2021高一物理-4.4.2-研究合外力做功和动能变化的关系-每课一练1(教科版必修2).docx

第2课时　争辩合外力做功和动能变化的关系
一、选择题
1．在利用自由落体运动“探究物体做功与动能变化的关系”的试验中，下列物理量需要用工具直接测量的有(　　)
A．重锤的质量
B．重力加速度
C．重锤下落的高度
D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度
2．在做“探究物体做功与动能变化的关系”的试验中，发觉重力做的功总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的缘由是(　　)
A．选用的重锤质量过大
B．选用的重锤质量过小
C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D．试验时操作不精细，试验数据测量不精确     
二、非选择题
3．在“探究物体做功与动能变化的关系”的试验中，试验装置已安装完毕，请完成如下试验操作：
(1)将纸带穿过打点计时器的________，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触．
(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从________状态开头释放，计时器在纸带上打出一系列的点．
(3)更换纸带重复进行四次试验，从打出的几条纸带中选择第1、2点距离接近________mm、并且点迹清楚的纸带进行下面的测量．
(4)取纸带上的第1个点记为O，在第1个点后距离较远处任意选取一点P，记P点为n，用刻度尺测出________的距离h.
(5)打点计时器工作电源频率为50 Hz，则打点间隔时间为________s．依据公式________计算出P点的速度v.
(6)由上面的h和v分别计算________和________，看两者________．
(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)、(5)、(6)．
4．在利用打点计时器探究“物体做功与动能变化的关系”的试验中，假如纸带上前面几点比较密集，不够清楚，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清楚的纸带，同样可以验证，如图1所示，取O点为起始点，各点间的间距已量出并标在纸带上，所用沟通电的频率为50 Hz，重物的质量为m kg.

图1
(1)打A点时，重物下落速度为vA＝________，重物动能EkA________.
(2)打F点时，重物下落速度为vF＝________，重物动能EkF＝________
(3)打点计时器自打下A点开头到打出F点，重物重力做的功为______，动能的增加量为________．
(4)依据纸带供应的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出A点到打出F点的过程中，得到的结论是_____________________________________________
________________________________________________________________________.
5．质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的沟通电源，如图2所示，纸带上O点为重物自由下落时打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度为9.8 m/s2，则

图2

图3

(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表．

计数点
B
C
D
E
F
速度(m·s－1)

(2)求出物体下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功.
计数点
B
C
D
E
F
功(J)

(3)适当选择坐标轴，在图3中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图．
图中纵坐标表示____________，横坐标表示____________，由图可得重力所做的功与____________成________关系．

第2课时　争辩合外力做功和动能变化的关系
1．C　2.C
3．(1)限位孔并在复写纸下面经过
(2)静止　(3)2　(4)O点到P点
(5)0.02　
(6)重锤重力做的功WG＝mgh　重锤动能增加量ΔEk＝mv2　是否近似相等
解析　为了在纸带上留下清楚的点，(1)中应填“限位孔并在复写纸下面经过”；在数据处理中需测量物体的下落高度，所以必需保证物体(纸带)从“静止”状态开头释放；开头下落的前两个点间距离应满足Δh＝gT2＝×10 m/s2×(0.02 s)2＝2 mm.所以(3)中应填“2”；在计算下落过程中外力做功时需找到下落高度，即应测出O点到P点的距离h；由于沟通电源的频率为50 Hz，则打点间隔为 s即0.02 s，测P点速度时，应依据匀变速运动中某段时间的平均速度即为中间时刻的瞬时速度，即v＝求得；在验证时应计算出外力的功即重力做功mgh和下落对应高度获得的动能mv2，然后看二者在误差允许范围内是否相等．
4．(1)1.30 m/s　0.85m J
(2)2.28 m/s　2.60m J
(3)1.75m J　1.75m J
(4)见解析
解析　本题考查试验数据的处理问题．重物在各点的速度可由前后相邻的两段时间内的平均速度计算，再由Ek＝mv2计算出其动能；测出相对应的物体下落的高度h，便可求出重力的功，然后比较，便可得出本试验的结论．
(1)vA＝＝ m/s＝1.30 m/s
EkA＝mv＝m×1.32 J＝0.85 m J.
(2)vF＝＝ m/s＝2.28 m/s
EkF＝mv＝m×2.282 J＝2.60m J.
(3)WG＝mghAF＝m×9.8×(2.79＋3.19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2J≈1.75m J.
ΔEk＝EkF－EkA＝2.60 m J－0.85m J＝1.75m J
(4)由于在试验误差范围内WG＝ΔEk，即重力做的功等于物体动能的变化．
5．(1)1.18　1.57　1.96　2.35　2.74
(2)0.69　1.23　1.92　2.76　3.76
(3)如下图所示

重力做的功WG　速度的平方v2　速度的平方v2　正比
解析　(1)各点速度由公式v＝＝，求出
vB＝＝ m/s≈1.18 m/s
同理vC≈1.57 m/s，vD≈1.96 m/s，vE≈2.35 m/s，vF≈2.74 m/s
(2)重力做的功由W＝mgΔx求出
WB＝mg＝1×9.8×70.6×10－3 J≈0.69 J
同理WC≈1.23 J，WD≈1.92 J，WE≈2.76 J，WF≈3.76 J