专题62 探究动能定理.docx
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专题62探究动能定理
专题62探究动能定理
高考命题潜规则解密62探究动能定理
规则验证：
2009年广东物理第15题、2009年安徽理综第21题、2009年安徽理综第21题
命题规律：
高考对探究动能定理实验的考查重点考查实验操作和数据处理，难度中等。
【典例分析】
1.（2009年广东物理第15题）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图6甲，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50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。
小车中可以放置砝码。
（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时的速度。
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作。
（2）表1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△E，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△E3=______，W3=_______.（结果保留三位有效数字）
（3）根据表1，请在图6乙中的方格纸上作出△E—W图线。
表1数据记录表
次数
M/kg
︱v22—v12|/（m/s）2
△E/J
F/N
W/J
1
0.500
0.760
0.190
0.400
0.200
2
0.500
1.65
0.413
0.840
0.420
3
0.500
2.40
△E3
1.220
W3
4
1.000
2.40
1.20
2.420
1.21
5
1.000
2.84
1.42
2.860
1.43
2.（2009年安徽理综第21题）探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所师，实验主要过程如下：
（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……；
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度
、
、
、……；
（3）作出
草图；
（4）分析
图像。
如果
图像是一条直线，表明∝
；如果不是直线，可考虑是否存在
∝
、
∝
、
∝
等关系。
以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。
所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。
当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。
纸带上打出的点，两端密、中间疏。
出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。
3.（2008年广东物理第16题）某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．
⑴实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，，，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
⑵图1是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
⑶在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，做正功，做负功．
⑷实验小组根据实验数据绘出了图2中的图线（其中Δv2＝v2－v02），根据图线可获得的结论是．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和．
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
r/（m·s－1）
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
______
______
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
【2012模拟题精选训练】
1.（2012年3月山东省淄博市一模）某同学利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证动能定理。
在一端带滑轮的长木板上固定放置两个光电门，其中光电门乙固定在靠近滑轮处，光电门甲的位置可移动。
与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间。
改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使小车上的遮光片从紧靠光电门甲处由静止开始运动，用米尺测量甲、乙之间的距离s，并记下相应的时间t。
测得小车的质量为M，钩码的质量为m，并满足M远远大于m。
则：
外力对小车做功为W=，小车动能的增量为△EK=。
（用题中的字母表示）为减小实验误差，你认为实验操作之前必须进行的操作是：
。
2．（12分）
（1）（2012年3月山东潍坊模拟）某同学用如图所示的装置验证动能定理．为提高实验精度，该同学多次改变小滑块下落高度H的值．测出对应的平抛运动水平位移x，并算出x2如下表，进而画出x2一H图线如图所示：
①原理分析：
若滑块在下滑过程中所受阻力很小．则只要测量量满足，便可验证动能定理．
②实验结果分析：
实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约（0.2h，0）处，原因是。
3．（6分）（2012年4月江西宜春）某兴趣小组在做“探究动能定理”的实验前，提出了以下几种猜想：
①W∝v，②W∝v2，③W∝
。
他们的实验装置如下图所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器，物块从斜面上某处由静止释放，物块到达Q点的速度大小由速度传感器测得。
为探究动能定理，本实验还需测量的物理量是；根据实验所测数据，为了直观地通过图象得到实验结论，应绘制图象。
4.（2012唐山调研）某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了下面左图所示的实验装置。
（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查是否调平的方法是________。
（2）如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度△d=cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定。
现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为△t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为____（用字母表示）。
（3）逐条增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应的速度。
则画出的W-v2图象应是。
5．（6分）（2012年2月江西九江市七校联考）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，打点计时器在纸带上打下一系列点。
（1）下列叙述正确的是（）．
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
（2）为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带，在A、B、C、D中应该选用_______点的速度才最符合要求.如果实验得到的W—v2图象如图所示，原因可能是_______________________。
7（2012南昌调研）某同学用如图11所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。
图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不汁绳与滑轮的摩擦。
实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。
该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离S，并计算出它们与O点之间的速度平方差△v2。
（△v2=v2-v02），填人下表：
点迹
S/cm
△v2/m2s-2
0
/
/
1
1.60
0.04
2
3.60
0.09
3
6.00
0.15
4
7.00
0.18
5
9.20
0.23
（1）请以△v2为纵坐标，以s为横坐标在答题卷的方格纸中作出△v2一s图象．
（2）若测出小车质量为0.4kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为N（保留一位有效数值）
（3）若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是，实验操作中改进的措施是。
8.（2012甘肃名校联考）物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”，我们提供了如下图的实验装置。
（1）某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：
如图所示，设质量为m（已测定）的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的位移s，通过光电门时的速度v，试探究外力做的功mgs与小球动能变化量
的定量关系。
（2）某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据。
①用天平测定小球的质量为0.50kg；
②用游标尺测出小球的直径为10.0mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.40cm；
④电磁铁先通电，让小球 。
⑤ ，小球自由下落。
⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10－3s，由此可算得小球经过光电门时的速度为 m/s。
⑦计算得出重力做的功为 J，小球动能变化量为 J。
（g取10m/s2，结果保留三位有效数字）
（3）试根据在
（2）中条件下做好本实验的结论：
。
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