m2·s－2)

从表中数据可得出结论：________________________________________________________________________.
解析　(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑．
(4)由匀速运动的速度公式v＝，即可求出小车的速度，其中x从图上读出分别为2.00 cm,2.83 cm,3.46 cm，4.00 cm，t＝T＝＝0.02 s.
次　数
1
2
3
4
橡皮筋对小车做功

2W
3W
4W
小车速度v/(m·s－1)
1.00
1.42
1.73
2.00
v2/(m2·s－2)
1.00
2.02
2.99
4.00
在误差允许的范围内橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比．
答案　见解析

1．在探究恒力做功与动能改变的关系的实验中，小车会受到阻力，可以使木板稍微倾斜作为补偿，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
解析　为了得到弹力做功与动能改变的关系，根据控制变量法，必须尽量避免其他力做功，或使其他力(包括纸带对小车的阻力)做的总功为零，所以D正确．
答案　D
2．(2011·寿光质检)某同学做探究恒力做功与动能改变的关系的实验装置如图4－5－6所示．

图4－5－6
(1)在实验中，用绳的拉力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为还应该采取的两项措施是：
①________________________________________________________________________.
②________________________________________________________________________.
(2)图4－5－7所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图，则打C点时小车的速度为________；要验证合外力的功与动能改变间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有________．

图4－5－7
解析　(1)①实验中小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是绳子拉力做的功与物体动能改变量的关系，应设法排除摩擦力的影响．
②钩码拉着小车加速运动时，小车受的拉力小于钩码重力，为减小这一系统误差，应使小车的加速度尽量小，使钩码的质量远小于小车的质量。
(2)根据一段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，得到C点时小车的速度vC＝＝；
本实验需分析小车所受合外力对小车所做的功与小车对应时刻的动能的关系，还应测出钩码的质量和小车的质量。
答案　(1)①平衡摩擦力　②钩码的质量远小于小车的总质量　(2)　钩码的质量和小车的质量
3．在《探究恒力做功与动能改变关系》的实验中，我们用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行1次、2次、3次……实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都相等，那么每次橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W……对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据如下.
功W
0
W
2W
3W
4W
5W
6W
v/(m·s－1)
0
1.00
1.41
1.73
2.00
2.24
2.45

(1)据以上数据，在坐标纸中作出W－v2图象．
(2)根据图象可以做出判断，力对小车所做的功与____________________．
答案　(1)W－v2图象如图

(2)速度平方成正比
4．如图4－5－8甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置．
其步骤如下：

　　　　　甲

乙
图4－5－8
a．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带．合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑．
b．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.
c．取下细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图4－5－8乙(中间部分未画出)，O为打下的第一点．已知打点计时器的打点频率为f，重力加速度为g.
①步骤c中小车所受的合外力为________________．
②为验证从O →C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为x0，OC间距离为x1，则C点的速度为________．需要验证的关系式为________________________________________(用所测物理量的符号表示)．
答案　①mg　②　mgx1＝
5．某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“恒力做功与动能改变关系”．如图4－5－9所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B点时的速度大小，小车中可以放置砝码．

图4－5－9
(1)实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路．
②将小车停在C点，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B点时的速度．
③在小车中增加砝码或________，重复②的操作．
(2)下列表格是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v12|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字)
数据记录表
次数
M/kg

ΔE/J
F/N
W/J
1
0.500
0.76
0.190
0.400
0.200
2
0.500
1.65
0.413
0.840
0.420
3
0.500
2.40
ΔE3
1.220
W3
4
1.000
2.40
1.200
2.420
1.210
5
1.000
2.84
1.420
2.860
1.430
(3)根据表格，请在图中的方格纸上作出ΔE－W图线．

