創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課探究動(dòng)能定理

HUANGXINSHIYANKE

實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)

一、基本實(shí)驗(yàn)要求

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系.

(2)通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系.

2.實(shí)驗(yàn)原理

(1)改變功的大小：采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用1條、2條、3條…規(guī)格同樣的橡皮筋

將小車(chē)?yán)酵晃恢糜伸o止釋放，橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功依次為W、2W、3W…

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

紙帶小車(chē)

(2)確定速度的大?。盒≤?chē)獲得的速度?？梢杂杉垘Ш痛螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方

法測(cè)出.

(3)尋找功與速度變化的關(guān)系：以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo)，小車(chē)獲得的速度。

為橫坐標(biāo)，作出或圖象.分析圖象，得出橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功與小車(chē)獲得

的速度的定量關(guān)系.

3.實(shí)驗(yàn)器材

小車(chē)(前面帶小鉤)、長(zhǎng)木板(在兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、學(xué)

生電源、導(dǎo)線(xiàn)(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、5條同規(guī)格的橡皮筋及毫米刻度尺.

4.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)儀器安裝：

①按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器安裝好.

②平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置,

直至小車(chē)上不掛橡皮筋時(shí)，輕推小車(chē)，紙帶打出的點(diǎn)間距均勻，即小車(chē)能勻速運(yùn)動(dòng)為止.

(2)測(cè)量與記錄：

①先用1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車(chē)獲得的速度。1,設(shè)此時(shí)橡皮筋

對(duì)小車(chē)做的功為卬，將這一組數(shù)據(jù)記入表格.

②用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做

的功為2W,測(cè)出小車(chē)獲得的速度⑦，將數(shù)據(jù)記入表格.

③用3條、4條……橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格.

二、規(guī)律方法總結(jié)

1.數(shù)據(jù)處理

(1)求速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶，利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離，如

紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離無(wú)，則。=務(wù)其中T為打點(diǎn)周期).

(2)記數(shù)據(jù):

計(jì)算W、2M3W、…時(shí)對(duì)應(yīng)"、"的數(shù)值，填入表格.

W2W3W4W5W

V

V2

(3)作圖象：在坐標(biāo)紙上分別作出和W-4圖線(xiàn)，從中找出功與速度變化的關(guān)系.

(4)得結(jié)論：從圖象分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系為W84.

2.誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法

橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不同選擇規(guī)格相同的橡皮筋

摩擦力做功平衡摩擦力適當(dāng)

小車(chē)速度的測(cè)量誤差多次測(cè)量X,求平均值

3.注意事項(xiàng)

(1)平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車(chē)的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡.方

法：使小車(chē)?yán)垘蛩龠\(yùn)動(dòng).

(2)測(cè)小車(chē)速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，即選小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)的部分.

(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的.力對(duì)小車(chē)做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算

出具體數(shù)值.

(4)小車(chē)質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些.

命題點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作

EE某學(xué)習(xí)小組做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)，圖甲中小車(chē)是在1條橡皮筋作用下彈

出，沿木板滑行，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W.當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡皮筋并

在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致.每次

實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出.

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

紙帶小車(chē)

)0.430.680.901.071.211.281.3013.0

(1)除了圖甲中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)、(填測(cè)量工具)和

(選填“交流”或“直流”)電源.

(2)實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦阻力，則下面

操作正確的是.

A.放開(kāi)小車(chē)，能夠自由下滑即可

B.放開(kāi)小車(chē)，能夠勻速下滑即可

C.放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可

D.放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可

(3)若木板水平放置，小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所

處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置，下列說(shuō)法正確的是.

A.橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)

B.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)

C.小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn)處

D.小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn)

(4)(多選)下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是.

A.長(zhǎng)木板上有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端要適當(dāng)墊高，以平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦力

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車(chē)做功的具體值

C.實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要完全相同

D.應(yīng)先接通電源，再讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出

(5)在正確操作的情況下，該小組某次所打的紙帶如圖乙所示.為了測(cè)量橡皮筋做功后小

車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶上的(填「或”A。)段進(jìn)行測(cè)量；若使用的交流電

的頻率為50Hz,則小車(chē)最終獲得的速度是m/s.

