探究功与速度变化的关系一《每日一题》学年高一物理人教必修2.docx

1、探究功与速度变化的关系一每日一题学年高一物理人教必修24月2日 探究功与速度变化的关系（一）高考频度：难易程度：做“探究功和速度变化的关系”实验时，有如图所示的甲、乙两套实验装置，请回答下列问题。（1）两种实验装置都必须满足的操作是_；A都需要平衡摩擦力B小车的质量必须足够大，甲图中小车的质量要远大于橡皮筋的质量，乙图中小车的质量要远大于钩码的质量C木板必须是光滑的D所用的打点计时器都必须使用交流电源（2）用甲图实验装置打的纸带如丙图所示，其中AG段小车做加速运动，GK段小车做匀速运动，那么应该用_（填“AG”或“GK”）段来计算小车的速度。（3）用乙图实验装置打一条纸带如丁图所示。某同学想利

2、用BE段验证动能定理，测出纸带上AC间的距离，DF间的距离，BE间的距离。那么，该同学还应该用_（填实验器材的名称）测出_、_。已知打点计时器的打点频率为f，从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功是_，小车动能的增量是_.（用题中和图中的物理量符号表示）【参考答案】（1）AD （2）GK （3）天平 小车质量M 钩码的总质量m mgs 【试题解析】（1）A小车下滑时受到重力、细线或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，都需要采取平衡摩擦力的措施，实验中将木板左端适当垫高，故A正确；B乙图中小车的质量远大于钩码的质量时，钩码的重力近似等于小车受到的拉力；甲图中小车受到的拉力等于橡皮

3、筋的拉力，不需要小车的质量要远大于橡皮筋的质量，故B错误；C本实验需要采取平衡摩擦力的措施，所用木板不一定是光滑的，故C错误；D根据打点计时器的工作原理，都必须使用交流电源，故D正确。故选AD。（2）要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分，故应选“GK”段。（3）要验证动能定理，需要看拉力（钩码的重力）做的功是否等于小车动能的增量。所用需要用天平测量小车的质量和钩码的总质量。合力对小车做的功即钩码重力做的功为mgs。打B点时的速度为s1f，打E点时的速度为s2f，小车动能的增量是。【名师点睛】明确实验原理以及实验目的即可了解具体的实验操作；纸带上点距均匀时，表示小车已经做匀速直线运动，据此可求

4、出小车做匀速运动时的速度大小，即为最终小车获得的速度大小。【知识补给】探究功与速度变化关系实验一、实验目的1探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。2通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。二、实验原理1一根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功为W。2两根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为2W。3三根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为3W。4利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，即可求出vW关系。三、实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等。四、实验步骤1用一条橡皮筋拉小车做功W。2用两条橡皮筋拉小车做功2W。3用三条橡皮筋拉小车做功3W。4测出每次小车

5、获得的速度。5分别用各次实验测得的v和W绘出Wv、Wv2，Wv3、W关系图。五、数据处理先对数据进行估计，或者作出Wv草图，大致判断两个量可能是什么关系。若为，则可以对每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵轴，v2为横轴作图，如果作出的图象为一条直线，在说明成立。六、误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不同，使橡皮筋的拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比。2没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。3利用纸带上的点计算小车的速度时，测量不准确带来的误差。七、注意事项1将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀

6、程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角。2测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。3橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。4小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某小组采用如图甲所示的装置。（1）关于此次实验下面说法合理的是_。A实验中若采取垫高木板一端作为平衡摩擦力的方法，改变小车质量重新做实验时必须重新平衡摩擦B实验中要调节滑轮的高低，使滑轮和小车之间的细线保持水平C若使用沙桶和沙的总重力作为计算做功的恒力，用小车、沙桶和沙的总质量作为计算动能改变中的质

7、量，实验中沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量D若在小车前端加装力传感器，用传感器的示数作为做功的恒力，实验中沙桶和沙的总质量可以不必远小于小车的质量（2）某同学实验时测出了小车位移x，算出了与之对应的速度v，作出了图象如图乙所示，已知图线的斜率为k，则小车运动的加速度表达式为_。某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。（1）除了图中已有的实验器

