專(zhuān)題12.5探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)拉力功小動(dòng)變的關(guān)此還備點(diǎn)計(jì)器配的導(dǎo)寫(xiě)。?！久}意圖】此題考查拉力功小動(dòng)變的關(guān)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，意在考查對(duì)動(dòng)能定理的理解和實(shí)驗(yàn)探究能力。2〔2023湖南三校聯(lián)考〕某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理〞，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置，他們還找來(lái)了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、復(fù)寫(xiě)紙、細(xì)沙．要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，那么：

〔1〕你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______

〔2〕實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小根本相等，要使沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，另外，實(shí)驗(yàn)時(shí)還要______；

〔3〕在〔2〕的根底上，某同學(xué)測(cè)出滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，測(cè)出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m，讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距s，并根據(jù)紙帶算出這兩點(diǎn)速度的大小分別為v1與v2〔v1＜v2〕．那么實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：______(4)假設(shè)取v1=0，圖中符合實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)是選項(xiàng)______?！緟⒖即鸢浮俊?〕天平，刻度尺〔米尺〕．(2)平衡摩擦力〔3〕mgs=Mv22-Mv12．〔4〕C3．〔2023云南昆明適應(yīng)性檢測(cè)〕某實(shí)驗(yàn)小組用如下圖的裝置探究動(dòng)能定理，并測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取⑿′撉驈墓潭ㄜ壍纼A斜局部某處由靜止釋放，經(jīng)軌道末端水平飛出。落到鋪著白紙和復(fù)寫(xiě)紙的水平地面上，在白紙上留下點(diǎn)跡。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，小鋼球在軌道傾斜局部下滑的距離分別為L(zhǎng)、2L、3L、4L……，這樣在軌道傾斜局部合外力對(duì)小鋼球做的功就可以分別記為、2、3、4……〔1〕為了探究動(dòng)能定理，除了測(cè)量小鋼球離開(kāi)軌道后的下落高度h和水平位移s外，還需測(cè)量____A．L、2L、3L、4L……的具體數(shù)值B．軌道與小鋼球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)C．小鋼球的質(zhì)量m〔2〕請(qǐng)用上述必要的物理量寫(xiě)出探究動(dòng)能定理的關(guān)系式，W=________________；〔3〕為了減小實(shí)驗(yàn)誤差必須進(jìn)行屢次測(cè)量，在L、2L、3L、4L……處的每個(gè)釋放點(diǎn)都要讓小鋼球重復(fù)釋放屢次，在白紙上留下多個(gè)點(diǎn)跡。那么，確定在同一位置釋放的小鋼球在白紙上的平均落點(diǎn)位置的方法是_________________________________________?！?〕該實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了如下圖的圖像，那么圖像的橫坐標(biāo)表示______〔填“s〞或“〞〕，假設(shè)該圖線(xiàn)的斜率為k，那么當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=____〔用圖中相關(guān)的物理量表示〕。【參考答案】〔1〕C〔2〕〔3〕用盡可能小的圓圈住所有落點(diǎn)，圓心即為平均落點(diǎn)的位置〔4〕，〔3〕確定在同一位置釋放的小鋼球在白紙上的平均落點(diǎn)位置的方法是用盡可能小的圓圈住所有落點(diǎn)，圓心即為平均落點(diǎn)的位置?！?〕由W=可知圖像的橫坐標(biāo)表示，假設(shè)該圖線(xiàn)的斜率為k，那么k=，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=。4．(2023·河南洛陽(yáng)聯(lián)考))某同學(xué)利用如下圖的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。(1)小物塊在橡皮筋的作用下彈出，沿光滑水平桌面滑行，之后平拋落至水平地面上，落點(diǎn)記為M1；(2)在釘子上分別套上2條、3條、4條…同樣的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致，重復(fù)步驟(1)，小物塊落點(diǎn)分別記為M2、M3、M4…。(3)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。①為求出小物塊從桌面拋出時(shí)的動(dòng)能，需要測(cè)量以下物理量中的________(填正確答案標(biāo)號(hào)，g)。A．小物塊的質(zhì)量mB．橡皮筋的原長(zhǎng)xC．橡皮筋的伸長(zhǎng)量ΔxD．桌面到地面的高度hE．小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L②將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做功分別記為W1、W2、W3、…，小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)1、L2、L3、…，假設(shè)功與速度的平方成正比，那么應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、________為橫坐標(biāo)作圖，才能得到一條直線(xiàn)。③如果小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略，那么由此引起的誤差屬于________(填“偶然誤差〞或“系統(tǒng)誤差〞)?！緟⒖即鸢浮竣貯DE②L2③系統(tǒng)誤差5．(2023·湖南四市聯(lián)考)(7分)如圖是某小組驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置，在滑塊上安裝一遮光條與拉力傳感器，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上，通過(guò)定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連，光電門(mén)安裝在B處。測(cè)得滑塊(含遮光條和拉力傳感器)質(zhì)量為M、鉤碼的總質(zhì)量為m、遮光條的寬度為d，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。當(dāng)氣墊導(dǎo)軌充氣后，將滑塊在圖示A位置由靜止釋放后，拉力傳感器記錄的讀數(shù)為F，光電門(mén)記錄的時(shí)間為Δt。