解析：(1)為測(cè)量小車(chē)獲得的速度，需要用刻度尺來(lái)測(cè)量紙帶上點(diǎn)和點(diǎn)之間的距離；打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器必須使用交流電源.

(2)平衡摩擦力時(shí)，也要平衡紙帶與限位孔之間的摩擦力.根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)，小車(chē)做

勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)即平衡了摩擦力.

(3)若木板水平放置，則未平衡摩擦力.小車(chē)速度最大時(shí)，也就是加速度為零的時(shí)刻，即

橡皮筋對(duì)小車(chē)的彈力等于小車(chē)受到的摩擦力的時(shí)刻，此時(shí)橡皮筋處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，小車(chē)還未到

兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(xiàn)處，B正確.

(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于小車(chē)與木板間有摩擦，需將長(zhǎng)木板上有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，平

衡摩擦力，故A正確；橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功不需計(jì)算出具體數(shù)值，而是通過(guò)改變橡皮筋的條

數(shù)的方法來(lái)改變功，為了讓橡皮筋的功有倍數(shù)關(guān)系就要求將每條橡皮筋拉到同一位置處，故

B、C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，再釋放小車(chē)，故D正確.

(5)為了測(cè)量橡皮筋做功后小車(chē)獲得的速度，要測(cè)量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡均勻的部分,

即BC段,小車(chē)的最終速度—m/s=0.65m/s.

答案：(1)刻度尺交流(2)D(3)B

(4)AD(5)BC0.65

［題組突破］

1.為了探究功與速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖所示的器材，讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈

出后沿木板滑行，請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題.(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz)

(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取的措施為.

(2)當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…并起來(lái)進(jìn)行第1次、第2次、第3次…

實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致，我們把第1次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車(chē)做的

功記為W.

由于橡皮筋對(duì)小車(chē)做功而使小車(chē)獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，如圖所示是

其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶.

第1次［―結(jié)6咯oq,嗎伶嗎刊廿吧

，第7次仔.嗎?.722.84［一2.831白阻【?.83

3次*?”]?.20/.3.46[?.46」＜3.46尸13.46j

第4次[?.50口3￡0一[3.95:4.00[4.00j.4.00"

試根據(jù)以上信息，填寫(xiě)下表

橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功

小車(chē)速度v/(ni'S~1

222

v/(m'S~r'

從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：.

解析：(1)為了消除摩擦力，應(yīng)將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小?chē)

在不接橡皮筋時(shí)緩慢勻速下滑.

(2)由勻速運(yùn)動(dòng)的速度公式。=也可求出小車(chē)的速度，其中x可從題圖中讀出，分別為

2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm,交流電頻率為50Hz,故T=0.02s.

次數(shù)1234

橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功W2W3W4W

小車(chē)速度0/(mf-1)1.001.421.732.00

^2(m2-s2)1.002.022.994.00

在誤差允許的范圍內(nèi)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度的平方成正比.

答案：見(jiàn)解析

2.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中,

該小組同學(xué)把沙和沙桶的總重力當(dāng)作小車(chē)受到的合外力.

(1)(多選)為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小，在實(shí)驗(yàn)操作中，下列做法必要的是.

A.實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作

B.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要先釋放小車(chē)，后接通電源

C.在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近越好

D.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量

(2)除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外，還需要的測(cè)量?jī)x器有、.

(3)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、8兩點(diǎn)來(lái)探究功與速度變化的關(guān)

系.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén),重力加速度為g.圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測(cè)量的物理量，另

外，小車(chē)的質(zhì)量為沙和沙桶的總質(zhì)量為利請(qǐng)你把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達(dá)出

來(lái)：.

V----------X------------A

解析：(1)實(shí)驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作，以保證小車(chē)所受合外力恰好是細(xì)線(xiàn)的

拉力，故A正確；實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，若先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車(chē)運(yùn)動(dòng)較快,

可能打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故B錯(cuò)誤；在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，

所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近，測(cè)量誤差越大，故C錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要保證沙和沙桶的總

質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，這樣才能使得沙和沙桶的總重力近似等于細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力，故D

正確.

