第课时实验一:探究动能定理
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1.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,每次选取纸带后,我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度 A .
A.间距均匀的
B.间距不均匀的
C.间距均匀的与不均匀的都可
D.最好是间距均匀的,若纸带上没有间距均匀的,也可用间距不均匀的
解析:橡皮筋完全恢复后不再有力对小车做功,小车做匀速运动,纸带上的点间距是均匀的,故A 正确,B、C错误;若纸带上没有间距均匀的点,说明纸带太短,橡皮筋还没完全恢复原状纸带已完全通过打点计时器,在这种情况下应选用更长的纸带,或者是因为没有完全平衡摩擦力,需重新平衡摩擦力,故D错误.
2.在探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有下列器材:
A.打点计时器;
B.天平;
C.秒表;
D.低压交流电源;
E.电池;
F.纸带;
G.细线、砝码、小车;
H.薄木板.
(1)其中多余的器材是(填字母代号),缺少的器材是.
(2)测量时间的工具是;测量质量的工具是 .
解析:(1)计算小车的速度是根据打点计时器所打点的纸带,故不需秒表,电磁打点计时器使用低压交流电源,故不需电池,纸带上的数据需用刻度尺测量,故缺刻度尺.
(2)打点计时器是测时间的工具,天平是测质量的工具.
答案:(1)C、E 刻度尺(2)打点计时器天平
3.(2012湖南联考)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.
解析:物块在斜面上所受合力F不变,由FL=mv2-0得,L=v2=kv2,可见本实验还需测量的物理量
是物块初始位置到速度传感器的距离L,由于L与v2成正比,所以应绘制L v2图象.
答案:物块初始位置到速度传感器的距离L L v2
4.某同学在“探究动能定理”的实验中,设计了如图(甲)所示的装置.将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器.先用手提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方.然后接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图(乙)所示,O点为计时器打下的第1个点,该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC,并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为v A=0.12 m/s,v B=0.17 m/s,v C=0.21 m/s.
根据以上数据你能否大致判断W∝v2?
解析:设由O到A的过程中,重力对重物所做的功为W,那么由O到B的过程中,重力对重物所做的功为2W,由O到C的过程中,重力对重物所做的功为3W.
由计算可知,
=1.44×10-2 m2/s2,
=2.89×10-2 m2/s2,
=4.41×10-2 m2/s2,
=2,=3,
即=2,=3;
由以上数据可以判定W∝v2是正确的,也可以根据W v2的图象来判断(如图所示).
答案:见解析.
5.某探究学习小组的同学们欲探究“做功与物体动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图(甲)所示的装置.
(1)该学习小组的同学想用沙和沙桶的重力作为滑块受到的合力,探究滑块所受合力做功与滑块动能变化的关系.为了实现这个想法,该小组成员提出了以下实验措施:
①保持沙和沙桶的质量远大于滑块质量
②保持沙和沙桶的质量远小于滑块质量
③保持长木板水平
④把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力
⑤调整滑轮的高度使细线与长木板平行
你认为有效的有.
A.①③⑤
B.②④⑤
C.①④⑤
D.②③⑤
(2)如图(乙)是实验中得到的一条纸带,点O为纸带上的起始点,A、B、C是纸带上的三个计数点,相邻两个计数点间均有4个点未画出,用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图(乙)所示,已知所用交变电源的频率为50 Hz,问:
①打B点时刻,小车的瞬时速度v B= m/s.(结果保留两位有效数字)
②本实验中,若沙桶下落高度为h1时合力对小车所做的功为W1,则当沙桶下落h2时,合力对小车所做的功为.(用h1、h2、W1表示)
解析:(1)保持沙和沙桶的质量远小于滑块质量可以减少系统误差;实验中把沙和沙桶的总重力作为滑块受到的合力,所以必须把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力;细线与长木板平行时拉力才是滑块受到的合力,否则拉力的一个分力是滑块受到的合力,B正确.
(2)①v B== cm/s=0.40 m/s.
②W1=F合h1,W2=F合h2,由两式可得:W2=W1.
答案:(1)B (2)0.40 W1
6.(2012年江苏卷)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验,实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面.将A拉到P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点.分别测量OP、OQ的长度h和s.改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据.
(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮.请提出两个解决方法.
(3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40 kg、M=0.50 kg.根据s h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ= .(结果保留一位有效数字)
(4)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”).
解析:(1)实验开始时发现A释放后会撞到滑轮,主要是加速度过大或加速时间过长,可以通过减小B的质量或增大A的质量来减小加速度,通过增加细线的长度或降低B的起始高度来缩短加速时间.
(2)s h图象如图所示.
(3)本实验测动摩擦因数的原理是动能定理,即由Mgh-μmgh=(M+m)v2,
-μmgs=-mv2,求得s=h,图象的斜率k=,即=,解得μ≈0.4.
(4)本实验测动摩擦因数的原理是动能定理,如果考虑克服滑轮摩擦做功W,则Mgh-μ
mgh-W=(M+m)v2,-μmgs=-mv2,求得μ=,如果忽略克服滑轮摩擦做功,则动摩擦因
数偏大.
答案:(1)减小B的质量(或增大A的质量) 增加细线的长度(或降低B的起始高度)
(2)图见解析(3)0.4 (4)偏大。