(1)實(shí)驗(yàn)中是否要求鉤碼總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M？________(填“是〞或“否〞)；(2)測(cè)得AB之間的距離為L(zhǎng)，那么對(duì)滑塊驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為_(kāi)_______(用以上對(duì)應(yīng)物理量的符號(hào)表示)；(3)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，可采取的方法是()A．增大AB之間的距離B．減少鉤碼的總質(zhì)量C．增大滑塊的質(zhì)量D．減少遮光條的寬度【參考答案】(1)否(2)FL＝eq\f(1,2)M(eq\f(d,Δt))2(3)AD6.在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系〞實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖甲所示)：(1)以下說(shuō)法哪一項(xiàng)為哪一項(xiàng)正確的________。(填選項(xiàng)前字母)A．平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過(guò)細(xì)線(xiàn)掛在小車(chē)上B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車(chē)質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一局部，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，那么打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)_______m/s(保存三位有效數(shù)字)?！緟⒖即鸢浮?1)C(2)0.6537．[多項(xiàng)選擇]用如下圖的裝置做“探究動(dòng)能定理〞的實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的左端適當(dāng)墊高，使小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)B．每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長(zhǎng)度要一樣C．可以通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做功的數(shù)值D．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)程中獲得的平均速度【參考答案】ABC8．(2023·武漢模擬)某同學(xué)利用如下圖的裝置“探究功與速度變化的關(guān)系〞：在木塊的左端固定一擋板，擋板上栓一輕質(zhì)彈簧，彈簧的右端固定一小物塊，物塊的上方有一很窄的遮光片，當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度為原長(zhǎng)時(shí)，物塊恰處于O點(diǎn)，O點(diǎn)的正上方有一光電門(mén)，光電門(mén)上連接計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)。彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)k(Δx)2。(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，________平衡摩擦力；________測(cè)量遮光片的寬度。(均填“需要〞或“不需要〞)(2)所有實(shí)驗(yàn)條件具備后，將小物塊向左壓縮Δx后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，記下遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t1。(3)將小物塊向左壓縮2Δx、3Δx、4Δx、…后從靜止釋放，小物塊在彈簧的作用下被彈出，分別記下遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t2、t3、t4、…。(4)將幾次實(shí)驗(yàn)中彈簧對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、…，那么W1∶W2∶W3＝________，假設(shè)以W為縱坐標(biāo)、eq\f(1,t2)為橫坐標(biāo)作圖，那么得到的圖象是________(填“一條直線(xiàn)〞或“一條曲線(xiàn)〞)。【名師答案】(1)需要不需要(4)1∶4∶9一條直線(xiàn)【名師解析】(1)由于該實(shí)驗(yàn)要求彈簧彈力做功，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力。光電門(mén)測(cè)速度的原理是用平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度v，小物塊在彈簧的作用下被彈出，記下遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t，小物塊的速度v＝eq\f(d,t)，根據(jù)功能關(guān)系可以求出需要驗(yàn)證的關(guān)系式可知：W＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(d2,2mt2)m，假設(shè)以W為縱坐標(biāo)、eq\f(1,t2)為橫坐標(biāo)作圖，那么得到的圖象是一條傾斜直線(xiàn)，即可得到合力功與速度變化的關(guān)系，所以不需要測(cè)量遮光片的寬度。(4)彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)k(Δx)2。所以幾次實(shí)驗(yàn)中彈簧對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、…，那么W1∶W2∶W3＝1∶4∶9，假設(shè)以W為縱坐標(biāo)、eq\f(1,t2)為橫坐標(biāo)作圖，那么得到的圖象是一條直線(xiàn)。9．如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系〞的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)：甲(1)為到達(dá)平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤(pán)，通過(guò)調(diào)整墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車(chē)是否做________運(yùn)動(dòng)。(2)連接細(xì)繩及托盤(pán)，放入砝碼，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車(chē)運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)所受拉力為0.2N，小車(chē)的質(zhì)量為0.2kg。乙請(qǐng)計(jì)算小車(chē)所受合力做的功W和小車(chē)動(dòng)能的變化ΔEk，補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保存至小數(shù)點(diǎn)后第四位)。O－BO－CO－DO－EO－FW/J0.04320.05720.07340.0915①ΔEk/J0.04300.05700.07340.0907②分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。