【高三物理试题精选】高考物理总复习机械能、实验 探究功与速度变化的关系练习2(附答案)

实验：探究功与速度变化的关系习题选编1、某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图中小车是在1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材外，还需要导线、开关、_____________（填测量工具）；（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是______。

A．轻推小车，能够自由下滑即可B．轻推小车，能够匀速下滑即可C．轻推拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．轻推拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度刚达到最大时，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）在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图中纸带的________部分进行测量。

【答案】毫米刻度尺 D B GK2、现要利用如图1的装置做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验：(1)电磁打点计时器与电源相接，接线正确的是___（填“图2”或“图3”）；(2)利用图1装置，小车在橡皮筋的作用下运动，打下其中一条纸带如图4，分析这条纸带可以得出：。

A．正确测量前对小车可能没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够B．正确测量前对小车已经平衡摩擦力且平衡摩擦力过度C．小车达到最大速度时橡皮筋处于伸长状态D．小车达到最大速度时橡皮筋处于原长状态(3)某同学对该实验进行了精确平衡摩擦力后，再操作如下：a.将橡皮筋固定在小车前端，拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置，接通打点计时器电源，释放小车；b.用2条、3条、4条、5条、6条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验；c.在上述实验中打出的6条纸带中，分别找出小车开始做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度1v、2v、3v、4v、5v、6v；d.把1根橡皮筋对小车做的功记为W，2根橡皮筋对小车做的功记为2W L，以功W为纵坐标，小车获得的速度的平方为横坐标，作出图象如图5，从图中可看出第4次实验误差最大，问题可能出在该次实验小车在释放前橡皮筋的伸长量偏__。

1探究功与速度变化的关系（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．现提供了如图甲所示的实验器材，来“探究合外力做的功与静止物体速度变化的关系”的实验，由图可知：（1）为了消除摩擦力对实验次数的系统误差，应采取的方法是应将．（2）在某次实验中，得到如图乙所示的一条纸带，在A、B、C三个计数点中应该选用（选填A、B、C）点的速度才符合实验要求．（3）某同学采用如图甲所示的装置来做实验，先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑，那么，在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功（选填“大于”、“小于”或“等于”）橡皮筋弹力所做的功．2．如图所示是某同学在“探究动能定理”和“验证机械能守恒定律”的实验中分别得到的两条纸带。

已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，纸带上各点是打点计时器打出的计时点，纸带上记录的数据的单位均为厘米。

（1）纸带（选填“甲”或“乙”）是在“验证机械能守恒定律”的实验中得到的。

（2）任选一条纸带，计算在记录计时点5时，物体运动的速度v5=m/s．（结果保留3三位有效数字）3．利用如图2所示的装置做“探究合外力做功与物体动能变化的关系”实验，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．小车（包括挡光板和拉力传感器）质量为M，砝码和砝码盘的总质量m，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离为s．改变放人砝码盘的砝码质量，进行多次实验．（1）实验时，（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量m远小于小车（包括挡光板和拉力传感器）质量M．（2）如图1所示，用游标卡尺测得挡光板的宽度d=mm．（3）实验时，读出拉力传感器的示数为F，测出小车的质量M，遮光条宽度d，经过光电门1、2的挡光时间分别为△t1、△t2，光电门1和2的中心距离为s，则验证动能定理的表达式为（用以上测得的物理量表示）．4．为了探究动能定理，某同学在实验室组装了如图甲所示的装置。

《探究功与物体速度变化的关系》一、实验题1.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1所示。

实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为、、、实验中首先通过调整木板倾斜程度以平衡摩擦力，目的是______填写字母代号。

A.为了释放小车后小车能做匀加速运动B.为了增大橡皮筋对小车的弹力C.为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D.为了使小车获得较大的动能图2是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为，则小车获得的最大速度______保留3位有效数字。

几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得最大速度的数据，并利用数据绘出了图丙给出的四个图象，你认为其中正确的是______。

2.如图所示为“探究功与速度变化的关系”实验装置，让小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。

思考该探究方案并回答下列问题：实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是______。

A.防止小车不能被橡皮筋拉动B.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功C.便于小车获得较大的弹射速度D.防止纸带上打点不清晰实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化。

