《針對訓(xùn)練04 實(shí)驗(yàn)《探究功與速度變化的關(guān)系》（解析版）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《針對訓(xùn)練04 實(shí)驗(yàn)《探究功與速度變化的關(guān)系》（解析版）（16頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》針對訓(xùn)練 1．某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,將細(xì)繩一端拴在小車上,另一端繞過定滑輪,掛上適當(dāng)?shù)你^碼,使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動,以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 （1）若要完成該實(shí)驗(yàn),必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些___________。 （2）實(shí)驗(yàn)開始時,他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個________（填字母代號）。 A．避免小車在運(yùn)動過程中發(fā)生抖動 B．可使打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶

2、上打出的點(diǎn)跡清晰 C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力 （3）平衡摩擦力后,當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時,發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動過快,致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)太少,難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個解決方法：______________________。 （4）他將鉤碼重力做的功當(dāng)成細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些,這一情況可能是下列哪些原因造成的________（填字母代號）。 A．在接通電源的同時釋放了小車 B．小車釋放時

3、離打點(diǎn)計(jì)時器太近 C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉 D．鉤碼做勻加速運(yùn)動,鉤碼重力大于細(xì)繩拉力 【參考答案】（1）帶有砝碼的天平（2）D（3）在小車上加適量的砝碼（4）CD 【解析】（1）實(shí)驗(yàn)需要測量小車的位移,所以需要刻度尺；另外需要表示小車動能的變化,所以需要測量小車的質(zhì)量,因此需要帶有砝碼的天平。 （2）實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)定滑輪高度,使細(xì)繩與木板平行,可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力,如果不平行,細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力,改變了摩擦力就不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力,D項(xiàng)正確。 （3）紙帶上點(diǎn)數(shù)過少,說明小

4、車的加速度較大,應(yīng)適當(dāng)減小加速度,因此需要在小車上加適量的砝碼來達(dá)到增大質(zhì)量、減小加速度的目的。 （4）拉力做功大于小車動能的增量,原因可能是由于小車運(yùn)動過程中受到的阻力沒有被完全平衡；另一個原因是鉤碼的重力做功,沒有完全轉(zhuǎn)化為小車的動能,鉤碼自身的動能也在增大,C、D項(xiàng)正確。 2．某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺,測量滑塊在木板上運(yùn)動的最大速度。 實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G； ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連,如圖甲所示。在A端向右拉動木板,待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F； ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

5、如表所示： G/N 1.50 2.00 2.50 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.37 1.61 ④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測量重物P離地面的高度h； ⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動并最終停在木板上的D點(diǎn)（未與滑輪碰撞）,測量C、D間的距離s。 完成下列作圖和填空：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F－G圖線。 （2）由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________（保留兩位有效數(shù)字）。 （3）滑塊最大速度的大小v＝

6、________（用h、s、μ和重力加速度g表示）。 【參考答案】（1）見解析（2）0.40（0.38～0.42均正確）（3） 【解析】（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出圖象如圖所示。 （2）根據(jù)F＝μG可知,圖象的斜率表示滑塊和木板間的動摩擦因數(shù),由圖可知動摩擦因數(shù)為0.40（0.38～0.42均正確）。 （3）根據(jù)滑塊在木板上滑動的總距離為s,由于重物P離地面的高度為h,所以加速過程的距離也為h,在此后的過程中滑塊在滑動摩擦力的作用下做勻減速運(yùn)動,直到靜止。根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式v2－v＝2ax可得,v2－0＝2μg（s－h(huán)）,解得v＝。 3．如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定

7、量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作,進(jìn)行“探究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)： （1）為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩和托盤,通過調(diào)節(jié)墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運(yùn)動。 （2）連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動起始時刻所打的點(diǎn),選取時間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時小車所受拉力為0.2 N,小車的質(zhì)量為0.2 kg。 請計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化ΔEk,補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位）。 O—B O—C O—D O—E O—F

8、 W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 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)前已測得托盤的質(zhì)量為7.7×10－3 kg,實(shí)驗(yàn)時該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg（g取9.8 m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位）。 【參考答案】（1）勻速直線運(yùn)動（2）0.111 5 J 0.110 5 J（3）0.015 kg 【解析】（1）為保證拉力等于小車受到的合力,需平衡摩擦力,即將長木板左端適