(2)本題的實(shí)驗(yàn)原理是驗(yàn)證沙桶和沙的重力做的功等于小車(chē)動(dòng)能的增加量，所以要測(cè)沙和

沙桶的總質(zhì)量、小車(chē)的質(zhì)量，還要測(cè)紙帶上各點(diǎn)的距離來(lái)求速度，所以所需的器材還應(yīng)有天

平和刻度尺.

(3)小車(chē)在A點(diǎn)的速度為5=部,在B點(diǎn)的速度為。2=點(diǎn),所以動(dòng)能變化量△&=權(quán)例3—

界。仁義?),而沙和沙桶的總重力做的功為WG=mgx,要探究的“功與速度變化的關(guān)

M（X2~X1）

系”用表達(dá)式表示為mgx=

32T2

答案：(1)AD(2)天平刻度尺

⑶像=配押

命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析

甌可利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系.小車(chē)的質(zhì)量

為M=200.0g,鉤碼的質(zhì)量為機(jī)=10.0g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電.

(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車(chē)觀察

到.

(2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示.選擇某一點(diǎn)為。，依次每隔4個(gè)

計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Ax,記錄在紙帶上.計(jì)算打出各計(jì)

數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度。，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車(chē)的速度5=m/s.

601234567>

Q2.062.502.983.423.894.354.81,

(單位：cm)

圖2

(3)將鉤碼的重力視為小車(chē)受到的拉力，取g=9.80m/s2,利用算出拉力對(duì)小車(chē)

做的功W.利用&算出小車(chē)動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量公民.計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表.

WZX10-3J2.452.923.353.814.26

△Ek/XIO-j2.312.733.123.614.00

請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3中作出AEk-W圖象.

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，△隊(duì)總是略小于W.某同學(xué)猜想是由于小車(chē)所受拉力小于鉤碼重力造成

的.用題中小車(chē)和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車(chē)受到的實(shí)際拉力F=N.

解析：(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車(chē)，小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，

表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響.

(2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車(chē)的速度

(2.06+2.50)X10^

vi-----------Q2-----------m/s=0.228m/s.

(3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，如圖所示：

A￡k/x10為

2.0,⑺..................1??????IlI?III——?

2.02.53.03.54.04.5

(4)對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得。=譚一，則小車(chē)受到的實(shí)際拉力尸=詼=瞿處

M+mM+m

0.2X0.01X9.8

N=0.093N.

0.2+0.01

答案：(1)小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228

(3)見(jiàn)解析圖(4)0.093

［題組突破］

3.(2020.全國(guó)卷III)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理.調(diào)整木板的傾角平衡摩擦

阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)并打出紙帶.某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)

如圖(b)所示.

已知打出圖(b)中相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中可以得到，打出8

點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小Vb=m/s,打出P點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小vP=m/s.(結(jié)果

均保留2位小數(shù))

若要驗(yàn)證動(dòng)能定理，除了需測(cè)量鉤碼的質(zhì)量和小車(chē)的質(zhì)量外，還需要從圖(b)給出的數(shù)據(jù)

中求得的物理量為

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車(chē)

單位:cm

50.66------

——54.20

----------------------------57.86------------------------------?

圖出)

解析：紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用相鄰兩點(diǎn)間的平均速度來(lái)替代.

(4.00—2.56)X10、

VB=----------QQ^----------m/s=0.36m/s

(57.86—50.66)X10-2

Vp=-----------QQ4-----------m/s=1.80m/s

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理Fx=%i〃一品。系需測(cè)量的物理量有鉤碼的質(zhì)量，小車(chē)的質(zhì)量，氏尸之

間的距離和8、P點(diǎn)的速度.

答案：0.361.80B、尸之間的距離

4.某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系.小車(chē)在橡皮筋的作用下

彈出后，沿木板滑行，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

橡皮筋

48COEFGH

(1)為了消除小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力的影響，調(diào)整時(shí)應(yīng)將木板(選填“左”或

“右”)端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力.