甲同学：把多条相同的橡皮筋并在一起，并把小车拉到相同位置释放；乙同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化。

你认为______填“甲”或“乙”同学的方法可行。

本实验可通过作图来寻找功与速度变化的关系。

若所作的的图象如图所示，则下一步应作______填“”或“”的关系图象。

3.某物理兴趣小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用的实验装置如图甲所示。

用游标卡尺测遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，游标卡尺主尺的最小刻度为1mm，则由该图可得遮光条的宽度______cm。

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；并把实验所需的器材都安装无误。

第6节实验：探究功与速度变化的关系一、选择题1．(多项选择)(2019·济南高一检测)关于“探究恒力做功与动能变化〞的实验，如下说法中正确的答案是( )A．应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行B．应调节定滑轮的高度使细绳保持水平C．平衡摩擦力时，假设纸带上打出的点越来越密，就应调大斜面倾角D．平衡摩擦力时，假设纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角解析：选AC 实验中调整定滑轮高度，使细绳与木板平行，这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力，A对，B错；纸带上打出的点越来越密，明确小车做减速运动，摩擦力平衡不够，这时需要垫高木板一端，使斜面倾角增大，直到打出的点均匀为止，C对，D错．2．(多项选择)在“探究功与物体速度变化的关系〞的实验中，根据所获得的数据，使用Excel作图，如此如下图线可能正确的答案是( )解析：选AC 由本节实验结论可知W∝v2，由此可知，选项A正确；以W为横坐标、以v为纵坐标，由于v∝W，v­W图线应为一开口向右的抛物线，选项B错误；以W为纵坐标、以v为横坐标，W­v图线应为一开口向上的抛物线，选项C正确；以W为纵坐标、以1v2为横坐标，W­1v2图线应为一反比例函数图线，选项D错误．3．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，实验装置如下列图，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v1、v2、v3…(3)作出W­v图象；(4)分析W­v图象．如果W­v图象是一条直线，明确W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系．以下关于该实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根橡皮筋进展实验时，橡皮筋对小车做的功为W ，用2根、3根…橡皮筋并在一起进展第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展计算解析：选D 本实验的目的是探究橡皮筋做的功与物体获得的速度的关系．这个速度是指橡皮筋做功完毕时小车的速度，而不是整个过程的平均速度，所以D 是错误的．二、非选择题4．某同学做探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如下列图，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．用1根橡皮筋时对小车做的功记为W ，当用2根、3根…完全一样的橡皮筋并在一起进展第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．如下列图是某次操作正确的情况下，在频率为50 Hz 的电源下打点计时器记录的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________(填“A ～F 〞或“F ～I 〞)局部进展测量，速度大小为________m/s.解析：小车的速度应为橡皮筋对小车作用完毕时小车的速度，此时小车做匀速直线运动，故应选F ～I 段．速度大小v ＝1.52×10－20.02m/s ＝0.76 m/s. 答案：F ～I 0.765．用如下列图的装置做“探究功与速度变化的关系〞的实验时：(1)如下说法正确的答案是________(填字母代号)．A．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下滑时能保持匀速运动B．每次实验中橡皮筋的规格要一样，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F．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G．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平均速度(2)假设在实验中，我们用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进展1次、2次、3次…实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都相等，那么每次橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W…对每次打出的纸带进展处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据见下表：功W 0W 2W 3W 4W 5W 6Wv/(m·s－1)0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.24 2.45 据以上数据，在坐标纸中作出W­v2图象．