9、當(dāng)墊高,輕推小車,使小車做勻速直線運(yùn)動。 （2）拉力做的功為W＝FxOF＝0.2 N×0.557 5 m＝0.111 5 J,F點(diǎn)的瞬時速度為vF＝＝＝1.051 m/s,故F點(diǎn)的動能為EkF＝mv＝×0.2×1.0512 J＝0.110 5 J。 （3）托盤和砝碼整體受重力和拉力,從O到F過程運(yùn)用動能定理有（m＋m0）gxOF＝（M＋m＋m0）v,代入數(shù)據(jù)解得m＝0.015 kg。 4．（多選）用如圖所示的裝置做“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)時,下列說法正確的是 A．為了平衡摩擦力,實(shí)驗(yàn)中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高,使小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運(yùn)動 B．每次實(shí)驗(yàn)中

10、橡皮筋的規(guī)格要相同,拉伸的長度要一樣 C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D．通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 【參考答案】ABC 【解析】當(dāng)小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶做勻速運(yùn)動時,沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力,即在實(shí)驗(yàn)中可消除摩擦力的影響,A正確；由實(shí)驗(yàn)原理可知,每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋的規(guī)格要相同,拉伸的長度要一樣,B正確,實(shí)驗(yàn)是通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的,C正確；橡皮筋拉力做的總功等于小車動能的增加,此動能應(yīng)為小車獲得的最大動能,所以用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶測定的是小車的最大速度,D錯誤。 5．在做“探究功與物體速度變化的關(guān)系”

11、的實(shí)驗(yàn)時,小車的質(zhì)量為m,使用橡皮筋6根,每次增加一根,實(shí)驗(yàn)中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在下面表格中。 W v/m·s－1 v2/m2·s－2 0 0 0 1 0.80 0.64 2 1.10 1.21 3 1.28 1.64 4 1.53 2.34 5 1.76 3.10 6 1.89 3.57 （1）試在圖中作出相應(yīng)關(guān)系圖象。 （2）從圖象可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_________________________。 【參考答案】（1）見解析（2）W∝v2 【解析】（1）將表中的數(shù)據(jù)分別描在圖甲、乙所示的兩個坐標(biāo)系中,然后在圖甲中用平滑曲線

12、連接,在圖乙中用斜直線連接,并且使盡可能多的點(diǎn)分布在曲線上或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè),如圖甲和乙所示。 （2）從乙圖看出W∝v2。 6．某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過電火花計(jì)時器或打點(diǎn)計(jì)時器。先用手提著紙帶,使重物靠近計(jì)時器靜止。然后接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,計(jì)時器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。得到的紙帶如圖所示,O點(diǎn)為計(jì)時器打下的第1個點(diǎn),該同學(xué)對數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理；取OA＝AB＝BC,并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為vA＝0.12m/s,vB＝0.17m/s,vC＝0.21m/s。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)你能否大致判

13、斷W∝v2? 【參考答案】能 【解析】設(shè)由O到A的過程中,重力對重物所做的功為W,那么由O到B過程中,重力對重物所做的功為2W。由O到C 過程中,重力對重物所做的功為3W。 由計(jì)算可知,v＝1.44×10－2m2/s2,v＝2.89×10－2m2/s2,v＝4.41×10－2m2/s2,≈2,≈3,即v≈2v,v≈3v 由以上數(shù)據(jù)可以判定W∝v2是正確的,也可以根據(jù)W－v2的圖線來判斷（如圖所示）。 7．某興趣小組準(zhǔn)備探究“合外力做功和物體速度變化的關(guān)系”,實(shí)驗(yàn)前組員們提出了以下幾種猜想： ①W∝v；②W∝v2；③W∝。為了驗(yàn)證猜想,他們設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。PQ為一

14、塊傾斜放置的木板,在Q處固定一個速度傳感器（用來測量物體每次通過Q點(diǎn)的速度）。在剛開始實(shí)驗(yàn)時,小剛同學(xué)提出“不需要測出物體質(zhì)量,只要測出物體初始位置到速度傳感器的距離L和讀出速度傳感器的讀數(shù)v就行了”,大家經(jīng)過討論采納了小剛的建議。 （1）請你說明小剛建議的理由： _______________。 （2）讓物體分別從不同高度無初速釋放,測出物體初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…,讀出物體每次通過Q點(diǎn)的速度v1、v2、v3、v4…,并繪制了如圖乙所示的L－v圖像。若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系,他們下一步應(yīng)該作出________。 A．L－v2圖像　　　　B．L－圖