8、材外，还需要导线、开关、交流电源和_。（2）实验中木板略微倾斜，这样做_。A是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑B是为了增大小车下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功D可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_。A橡皮筋处于原长状态 B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处 D小车已过两个铁钉的连线（4）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。把第1次只挂1条橡皮筋对小车做的功记为W，第

9、2次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W，；橡皮筋对小车做功后而获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第4次实验的纸带（如图所示，图中的点皆为计时点）求得小车获得的速度为_m/s（保留三位有效数字）。（5）若根据多次测量数据画出的Wv图象如图所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出猜想肯定不正确的是_。A B C D用如图所示装置做“验证动能定理”的实验。实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。（1）为了使细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是_（选填选项前的字母）。A在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力B在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力C调节木板左端

10、定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行D所加钩码的质量尽量大一些（2）如图是某次实验中打出纸带的一部分。、为个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为。通过测量，可知打点计时器打点时小车的速度大小为_。（3）甲同学经过认真、规范地操作，得到一条点迹清晰的纸带。他把小车开始运动时打下的点记为，再依次在纸带上取等时间间隔的、等多个计数点，可获得各计数点到的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度。如图是根据这些实验数据绘出的图象。已知此次实验中钩码的总质量为0.015 kg，小车中砝码的总质量为0.100 kg，取重力加速度，则由图象可知小车的质量为_。（结果保

11、留三位有效数字）（4）在钩码质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小。但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是_。（5）假设已经完全消除了摩擦力和其它阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图中正确反映关系的是_。某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理，气垫导轨对滑块的阻力可忽略不计：（1）将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离x_cm；（2）若滑块、挡光条和拉力传感器的总质量为M，挡光条的宽度为d，挡光条通过光电门1和2所用的时间分别为t1和t2，滑块在两光电

12、门间动能的变化量的表达式为_。（3）对于该实验装置，你认为以下操作和要求一定要完成的是_。A需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量B通过滑轮拉滑块的细绳在运动过程中必须保持与导轨平行C用天平测出砝码盘和砝码的质量mD气垫导轨左端应垫高以平衡摩擦力为了探究合力做功与物体动能变化的关系，某实验小组设计了如下实验方案：木板左端固定着一个挡板，一根轻质弹簧左端可以拴在挡板上，右端可以拴住一个滑块，滑块右端拴着一根细线，细线跨过木板右端的定滑轮，拴着一个重锤，重锤右侧有一个遮光片，当弹簧的长度为原长时，遮光片恰好处于光电门A处，光电门A和B分别连接计时器（图中未画出）。已知弹

13、性势能的表达式为Epk（x）2，忽略滑轮摩擦及空气阻力。实验步骤如下：（1）简述平衡摩擦力的方法：_。（2）在挡板和滑块间连接好弹簧，保持木板倾角不变，将弹簧分别拉长x、2x、3x、4x、后，从静止释放滑块，分别记下遮光片通过光电门A的时间t1、t2、t3、t4、。若将前3次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3，则W1W2W3_；（3）若以W为纵坐标、为横坐标作图，则得到的图象近似是_（填“一条直线”或“一条曲线”）。（4）实验中，_（填“必须”或“可以不”）测量遮光片的宽度。_（填“必须”或“可以不”）测量滑块和重锤的质量。【参考答案】（1）D （2）（1）设小车的质量为M，此时

14、木板与水平面的夹角为，当平衡摩擦力时重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，即，改变小车的质量M后，等式依然成立，故不需要重新平衡摩擦力，故A错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故B错误；沙桶和沙减少的重力势能等于小车、沙桶和沙增加的动能之和，故实验中不需要沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量，故C错误；在实验中可以用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，故D正确；（2）根据速度位移公式得：，解得：，则斜率k=2a，解得：。（1）刻度尺 （2）CD （3）B （4）2.00 （5）AB（1）因为需要测量纸带上两点之间的距离以便求出小车的速度，所以应