(3)根据(2)题中的图象可以得出的结论是________．解析：(1)小车在水平面上运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化．所以适当倾斜以平衡摩擦力，小车所获得动能完全来源于橡皮筋做的功，故A正确；实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须一样，且伸长的长度也一样，故B正确；每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，如此一根做功记为W，两根如此为2W，故C正确；实验中是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值，故D错误；只要使用打点计时器的实验，都是先接通电源后释放纸带，故E错误；由于小车在橡皮筋的作用下运动，橡皮筋对小车做的功与小车能获得的最大速度有关，故F正确，G错误．(2)根据描点法可得，如下列图．(3)由W­v2图线可知，图象为过原点的直线，因此W和v2成正比关系．答案：(1)ABCF (2)见解析(3)外力做功与物体速度平方成正比6．测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理〞实验要解决的一个重要问题．为此，某同学设计了如下实验方案：A．实验装置如下列图，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动．请回答如下问题：(1)滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是________．(2)滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小________(填“大于〞“等于〞或“小于〞)钩码的重力大小．解析：(1)纸带上的不同点痕记录了滑块在不同时刻的位置和不同时间内的位移，当滑块做匀速直线运动时，点痕的分布应该是等间距或均匀的．(2)悬挂钩码，滑块匀速下滑时，根据滑块的平衡条件有mg sin θ－F f－G码＝0，所以Gmg sin θ－F f；当保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀码＝加速直线运动时，滑块受到的合外力F合＝mg sin θ－F f.显然，F合＝G码．答案：(1)等间距(或均匀)的(2)等于7．某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图甲所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花打点计时器或电磁式打点计时器．先用手提着纸带，使重物靠近计时器静止．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，该同学对数据进展了如下处理；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过程中，重力对重物所做的功为2W.由O到C过程中，重力对重物所做的功为3W.由计算可知，v A2＝1.44×10－2 m2/s2，v B2＝2.89×10－2 m2/s2，v C2＝4.41×10－2 m2/s2，v B2 v A2≈2，v C2v A2≈3，即v B2≈2v A2，v C2≈3v A2，由以上数据可以判定W∝v2是正确的，也可以根据W­v2的图线来判断(如下列图)．答案：见解析8．在课外兴趣小组实验时，某同学利用如下列图的装置探究功与速度变化的关系．操作步骤如下：a．小物块在1条橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；b．在钉子上分别套上2条、3条、4条…同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，从同一位置释放，重复步骤a，小物块落点分别记为M2，M3，M4…；c．测量相关数据，进展数据处理．(1)为求出小物块抛出时的速度大小，需要测量如下物理量中的________(填正确答案标号)．A．橡皮筋的原长xB．橡皮筋的伸长量ΔxC．桌面到地面的高度hD．小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3…，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3….假设功与速度的平方成正比，如此假设以W为横坐标、以L2为纵坐标作图，得到的图象是________．A．直线B．抛物线C．双曲线D．无法确定(3)假设考虑物块从释放位置到桌子边沿抑制阻力做的功，请在图中画出(2)中的大致图象形状．解析：(1)小物块在橡皮筋的作用下离开桌面做平抛运动，由水平位移和竖直位移就能求出平抛的初速度，v＝L2hg＝Lg2h，所以要测量桌面的高度h，小物块抛出点与落地点的水平距离L，故A、B错误，C、D正确．(2)根据v2＝g2hL2，假设W∝v2，如此W∝L2，由此看出W与L2是一次函数的关系，画出的L2­W图象是直线．(3)假设考虑桌面阻力所做的负功，如此外力做的总功为W－W f；画出图象如下列图．答案：(1)CD (2)A (3)。