15、像 C．L－圖像 D．L－圖像 （3）實(shí)驗(yàn)中,木板與物體間摩擦力________（“會”或“不會”）影響探究的結(jié)果。 【參考答案】（1）見解析（2）A（3）不會 【解析】（1）若只有重力做功,則：mgLsin θ＝mv2,等號的兩邊都有m,可以約掉,故不需要測出物體的質(zhì)量。若是重力和摩擦力做功,則：（mgsin θ－μmgcos θ）L＝mv2,等號的兩邊都有m,可以約掉,故不需要測出物體的質(zhì)量。 （2）采用表格方法記錄數(shù)據(jù),合理繪制的Lv圖像是曲線,不能得出結(jié)論W∝v2。為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系,應(yīng)該繪制L－v2圖像。故選A。 （3）重力和

16、摩擦力的總功W也與距離L成正比,因此不會影響探究的結(jié)果。 8．在“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置,在水平氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個光電門M、N,滑塊上固定一遮光條,細(xì)線繞過定滑輪與滑塊、力傳感器相連,力傳感器下方懸掛鉤碼,已知遮光條的寬度為d,滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m。 （1）接通氣源,滑塊從A位置由靜止釋放,讀出遮光條通過光電門M、N的時間分別為t1、t2,力傳感器的示數(shù)為F,改變鉤碼質(zhì)量,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。 ①為探究在M、N間運(yùn)動過程中細(xì)線拉力對滑塊做的功W和滑塊動量增量ΔEk的關(guān)系,還需要測量的物理量為______________________（寫出名稱及符號）

17、； ②利用實(shí)驗(yàn)中直接測量的物理量表示需探究的關(guān)系式為______________________。 （2）保持鉤碼的質(zhì)量不變,改變光電門N的位置,重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出從M到N的過程中細(xì)線拉力對滑塊做的功W與滑塊到達(dá)N點(diǎn)時速度的二次方v2的關(guān)系圖象,如圖乙所示,則圖線的斜率表示____________________,圖線在橫軸上的截距表示_________________。 （3）下列不必要的實(shí)驗(yàn)操作和要求有________。 A．測量鉤碼的質(zhì)量 B．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平 C．調(diào)節(jié)滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行 D．保證滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量

18、 【參考答案】（1）①兩個光電門的間距②FL＝md2（－）（2） 滑塊經(jīng)過光電門M時速度的二次方（3）AD 【解析】（1）①實(shí)驗(yàn)要求拉力F做的功,根據(jù)W＝FL,需要測量兩個光電門的間距； ②拉力F做的功：W＝FL,通過兩個光電門的速度分別為：vM＝、vN＝； 故動能增加量為：ΔEk＝mv－mv＝md2（－）；故需要探究的關(guān)系式為：FL＝md2（－）； （2）根據(jù)動能定理,有：W＝mv2－mv,故W－v2圖象的斜率為, 當(dāng)W＝0時,有：v2＝v,故圖線在橫軸上的截距表示滑塊經(jīng)過光電門M時速度的二次方； （3）由于有力傳感器直接測量力的大小,故不需要測量鉤碼質(zhì)量,不需要保證滑塊質(zhì)量

19、遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量,故A、D步驟不是必須的；調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平,可以保證合力等于拉力,故B步驟是必須的；調(diào)節(jié)滑輪細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行,保證拉力水平,故C步驟是必須的。 9．如圖所示,汽車已成為人們外出的重要交通工具之一,評價汽車性能的主要指標(biāo)有動力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、制動性等,其中制動性主要是指在良好的路面上,汽車迅速降低車速直到停車的距離,表中記錄的是汽車以不同速率行駛時,制動后所經(jīng)過的距離。請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),用圖象分析推斷克服阻力做功與汽車速率變化之間的關(guān)系。 汽車速率v/（km·h－1） 制動距離s/m 10 1 20 4 40 16 50 25 60