(2)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)打出的一段紙帶如圖乙所示，相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)間距離依次為三萬(wàn)=3.50

cm、BC=3.80cm、CD—DE—EF—FG—GH=4.00cm,則勻速運(yùn)動(dòng)的速度v—

(3)(多選)根據(jù)多次測(cè)量的數(shù)據(jù)，畫(huà)出橡皮筋對(duì)小車(chē)做功W與小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的速度。的關(guān)

系如圖丙所示，根據(jù)圖線(xiàn)形狀猜想，W與。的關(guān)系可能為.

B.WRi

C.W^v2D.W^v3

(4)改變橡皮筋的根數(shù)，若實(shí)驗(yàn)中的所有操作和數(shù)據(jù)處理均無(wú)錯(cuò)誤，則繪出的圖線(xiàn)(圖中

0,將一根橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為1)應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)，但根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得

到的圖線(xiàn)如圖丁所示，造成這一偏差的原因是.

解析：(1)小車(chē)是向右邊彈出，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)該將左端墊高使重力沿斜面向下的分力與

沿斜面向上的摩擦力平衡.

~CH

(2)由題目給的數(shù)據(jù)可知小車(chē)從C點(diǎn)到8點(diǎn)做勻速運(yùn)動(dòng)，則o=、==2m/s.

(3)圖丙中圖線(xiàn)的形狀與函數(shù)y=/(〃=2,3,4…)的圖象吻合，故選項(xiàng)C、D正確.

(4)從圖象截距可看出合外力不做功時(shí)，小車(chē)仍然會(huì)有速度，這表明平衡摩擦力過(guò)度.

答案：(1)左(2)2(3)CD(4)平衡摩擦力過(guò)度

命題點(diǎn)三創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新

拉力傳單器速度傳感器

1.小球由。點(diǎn)平拋的初速度由下落高度y和

水平位移x通過(guò)計(jì)算得到.

1.運(yùn)用鉤碼下落確定外力對(duì)小車(chē)所做的功，

.小球由不同高度下滑，平拋的水平位移不

由紙帶求某過(guò)程中小車(chē)動(dòng)能的變化.2

同，作出對(duì)應(yīng)關(guān)系圖線(xiàn)(直線(xiàn)).

2.利用傳感器記錄小車(chē)所受拉力和運(yùn)動(dòng)速度.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新

物塊

光電門(mén)2光電Q二遮光條

氣型導(dǎo)軌3工滑短:六一

一上…固定栓

定滑輪祺刻度尺

連氣源

~\圖(a)

占'動(dòng)滑輪調(diào)節(jié)旋鈕?調(diào)節(jié)旋鈕Q

鉤碼1.根據(jù)功能原理，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物

1.由光電門(mén)求速度代替測(cè)量紙帶求各點(diǎn)速塊脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能.

度.2.物塊脫離彈簧后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故物塊

2.由測(cè)力計(jì)直接測(cè)量力的大小.脫離彈簧后的速度由紙帶〃中的后兩段位移

計(jì)算.

3.由彈性勢(shì)能Ep=T?w2可知脫離彈簧時(shí)的速

度越大，對(duì)應(yīng)彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能越大.

國(guó)13］某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”.如圖甲所示，他

們將拉力傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力

傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0cm的A、8兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度

傳感器，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度大小.小車(chē)中可以放置祛碼.

拉力傳感器速度傳感器

(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①測(cè)量________和拉力傳感器的總質(zhì)量Mi;把細(xì)線(xiàn)的一端固定在拉力傳感器上，另一端

通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路.

②將小車(chē)停在C點(diǎn)，，小車(chē)在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線(xiàn)拉力及小車(chē)通過(guò)A、

8時(shí)的速度.

③在小車(chē)中增加祛碼，或,重復(fù)②的操作.

(2)下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是Mi與小車(chē)中祛碼質(zhì)量之和，|送一*|是兩個(gè)速

度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算出動(dòng)能變化量尸是拉力傳感器受到的拉

力，W是尸在A、B間所做的功.表格中的AE3=，印3=.(結(jié)果保留三位

有效數(shù)字)

數(shù)據(jù)記錄表

次數(shù)M/kg1尾一次|/(m?sipAE/JF/NW/J

10.5000.7600.1900.4000.200

20.5001.6500.4130.8400.420

32.4001.220

0.500AE3W3

41.0002.4001.2002.4201.210

51.0002.8401.4202.8601.430

⑶根據(jù)上表，在圖乙中作出AE-W圖線(xiàn).