实验：探究功与速度变化的关系1．(多选)在“探究做功与速度变化的关系”的实验中，小车在运动中会受到阻力作用。

在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面的说法中正确的是________。

A．木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B．木板的倾斜角度在理论上应满足以下条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C．如果小车在木板上滑行能做匀速直线运动，则木板的倾斜程度是符合要求的D．其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的解析：本实验需要平衡摩擦力，方法是使木板倾斜，使重力分力等于滑动摩擦力，表现为小车能匀速运动，B、C正确。

答案：BC2．(多选)在完成“探究功与速度变化的关系”的实验时，改变橡皮筋的条数后，也必须保证每次将小车由同一位置静止释放，这样做的目的是________。

A．每次都应使每条橡皮筋的形变量相同B．每次都应使小车获得相同的动能C．每次都应使橡皮筋产生的弹性势能成倍数地增加D．每次对小车都做相同的功解析：在完成本实验时，橡皮筋对小车做功的具体数值没必要求出，但应满足橡皮筋对小车所做的功成倍数地增加，因此在完成本实验时应保证小车的释放点的位置不变，即每条橡皮筋的形变量不变，橡皮筋储存的弹性势能成倍数地增加，A、C正确。

答案：AC3．某同学用如图所示的实验装置探究外力做功与小车动能变化的关系。

(1)实验中，该同学让小车从静止开始运动一段位移，利用打点计时器测得了小车的速度v和位移x，读取了弹簧测力计的示数F，还测得了小车的质量M，沙桶的质量m，则细线对车做的功可以用W＝________来计算。

(2)实验中，该同学改变拉力，仍让小车从静止开始运动，保持位移一定，测得W与v 对应的多组数据，得到如图所示的Wv2关系图象，但与预期的过原点直线不符，经检查测量、计算与作图均无误。

点囤市安抚阳光实验学校：探究功与速度变化的关系1．测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究功与速度变化的关系”要解决的一个重要问题．为此，某同学设计了如下方案：A．装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固有滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动．请回答下列问题：(1)滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布该是_________________________________________________．(2)滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小______钩码的重力大小(选填“大于”“于”或“小于”)．解析：(1)纸带上的不同点痕记录了滑块在不同时刻的位置和不同时间内的位移．当滑块做匀速直线运动时，点痕的分布该是间距或均匀的．(2)悬挂钩码，滑块匀速下滑时，根据滑块的平衡条件有mg sin θ－f－G码＝0，所以G码＝mg sin θ－f.当保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时，滑块受到的合外力F合＝mg sin θ－f.显然，F合＝G码．答案：(1)间距(或均匀)的(2)于2．某同学做探究合力做的功和物体速度变化的关系的装置如图所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．用1根橡皮筋时对小车做的功记为W，当用2根、3根……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……时，每次中橡皮筋伸长的长度都保持一致．中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，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．橡皮筋仍处于伸长状态B．橡皮筋恰好恢复原长C．小车恰好运动到两个铁钉的连线处D．小车已超过两个铁钉的连线(2)如图所示是某次操作正确的情况下，在频率为50 Hz的电源下打点计时器记录的一条纸带，为了测量小车获得的速度，选用纸带的________(选填“A～F”或“F～I”)进行测量，速度大小为________m/s.解析：(1)因为木板水平放置，故时没有平衡摩擦力．当小车的速度最大时，合力为0，即橡皮筋的拉力和摩擦力的合力为0，所以橡皮筋仍处于伸长状态，A 正确，B 错误；由此也可推知小车处于两铁钉连线的左方，C 、D 错误．(2)小车的速度为橡皮筋对小车作用完毕时小车的速度，此时小车做匀速直线运动，故选F ～I 段．速度大小v ＝1.52×10－20.02 m/s ＝0.76 m/s.答案：(1)A (2)F ～I 0.763．