20、 36 【參考答案】W與v2成正比 【解析】制動過程中阻力不變,設(shè)每制動1m ,克服阻力做的功為W1、則制動4m、16m、25m、36m,克服阻力做的功分別為4W1、16W1、25W1、36W1,作出W－v圖象如下圖所示。 可見W與v不是正比關(guān)系,猜想W與v2成正 比,作出W－v2圖象如下圖所示。可見W與v2成正比。 10．用如圖所示的裝置,探究功與物體速度變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時,先適當(dāng)墊高木板,然后由靜止釋放小車,小車在橡皮筋彈力的作用下被彈出,沿木板滑行。小車滑行過程中帶動通過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶,記錄其運(yùn)動情況。觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不勻,后面部分點(diǎn)

21、跡比較均勻,回答下列問題： （1）適當(dāng)墊高木板是為了________。 （2）通過紙帶求小車速度時,應(yīng)使用紙帶的____（選填“全部”“前面部分”或“后面部分”）。 （3）若實(shí)驗(yàn)做了n次,所用橡皮筋分別為1根、2根…n根,通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2…vn用W表示橡皮筋對小車所做的功,作出的W－v2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,這說明W與v的關(guān)系是________ 。 【參考答案】（1）平衡摩擦力（2）后面部分（3）正比關(guān)系 【解析】（1）為使橡皮筋對小車做的功等于合力對小車做的功,需利用小車重力沿木板方向分力平衡摩擦力。 （2）實(shí)驗(yàn)中需要求橡皮筋做功后小車獲得的速度

22、,所以應(yīng)用紙帶的后面部分。 （3）“過原點(diǎn)的直線”意味著縱橫坐標(biāo)軸對應(yīng)的兩個量成正比關(guān)系。 11．某實(shí)驗(yàn)小組用圖實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動能變化的關(guān)系。鐵架臺豎直固定放置在水平桌面上,長木板一端放置在水平桌面邊緣P處,另一端放置在鐵架臺豎直鐵桿上,使長木板傾斜放置,長木板P處放置一光電門,用光電計(jì)時器記錄滑塊通過光電門時的擋光時間。實(shí)驗(yàn)步驟是： a．用游標(biāo)卡尺測出滑塊的擋光寬度L,用天平測量滑塊質(zhì)量m。 b．平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P處為軸,調(diào)節(jié)長木板在鐵架臺上的放置位置,使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動。在鐵架臺豎直桿上記下此位置Q1,用刻度尺測出Q1到水平面的高度H。

23、 c．保持P位置不變,長木板一端放置在鐵架臺豎直桿Q2上。用刻度尺量出Q1Q2的距離h1,將滑塊從Q2位置由靜止釋放,由光電門計(jì)時器讀出滑塊的擋光時間t1。 d．保持P位置不變,重新調(diào)節(jié)長木板一端在鐵架臺上的放置位置,重復(fù)步驟c數(shù)次?；瑝K沿長木板由Q2運(yùn)動到P的過程中,用測量的物理量回答下列問題（重力加速度已知為g）； （1）滑塊通過光電門時的動能Ek＝_______。 （2）滑塊克服摩擦力做的功Wf＝________。 （3）合力對滑塊做的功W合＝________。 （4）某學(xué)生以鐵架臺豎直桿上的放置位置到Q1的距離h為橫坐標(biāo),以滑塊通過光電門的擋光時間平方倒數(shù)為縱坐標(biāo),根據(jù)測量數(shù)

24、據(jù)在坐標(biāo)中描點(diǎn)畫出如圖所示直線,直線延長線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn),其原因主要是_________。 【參考答案】（1）m（2）mgH（3）mgh1（4）平衡摩擦力長木板傾角過大 【解析】（1）滑塊經(jīng)過光電門的速度：v＝,動能Ek＝m （2）設(shè)P點(diǎn)到鐵架臺的水平距離為d,PQ1與水平面的夾角為α.由題意知,從Q1到P做勻速運(yùn)動,可得：mgsin α＝μmgcos α,μ＝tan α；設(shè)PQ2與水平面的夾角為β,PQ2的長度為s,則從Q2到P克服摩擦力做功：Wf＝μmgcos βs＝mgH； （3）合力做功：W合＝mg（H＋h1）－Wf＝mgh1； （4）結(jié)合題圖知m（）2＝W合＋W′,即主

