2022-2023年高考物理一轮复习 实验：探究动能定理

\n探究动能定理实验\n\n方案一　借助恒力做功探究功与速度变化的关系方案二借助变力做功（橡皮筋）探究\n2.实验步骤(1)按如图1所示安装好实验仪器.(2)平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫高,让纸带穿过打点计时器连在小车后端,不挂重物,闭合电源,轻推小车,直到打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点为止.(3)在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端、用细线绕过滑轮连接小车和钩码.(4)将小车停在打点计时器附近,先接通电源,再释放小车,关闭打点计时器电源.(5)改变钩码的数量,更换纸带重复4的操作.\n议(6min)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数.当木块位于O点时,重物B刚好接触地面.将A拉到P点后静止释放,A最终滑到Q点.OP、OQ的长度为h和s.改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据．1.实验测得A、B的质量分别为m、M．根据已知物理量计算动摩擦因数表达式μ=______．2.实验中,滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果______（选填“偏大”或“偏小”）．偏大\n\n判断：①橡皮筋做的功可以直接测量②通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加③橡皮筋在小车运动的全程中始终做功④把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍⑤小车速度最大的位置在两钉的连线处(水平、倾斜)⑥若橡皮筋与小车不栓接,则小车的运动情况？若栓接？⑦方案二中,每次实验小车必须从同一位置由静止弹出⑧平衡摩擦后,每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的点距均匀的部分进行测量\n“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”,P为小桶(内有沙子),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零点,顺次选取一系列点,分别测量这些点到零点之间的距离x,计算出它们与零点之间的速度平方差△v2=v2－v02,弹簧秤的读数为F,小车的质量为m,然后建立△v2—x坐标系,绘制了一条过原点的直线,如图乙所示,则这条直线的斜率的意义为___________．（填写表达式）\n利用气垫导轨探究动能定理,步骤如下：a.测出挡光条的宽度为d,滑块与挡光条的质量为M;b．轻细线的一端固定在滑块上,另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘,盘和砝码的总质量为m（m远小于M）,细绳与导轨平行；c．让滑块静止放在导轨左侧的某一位置,测出挡光片到光电门的距离为x.d．释放滑块,测出挡光片经过光电门的挡光时间为△t;e．改变砝码的质量,保证滑块每次都在同一位置由静止释放,光电门可测得对应的挡光时间,\n(1)滑块经过光电门时速度的计算式v=______________(2)细线的拉力做功可表达为W=___________,滑块的动能改变表达为Ek=__________．(3)我们可以通过测得的多组数据来建立如图关系图象来进行更准确的实验验证,则下列图象中最符合真实的实验情况的是\n在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,某实验研究小组的实验装置如图甲所示.木块从A点静止释放后,在1根弹簧作用下弹出,沿足够长的木板运动到B1点停下,O点为弹簧原长时所处的位置,测得OB1的距离为L1,并记录此过程中弹簧对木块做的功为W.用完全相同的弹簧2根、3根……并列在一起进行第2次、第3次……实验,每次实验木块均从A点释放,木块分别运动到B2、B3……停下,测得OB2、OB3……的距离分别为L2、L3……作出弹簧对木块做功W与木块停下的位置距O点的距离L的图象如图乙所示.（1）根据图线分析,弹簧对木块做功W与木块在O点的速度v0之间的关系.（2）W-L图线为什么不通过原点？（3）求出弹簧被压缩的长度LOA.\n3.数据处理(1)选取点迹清晰的纸带,选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点,并依次标上0,1,2,3,…(3)确定此纸带所挂的钩码的重力G,利用Wn＝Gxn,分别求出小车的位移为x1,x2,x3,…时牵引力所做的功W1,W2,W3,…(4)先对测量数据进行估算,或作W－v草图,大致判断两个量可能的关系,如果认为是W∝v2或其他,然后以W为纵坐标,v2(或其他)为横坐标作图,从而判定结论.\n注意事项1．平衡摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车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程度判断小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角．2．测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,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．\n拓展创新1．本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集,比用打点计时器方便快捷且误差较小；小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小．此时不用满足M>>m的关系\n2．可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作步骤,达到简化实验过程、提高实验精度的目的．实验器材的创新(1)利用气垫导轨替代长木板,实验中不必再平衡滑块的摩擦力.(2)利用光电门测量滑块运动的速度更准确.(3)利用力传感器测量细绳的拉力更方便.\n判断正误：1.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动2.每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样3.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值4.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值5.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源6.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度\n1.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值2.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致3.放小车的长木板应尽量使其水平4.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出5.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上6.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量7.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放