某小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)(多选)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于合力对小车做的功D ．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2)中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…合并起来挂在小车的前端进行多次，每次都要把小车拉到同一位置再释放．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W 1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W 1……橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为________m/s.(3)若根据多次测量数据画出的W-v 图象如图所示，根据图线形状，可知对W 与v 的关系符合实际的是图________．解析：(1)木板倾斜是为了消除摩擦力的影响，可使得橡皮筋做的功于合力对小车做的功，橡皮筋松弛后小车做匀速运动．(2)小车的速度从匀速运动取纸带，可得小车获得的速度为2.0 m/s. (3)根据W ＝12mv 2，可知C 正确．答案：(1)C 、D (2)2.0 (3)C4.某小组的同学采用如图所示的装置(中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做的功与速度变化的关系．下图是中得到的一条纸带，点O 为纸带上的起始点，A 、B 、C 是纸带上的三个连续的计数点，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 的距离如图所示．已知所用交变电源的频率为50 Hz ，则：(1)打B 点时，小车的瞬时速度v B ＝________m/s(结果保留两位有效数字)． (2)(多选)中，该小组的同学画出小车位移l 与速度v 的关系图象如图所示．根据该图线形状，某同学对W 与v 的关系作出的猜想，肯不正确的是________(填写选项字母代号)．A ．W ∝v 2B ．W ∝vC ．W ∝1vD ．W ∝v 3(3)本中，若钩码下落高度为h 1时，合力对小车所做的功为W 0，则当钩码下落h 2时，合力对小车所做的功为________(用h 1、h 2、W 0表示)．解析：(1)v B ＝AC －2T ＝（25.01－9.01）×10－22×0.1m/s ＝0.80 m/s.(2)由题图知，位移与速度的关系图象很像抛物线，所以可能l ∝v 2或l ∝v 3，又因为W ＝Fl ，F 恒不变，故W ∝v 2或W ∝v 3，A 、D 正确，B 、C 错误．(3)设合力为F ，由W 0＝Fh 1，得F ＝W 0h 1，所以当钩码下落h 2时W ＝Fh 2＝h 2h 1W 0.答案：(1)0.80 (2)BC (3)h 2h 1W 05．利用如图甲所示的装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M ＝200.0 g ，钩码的质量为m ＝10.0 g ，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电．图甲(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到__________________________________．(2)挂上钩码，按要求打出的一条纸带如图所示，选择某一点为O ，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx ，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v ，其中打出计数点“1”时小车的速度v 1＝________m/s.图乙(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，g 取9.80 m/s 2，利用W ＝mg Δx 算出拉力对小车做的功W .利用E k ＝12Mv 2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔE k .计算结果见下表．k(4)结果表明，ΔE k 总是略小于W .某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F ＝__________________________________N.解析：(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到小车做匀速直线运动，即纸带上的点迹距均匀．(2)v 1＝2.06＋2.502×0.1×10－2 m/s ＝0.228 m/s.(3)如图所示．(4)对钩码有mg －F ＝ma ，a ＝（4.81＋4.35＋3.89）－（2.50＋2.98＋3.42）（3×0.1）2×10－2 m/s 2，联立解得F ＝0.093 N.答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)见解析图 (4)0.093。