(3)實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤(pán)質(zhì)量為7.7×10－3kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤(pán)中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為_(kāi)_______kg(g取9.8m/s2，結(jié)果保存至小數(shù)點(diǎn)后第三位)【參考答案】(1)勻速直線(xiàn)(或勻速)(2)①0.1115②0.1105(3)0.01510．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置來(lái)研究有關(guān)做功的問(wèn)題。(1)如圖甲所示，在保持M＞7m條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力近似等于砂和砂桶的總重力，在控制小車(chē)質(zhì)量不變的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)紙帶，交流電的頻率為50Hz。圖乙是在m＝100g、M＝1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為過(guò)程中3個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)沒(méi)有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示，那么打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的動(dòng)能Ek＝________J，從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到打B點(diǎn)時(shí)，繩的拉力對(duì)小車(chē)做的功W＝________J。(保存2位有效數(shù)字，g取9.8m/s2(2)在第(1)問(wèn)中，繩的拉力對(duì)小車(chē)做的功W大于小車(chē)獲得的動(dòng)能Ek，請(qǐng)你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因：___________________________________________________。(寫(xiě)出一種即可)【參考答案】(1)0.500.51(2)摩擦沒(méi)有完全抵消；砂與砂桶的重力大于繩的拉力(寫(xiě)出一種即可)8．(2023·濮陽(yáng)模擬)質(zhì)量為1kg的重物自由下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6V、50Hz的交流電源。如圖甲所示，紙帶上O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)打點(diǎn)的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm，重力加速度為9.8m/s2，那么(1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)速度并填入下表。計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF速度(m·s－1)(2)求出重物下落從起點(diǎn)到圖中各點(diǎn)過(guò)程中重力所做的功。計(jì)數(shù)點(diǎn)BCDEF功(J)(3)適中選擇坐標(biāo)軸，在圖乙中作出重力做的功與速度的相關(guān)量之間的關(guān)系圖。圖中縱坐標(biāo)表示________，橫坐標(biāo)表示________，由圖可得重力所做的功與____________成____________關(guān)系?！敬鸢浮?1)1.181.571.962.352．74(2)0.691.231.922.763.76(3)見(jiàn)解析圖重力做的功WG速度的平方v2速度的平方v2正比(3)如下圖。由圖可得重力所做的功與速度的平方v2成正比。11．(2023·馬鞍山模擬)某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究合力的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)，他通過(guò)成倍增加位移的方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。方法如下：將光電門(mén)固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用重物通過(guò)細(xì)線(xiàn)拉小車(chē)，保持小車(chē)(帶遮光條)和重物的質(zhì)量不變，通過(guò)改變小車(chē)釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離進(jìn)行屢次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要求小車(chē)都由靜止釋放。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，那么d＝________cm。(2)如果每次實(shí)驗(yàn)時(shí)遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t，小車(chē)到光電門(mén)的距離為s，通過(guò)描點(diǎn)作出線(xiàn)性圖象來(lái)反映合力的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系，那么所作圖象關(guān)系是________時(shí)才能符合實(shí)驗(yàn)要求。A．stB．st2C．st－1D．st－(3)以下實(shí)驗(yàn)操作中必要的是________。A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛重物時(shí)使小車(chē)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)B．必須滿(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量C．必須保證小車(chē)由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始釋放【參考答案】(1)1.075(2)D(3)C10．測(cè)量小物塊Q與平板P之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的P板的上外表BC在B點(diǎn)相切，C點(diǎn)在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度大小為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用天平稱(chēng)出物塊Q的質(zhì)量m；②測(cè)量出軌道AB的半徑R、BC的長(zhǎng)度L和CC′的長(zhǎng)度h；③將物塊Q在A點(diǎn)從靜止釋放，在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點(diǎn)D；④重復(fù)步驟③，共做10次；⑤將10個(gè)落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住，用米尺測(cè)量圓心到C′的距離s。(1)用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量表示：①物塊Q到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB＝________________________________________；②物塊Q到達(dá)