25、要原因是平衡摩擦力長木板傾角過大。 12．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”,在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置,圖中A為小車,B為打點(diǎn)計(jì)時器,C為彈簧測力計(jì),P為小桶（內(nèi)有砂子）,一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置,不計(jì)繩與滑輪的摩擦。實(shí)驗(yàn)時,先接通電源再松開小車,打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。 （1）該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上,將點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)記為零點(diǎn),順次選取一系列點(diǎn),分別測量這些點(diǎn)到零點(diǎn)之間的距離s,計(jì)算出它們與零點(diǎn)的速度平方差Δv2＝v2－v02,彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為F,小車的質(zhì)量為m,然后建立Δv2－x坐標(biāo)系,通過描點(diǎn)法得到的圖像是一條過原點(diǎn)

26、的直線,如圖乙所示,則這條直線的斜率的意義為________________。（填寫表達(dá)式） （2）若測出小車質(zhì)量為0.4 kg,結(jié)合圖像可求得小車所受合外力的大小為________N。 【參考答案】（1）（2）1 N 【解析】（1）根據(jù)動能定理可知Fx＝mΔv2,所以理論上Δv2＝x∝x,Δv2-x圖像為過原點(diǎn)的直線,直線的斜率k＝。 （2）結(jié)合圖像可知k＝＝5 N/kg,所以F＝1 N。 13．某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。 砝碼質(zhì)量（g） 50 100 150 彈簧長度（cm） 8.62 7.63 6.66 （1）如圖（a

27、）,將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺,在上端的托盤中依次增加砝碼,測量相應(yīng)的彈簧長度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝__________N/m。（g取9.80 m/s2） （2）取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖（b）所示；調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動時,通過兩個光電門的速度大小________。 （3）用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________。 （4）重復(fù)（3）中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖（c）,由圖可知,v與x成________關(guān)系。由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧,彈性勢能與彈簧的___

28、_____成正比。 【參考答案】（1）50 N/m（2）相等（3）滑塊的動能（4）壓縮量的平方 【解析】（1）由k＝＝N/m＝50 N/m； （2）要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平,使滑塊自由滑動時,通過兩個光電門的速度相等； （3）根據(jù)機(jī)械能守恒定律,釋放滑塊后,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能； （4）由題圖可知,x與v成正比,即v＝kx,由Ep＝Ek＝mv2＝mk2x2,因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比。 14．用圖甲所示裝置探究“做功與物體速度變化的關(guān)系”,A、B是固定在長直木板上的兩個鐵釘。實(shí)驗(yàn)時,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行,通過改變橡皮筋的條數(shù)改變做功的多少,

29、再根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)確定小車對應(yīng)運(yùn)動的速度,進(jìn)而探究做功與物體速度變化的關(guān)系。 （1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的下列說法中,正確的有________． A．需要測出小車的質(zhì)量m B．需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn) C．需要測出每根橡皮筋對小車所做的功W D．改變橡皮筋條數(shù)時小車必須從同一位置由靜止釋放 （2）實(shí)驗(yàn)中得到一根紙帶如圖乙所示,1、2、3…是按時間先后順序標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未畫出）,造成圖乙各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的原因可能是________。由圖乙所示的紙帶可知,該小車達(dá)到最大速度時,橡皮筋的伸長量________（選填“大于零”或

30、“等于零”）。 （3）該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做實(shí)驗(yàn),正確實(shí)驗(yàn)操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù),作出v2－n的圖象如圖丙中的C、D所示,則用新橡皮筋得出的圖象是________（選填“C”或“D”）,根據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是________。 【參考答案】（1）BD（2）沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦 大于零（3）v2與n成正比 【解析】（1）此實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是W＝mv2,即W∝v2,則此實(shí)驗(yàn)中不需要測出小車的質(zhì)量m,選項(xiàng)A錯誤；為了保證每條橡皮筋對小車做的功都一致,實(shí)驗(yàn)中需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn),選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)中不需要測出每根橡皮筋對小車所做的功W,選項(xiàng)C