探究功与速度变化的关系【例1】在用图实所示装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,下列说法正确的是( )A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C.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D.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平均速度答案 AC【例2】为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如下图实所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器所用交流电频率为50 Hz):(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?(2)①当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.②由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如下图实所示是其中四次实验打出的部分纸带.试根据第①、②项中的信息,填写下表.从表中数据可得出结论: .答案 (1)可将木板一端垫高,使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡.(2)【例3】探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能E k与角速度ω的关系,某同学采用了下述实验方法进行探索:如图实所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示:10 N.另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm,转轴间的摩擦力为π(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能E k与角速度ω的关系式为.(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s,则它转过45圈时的角速度为 rad/s.答案 (1)(2)E k=2ω2 (3)21.如图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是( )A.橡皮筋做的功可以直接测量B.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C.橡皮筋在小车运动的全过程中始终做功D.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答案 B2.关于探究功与物体速度变化的关系的实验中,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,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致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答案 D3.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器.关于这一实验,下列说法中正确的是( )A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力B.重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算答案 ABD4.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器②改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连④接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出x、x1、x2(如图乙所示),查得打点周期为T.判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是 ;本实验还需直接测量的物理量是: .(并用相应的符号表示)探究结果的表达式是 .(用相应的符号表示).答案 纸带上点迹间距相等 小车的质量M 、砂及砂桶的质量m 2122)2(21)2(21Tx M T x M mg x -=5.为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知,弹簧的弹性势能E p =21kx 2,其中k 是弹簧的劲度系数,x 是弹簧长度的变化量.某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m )运动来探究这一问题.为了研究方便,把小铁球O 放在水平桌面上做实验,让小铁球O 在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功. 该同学设计实验如下:首先进行如图甲所示的实验:将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球O ,静止时测得弹簧的伸长量 为d .在此步骤中,目的是要确定物理量 ,用m 、d 、g 表示为 .接着进行如图乙所示的实验:将这根弹簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小铁球O 压缩,测得压缩量为x ,释放弹簧后,小铁球O 被推出去,从高为h 的水平桌面上抛出,小铁球O 在空中运动的水平距离为L .小铁球O 的初动能E k1= .小铁球O 的末动能E k2= .(用m 、h 、L 、g 表示) 弹簧对小铁球O 做的功W = .(用m 、x 、d 、g 表示)对比W 和E k2-E k1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即在实验误差允许范围内,外力所做的功等于物体动能的变化.答案 弹簧的劲度系数k d mg 0 h m gL 42dm gx 226.物体沿斜面下滑时动能可能发生变化.某实验小组为了探究滑块由静止开始沿斜面匀加速下滑过程中动能变化与哪些因素有关,利用如图所示的斜面和滑块A 做实验,进行了相应的探究.(1)请说出实验中可能影响滑块A 动能变化的两个实验条件.(2)请设计一实验方案,能直观地反映滑块A滑至斜面底端N处动能大小的不同.例如,方案甲:在斜面底端N处水平放置一平板,使连接处足够平滑,然后在N处放另一质量较小的滑块B,滑块A滑至N处的动能越大,则滑块B被碰后在平面上滑行得越远.你设计的方案乙: .(3)该实验小组利用上述“方案甲”进行实验,并用速度传感器和刻度尺分别测得滑块B在N处被碰后的初速度v N的大小与滑行距离x大小对应关系的四组数据,见下表.请在下图中用图象法求出滑块B与水平面之间的动摩擦因数 .答案 (1)写出影响滑块A在下滑过程中动能变化的两个条件.例如,斜面的粗糙程度(或摩擦因数;或摩擦力);斜面的倾角大小(或高度).(2)观察滑块A在与斜面平滑连接的水平面上滑行位移越大,动能越大.或滑块A平抛落地水平位移大,动能越大.或沿平滑连接的斜面、弧形面上滑高度越高,说明动能越大.或观察滑块A从斜面上不同位置滑到N位置时,与会发生明显形变的障碍物(如海绵、沙子、弹簧、橡皮泥、弹性网等)作用,通过观察,它们的形变越大,动能越大.(3)①换算出v2.②利用数据画出下图或横坐标用v2,纵坐标用x,作图正确.③由动能定理21mv 2=μmgx , v 2=2μgx 故以v 2为纵坐标,x 为横坐标,得到过原点的直线再取特殊点x =0.5 m,v 2=1.0 m 2/s 2μ=5.0102122⨯⨯=gxv=0.1。