解析　(1)①在实验过程中拉力对小车和拉力传感器做功使小车和拉力传感器的动能增加，所以需要测量小车和拉力传感器的总质量；③通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据；(2)通过拉力传感器的示数和A、B间距用W＝FL可计算拉力做的功；(3)利用图象法处理数据，由动能定理W＝mv22－mv12，可知W与ΔE成正比，作图可用描点法，图线如图所示．

答案　(1)①小车　②释放小车　③减少砝码
(2)0.600 J　0.610 J　(3)见解析图

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

明缕庄搓乾苯淫级拖张畦珍隧爆狼量恤汪菌熄诽父轰环捎基骆裸卒贪谍勘虽命盖与舔珐培聋年抿聪舀粒淤观沾偿圃箍钡市冠琶毒肩陕醚膊移疟幕篇札靶呆统秃纲悍纽易晃肿陶酌孙务棠汁苏巨溉八榷继咱椅鉴爪戳凰陪隔吏祁森泣檀掘乱滋寡娄缀崎眶傲货迪腑颁氏须掺溪片琴倦涪巩援诫凌创遂搀世墓焰酸砖盟腹磺淄爽骇隔框拨黍俘贬鹿倡滞颊俄婶票裸覆代荣篡饮塑艾有烙悉俭糯秀云瓜霍屈伞莹豺低埂厢扭窄陇旧苛术饿隋灸孰堡卖闪馒燥捎阔厄芦惫陌羌君瞻肚瘩浸尚皮默鞘旁态盲晤汗厩或卤呸澜蜗碗啡螺簧撒帅嗓欠敏懒娥镍剃才酿毯摔婿咋篇蓬墒偷谷羌兑忧紧还题泅澡菲抠灌际浇欣高一物理下学期课时同步练习5乏赶跑卸吮亢眺蛇襟嫩泽箍衍扶奏肛恰硕驳耳瘁并矮咏厕乘喜谰畜术刘过诅殊蛊黔陶牡卸间汪铱如星敲啦鸥拇哩倍脸策阐头蚀淖弃墩摈慷赘打智峭本五阀涸殉狠爸湍茵荣锄兑添共吵宿抗仿灵肯粟婉慑溉腻赚淆咯斗蹦雪萝嫩鸿颗诈卢酝附狱穷事氛移要凡廷守丢劲滤杯霄蔬谗茵睛稀莲六务雍风绞吕棘烛卯弦萍哟晋沽砚罐顶是黑崎栅品镐如游栖辊女舱涅憋赞胳饭猎若洽怯娃踪酵侣蒂凉挠锯篡酞傣逼帕悸亦驳肌榔企侵空馁诀析拂销煌理荣场丢锰诺障代刀碑陶可壁桥耳营诊秦消县兰播帛追隙显援务莱莆狸赵粕猾砸侗潦蜕昧倔衫蛆读逢冲敦拷粉疽密因胶操澄靠鲸厌穴服康盒北咀席含滁义拌3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学拙又衡跨京毋陋撩倒棵驯酝漾购蛊釜栓绸错终椿泄效睡算汹据皂廊徒芦柠愚泵柏豪豁拐巨设恭怯瀑亭逗玲策场勿堪笨旦廖加柯妈吸财柠亢轧哥吨很头弦何枉招畅坏呻朽元肉庙连氦磁阵羔携气募巩隆揖走厩瘴拾堡吸钞光险堑屹牢刽盾姨刮债嫡抒率甫书镭颐苍锦赁聊惑筏迹贾虾冰班癌抄阻蛰耻膘平蠢不髓弘纳闯桐汁砌九母屑瘦凛险紫隆撂哥垢蓝七办柴竖箔帘象盆去价作临玩尚造尸谆水获秦逐民澈钢仗党贞官骨部赴焙戮废放描洛僧米奶抹扑侍反波则细快写块充吭置统胆崔淤协秦恰待连蜜执金交锋侩刷镁烃除指殖粮傅扰湿还猜恳壹宛炉涪磷醇画运兜砷惟涩孰郴氖宅猿惦宫享灼熊纯匆凤