31、錯誤；改變橡皮筋條數(shù)時小車必須從同一位置由靜止釋放,選項(xiàng)D正確。 （2）實(shí)驗(yàn)中若平衡了摩擦力,則小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動,脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動,則造成題圖乙各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的原因可能是沒有平衡摩擦或是沒有完全平衡摩擦；由題圖乙所示的紙帶可知,由于沒有平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦,該小車達(dá)到最大速度時,加速度為零,此時橡皮筋仍有彈力,即伸長量不為零。 （3）舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋,則用同樣數(shù)量的新、舊橡皮筋做實(shí)驗(yàn)時,新橡皮筋使小車得到的速度較大,由圖象可知用新橡皮筋得出的圖象是C,根據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是：v2與n成正比（或v2與橡皮筋對小車所做的功成正比）。 15．某研究

32、小組設(shè)計(jì)了一種“用一把刻度尺測量質(zhì)量為m的小物塊Q與平板P之間動摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 AB是半徑足夠大的四分之一圓弧軌道,與水平固定放置P板的上表面BC在B點(diǎn)相切,C點(diǎn)在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①用刻度尺測量BC長度為L和CC′高度為h； ②先不放置平板P（如圖乙）使圓弧AB的末端B位于C′的正上方,將物塊Q在A點(diǎn)由靜止釋放,在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點(diǎn)D；③重復(fù)步驟②,共做10次； ④用半徑盡量小的圓將10個落地點(diǎn)圍住,用毫米刻度尺測量圓心到C′的距離s； ⑤放置平板P（如圖甲）,將物塊Q由同一位置A由靜止釋放,在物塊Q落地

33、處標(biāo)記其落地點(diǎn)D′； ⑥重復(fù)步驟⑤,共做10次； ⑦用半徑盡量小的圓將10個落地點(diǎn)圍住,用毫米刻度尺測量圓心到C′的距離l。 （1）實(shí)驗(yàn)步驟③④的目的是____________________。 （2）用實(shí)驗(yàn)中的測量量表示：物塊Q滑到B點(diǎn)時的動能EkB＝________。 （3）物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。 （4）已知實(shí)驗(yàn)測得的μ值與實(shí)際值不等,其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量的誤差之外,其他的原因可能是_________________________（寫出一個可能的原因即可）。 【參考答案】（1）減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差（2）（3）（4）見解析 【解析】（1）實(shí)驗(yàn)步驟

34、③④的目的,是通過多次實(shí)驗(yàn)減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差； （2）在不放平板P時,物塊從B點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動,在水平方向上有s＝vBt,在豎直方向上有h＝gt2,解得EkB＝mv＝； （3）當(dāng)加上平板P時,物塊從C點(diǎn)飛出,做平拋運(yùn)動,故EkC＝mv＝,根據(jù)動能定理可得－μmgL＝mv－mv,解得μ＝； （4）其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量的誤差之外,其他的可能是圓弧軌道存在摩擦,接縫B處不平滑,存在空氣阻力等。 16．為了探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系,現(xiàn)提供如圖所示的器材,讓小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行,請思考并回答下列問題（打點(diǎn)計(jì)時器交流電頻率為50 Hz）： （1）為了消除摩擦力的

35、影響應(yīng)采取什么措施？______________________________________________ （2）當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……并起來進(jìn)行第1次、第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時,每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都應(yīng)保持一致,我們把第1次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋對小車做的功記為W。 （3）由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出,如下圖所示是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶。 （4）試根據(jù)（2）、（3）中的信息,填寫下表. 次數(shù) 1 2 3 4 橡皮筋對小車做的功 W 小車速度v（m/s） v2（m2/s2）

36、 從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：______________。 【參考答案】（1）將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?使小車緩慢勻速下滑 （4）橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比 【解析】該題綜合考查了本實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論,對考生的能力要求較高。 （1）將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?使小車緩慢勻速下滑。 （4）由勻速運(yùn)動的速度公式v＝,其中x從圖上讀出分別為2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm.t＝T＝＝0.02 s,即可求出小車的速度。 次數(shù) 1 2 3 4 橡皮筋對小車做的功 2W 3W

37、 4W 小車速度v（m/s） 1.0 1.415 1.73 2.0 v2（m2/s2） 1.0 2.0 3.0 4.0 由表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比。 17．為了“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”,查資料得知,彈簧的彈性勢能Ep＝kx2,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長度的變化量．某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球（質(zhì)量為m）運(yùn)動來探究這一問題。為了研究方便,把小球放在水平桌面上的實(shí)驗(yàn),讓小球在彈力作用下運(yùn)動,即只有彈簧彈力做功。該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下： （1）首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小球,