解析：(1)由題設(shè)實(shí)驗(yàn)裝置可知，鉤碼重力提供動(dòng)力，繩子拉力充當(dāng)小車(chē)的合外力，利用

拉力傳感器測(cè)量拉力產(chǎn)的大小，用米尺測(cè)量A、8之間的距離L,則合外力做功大小可由W

=也計(jì)算得出.利用天平測(cè)量研究對(duì)象即小車(chē)及拉力傳感器的總質(zhì)量Mi,通過(guò)速度傳感器

測(cè)量小車(chē)經(jīng)過(guò)A、B時(shí)的瞬時(shí)速度，即可計(jì)算小車(chē)從A到8的動(dòng)能變化量AE

改變小車(chē)的質(zhì)量伊也曾加或減少小車(chē)上的祛碼)，或者改變拉力大小(即增加或減少鉤碼的

數(shù)量)，多次測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，最后比較合外力做功與動(dòng)能變化量AE的數(shù)值，在誤差允許范圍

內(nèi)看是否近似相等.

(2)由涕一。彳可得

AE3=0.600J,

由Z=50.0cm,F3=1.220N,可得

卬3=尸3工=0.610J.

(3)作出的AE-W圖線(xiàn)如圖所示.

答案：(1)①小車(chē)②然后釋放小車(chē)③減少鉤碼數(shù)量(2)0.6000.610(3)圖象見(jiàn)解析

［題組突破］

5.某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示，輕彈簧放置在光

滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊

連接.向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被

壓縮后的彈性勢(shì)能.

(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測(cè)量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是(填入代表步驟的序號(hào)).

(2)圖(b)中〃和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果.打點(diǎn)計(jì)

時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫

離彈簧時(shí)的速度為m/s.比較兩紙帶可知，(填“AT或"L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)

驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大.

單位:cm—2.58―±—2.57—?：

單位;cmib.95!*1.15*!*1.56'I'I.SS1.54"!

圖(b)

解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先向左推物塊使彈簧壓縮，測(cè)量出彈簧壓縮量，然后把紙帶向左拉直，

先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，故正確的操作順序是④①③②.

(2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由M紙帶可知物塊脫離彈簧時(shí)

的速度。=9=""筌泮-m/sM.29m/s.比較M、L兩紙帶，物塊脫離彈簧后在相同

EZAU.UZ

時(shí)間內(nèi)的位移M的比L的大，則M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊在脫離彈簧后的速度大，即M紙

帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大.

答案：⑴④①③②⑵1.29M

6.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究動(dòng)能定理.固定并調(diào)整斜槽，使它的末端。點(diǎn)的

切線(xiàn)水平，在水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫(xiě)紙.將小球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋

放，記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度X,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球平拋的水平位移尤.

改變小球在斜槽上的釋放位置，進(jìn)行多次測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下:

[Wj度H(h為

h2h3h4/z5h6h7/i8/z9h

單位長(zhǎng)度)

水平位移

5.59.111.714.215.917.619.020.621.7

x!cm

(1)斜槽傾角為仇小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃，斜槽底端離地面的高度為》不計(jì)

小球與水平槽之間的摩擦，小球從斜槽上滑下的過(guò)程中，動(dòng)能定理若成立應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式

是.

(2)以H為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，如圖乙所示.

(3)由第(1)(2)問(wèn)，可以得出結(jié)論.

解析：(1)設(shè)小球離開(kāi)斜槽時(shí)的速度為。，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：x=vt,y^gt2

聯(lián)立解得：v=x、修

小球在斜槽上滑下的過(guò)程中，重力和摩擦力做功，則合力做的功為：W=mgH-fimgcos

夕磊=作《1一篇

小球動(dòng)能的變化量△&=%!〃=鄂

則小球從斜槽上滑下的過(guò)程中，動(dòng)能定理若成立應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式是

mg'一品)=散?

(2)根據(jù)以上分析可知，以