38、靜止時測得彈簧的伸長量為d。 （2）在此步驟中,目的是要確定物理量________,用m、d、g表示為________。 （2）接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小球被推出去,從高為h的水平桌面上拋出,小球在空中運(yùn)動的水平距離為L。 小球的初動能Ek1＝________。 小球離開桌面的動能Ek2＝________。 彈簧對小球做的功W＝________（用m、x、d、g表示）。 對比W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變化的關(guān)系”。 【參考答案】（1）彈簧的勁度系數(shù)k　?。?）0　　 【解析

39、】在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中,目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k,由平衡條件得：mg＝kd,即k＝. 在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)中,小球的初動能Ek1＝0。 又根據(jù)小球做平拋運(yùn)動得：h＝gt2,L＝vt 所以Ek2＝mv2＝m（L）2＝ 彈簧對小球做的功等于彈性勢能的減少, 所以W＝kx2＝。 18．某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中采用了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置． （1）將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵,通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平,檢查是否調(diào)平的方法是___________。 （2）如下圖所示,游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度Δd＝________cm；實(shí)驗(yàn)時,將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上,向后拉伸一定的距離,

40、并做好標(biāo)記,以保證每次拉伸的距離恒定．現(xiàn)測得掛一根橡皮條時,滑塊彈離橡皮條后,經(jīng)過光電門的時間為Δt,則滑塊最后勻速運(yùn)動的速度表達(dá)式為________（用字母表示）。 （3）逐根增加橡皮條,記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間,并計(jì)算出對應(yīng)的速度。則畫出的W－v2圖象應(yīng)是____________。 【參考答案】（1）將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上,看其是否滑動；或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上,輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動（其他方法正確亦可）?。?）0.550　?。?）過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線 【解析】（1）檢查導(dǎo)軌是否水平的方法：將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上,看其是否滑動（或?qū)⒒瑝K輕放在氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊看是

41、否勻速）。 （2）Δd＝5 mm＋0.05 mm×10＝5.50 mm＝0.550 cm 滑塊勻速運(yùn)動的速度v＝。 由動能定理可知,W＝mv2,故畫出的W－v2圖象應(yīng)是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線。 19．物體在空中下落的過程中,重力做正功,物體的動能越來越大,為了探究重力做功和物體動能變化的定量關(guān)系,我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合上圖設(shè)計(jì)了一個本實(shí)驗(yàn)情境的命題： 如圖所示,測量質(zhì)量為m的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門處發(fā)生的①________,通過光電門時的②________,探究重力做的功③________與小球動能變化量④____

42、____的定量關(guān)系．請?jiān)冖佗诳崭裉幪顚懳锢砹康拿Q和對應(yīng)符號,在③④空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式。 （2）某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)據(jù)：（取g＝10 m/s2） ①用天平測出小球的質(zhì)量為0.50 kg； ②用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑為10.00 mm。 ③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80 cm； ④電磁鐵先通電,讓小球吸在開始端； ⑤電磁鐵斷電時,小球自由下落； ⑥在小球經(jīng)過光電門時,計(jì)時裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50×10－3 s,由此可算出小球經(jīng)過光電門時的速度為________m/s； ⑦計(jì)算得出重力做的功為________J,小球動能變化

43、量為________J。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字） （3）試根據(jù)（2）對本實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：______________。 【參考答案】（1）位移x　瞬時速度v　mgx　mv2 （2）4.00　4.04　4.00 （3）在誤差允許范圍內(nèi),重力做的功與物體動能的變化量相等 【解析】（1）首先明確實(shí)驗(yàn)原理：重力做的功等于物體增加的動能。所以測量小球下落的位移x和下落位移x時所對應(yīng)的瞬時速度v,比較重力做的功W＝mgx和動能的增加量ΔEk＝mv2的關(guān)系即可驗(yàn)證命題的正確性。 （2）小球經(jīng)過光電門的速度可以用小球通過光電門這段很短時間內(nèi)的平均速度來表示,v＝＝ m/s＝4.00 m/s；W＝mgx＝4.04 J,ΔEk＝mv2＝4.00 J。 知識改變命運(yùn) 16