实验：探究功与速度变化的关系时间：45分钟一、单项选择题1．在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是( )A ．小车质量应该尽量小一些B ．小车质量应该大一些C ．与小车质量无关D ．以上说法都不对解析：在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，选择小车是很关键的一步，如果选用小车质量太轻，首先会造成操作困难，由于速度过快，小车可能会弹出桌面被摔坏；其次，小车质量轻，速度就快，可能会造成当橡皮筋成倍拉长时速度变化不大，反映不出实质规律；再次当小车速度过快会造成打点计数时纸带上的点太少，难以处理，所以B 正确．答案：B2．一个物体放在光滑的水平地面上，现用水平力F 拉着物体由静止开始运动，当经过位移l 1时，速度达到v ，随后又经过位移l 2时，速度达到2v .那么，在l 1和l 2两段路程中F 对物体做的功之比为( )A ．1 2B ．2 1C ．1 3D ．1 4解析：由匀变速直线运动的规律可知L 1＝v 22a ，L 2＝ 2v 2－v22a得L 1 L 2＝1 3，则W 1W 2＝1 3.答案：C3．在本实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是( )A ．用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s 、2s 、3s …进行第1次，第2次，第3次…实验时，力对小车做的功就是W 、2W 、3W …B ．让小车通过相同的距离，第1次力为F 、第2次力为2F 、第3次力为3F …实验时，力对小车做的功就是W 、2W 、3W …C ．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验时，橡皮筋对小车做的功就是W 、2W 、3W …D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力F的作用下移动的距离s，便可求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W…答案：C4．橡皮筋释放后，关于小车的运动，下列说法中正确的是( )A．一直做匀速直线运动B．先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动C．先做加速度减小的变加速直线运动，再做匀速直线运动D．先做加速度增大的变加速直线运动，再做匀速直线运动解析：橡皮筋对小车的作用力是逐渐减小的变力．答案：C5．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，实验装置如图所示，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v1、v2、v3、…；(3)作出W－v草图；(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系．以下关于该实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解析：在探究动能定理的实验中选用相同的橡皮筋，并且使橡皮筋的形变相同，实现每根橡皮筋对小车做的功相同，选项A正确；在进行本实验之前，由于小车和木板之间存在阻力，所以需要先平衡摩擦力，方法就是使木板的一端略微抬高一点，选项B正确；某同学打出的纸带中间稀疏、两边密集，说明刚开始小车在橡皮筋的作用下加速，当速度达到最大后，又要减速，所以是平衡摩擦力不足造成的，选项C正确；由于橡皮筋松弛后，小车做匀速运动，此时的速度是小车的最大速度，也是做功后的最终速度，故求此速度应用匀速运动那一段的数据，而不应该使用从第一点到最后一点的数据来计算，选项D错误．故选D项．答案：D二、多项选择题6．实验中，为平衡小车运动中所受的阻力，要将木板略微倾斜，关于倾斜的角度，下列说法中正确的是( )A．与小车和斜面间的动摩擦因数μ无关B．与小车和斜面间的动摩擦因数μ有关C．倾角θ应满足tanθ＝μD．角度无法判断解析：平衡时满足mg sinθ＝μmg cosθ.答案：BC7．在探究功与物体速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能是( ) A．电源的频率不稳定B．木板倾斜程度太大C．没有使木板倾斜或倾角太小D．小车受到的阻力较大解析：电源频率不稳定的可能性不大，出现这一现象的原因是小车在橡皮筋作用下加速运动，在橡皮筋恢复原长以后小车做减速运动，且受的阻力较大．答案：CD8．某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出皮筋条数为1、2、3、…n时的平抛距离x1、x2、x3、…x n，则( )A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n为皮筋条数)B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n为皮筋条数)C．该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差D．该实验中倾斜木板会产生误差解析：由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，选项B正确．该实验应用了平抛原理，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，选项D正确．答案：BD三、非选择题9．某同学在做实验“探究功与速度变化的关系”时，得到的数据如下表.(1)(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象．(3)由画出的图象大致可判断W与v的关系是________．(4)填写下表中的空白部分.解析：W0，则第2、3、4、5次拉长橡皮筋做的功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.(1)定性结论：小车获得的速度与橡皮筋做的功有关，并且做功越多，小车获得的速度越大．(2)橡皮筋所做的功W与小车速度v的关系图象为抛物线，如图所示．(3)可能是W ∝v 2. (4)如下表所示．答案：10．如图所示，某同学在探究功与物体速度变化关系的实验中，设计了如图(a)所示的实验，将纸带与重物连接，让纸带穿过电火花计时器，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(b)所示，O 点为计时器打下的第一个点．该同学对数据进行了下列处理：取OA ＝AB ＝BC ，并根据纸带计算出了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.根据以上数据能否判断重力所做的功W ∝v 2?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：v 2A ＝1.44×10－2m 2/s 2，v 2B ＝2.89×10－2m 2/s 2，v 2C ＝4.41×10－2m 2/s 2.显然，v 2B v 2A ≈2，v 2C v 2A≈3，即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A ，由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的．也可以根据W －v 2的图线来判断(如图所示)．答案：可以判定W∝v2是正确的．11．某实验小组采用如图所示的装置探究“功与速度变化的关系”，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，打点计时器工作频率为50 Hz.(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，将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．(2)下图是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg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x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中的相应位置．纸带的测量结果解析：v 变化的关系，但不是正比的关系，而v 2的变化即(v 2－v 20)与功是成正比的．(1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器的电源．(2)在验证C 点时，从纸带上可知x C ＝6.10 cm －1.00 cm ＝5.10 cm ，C 点的速度就是BD 的平均速度，v C ＝7.15－3.200.08×10－2m/s≈0.49 m/s.。

探究功与速度变化的关系(1)1．关于教材实验的原理，下列说法中正确的是（）A 拉长的橡皮筋的动能转移到小车上B 拉长的橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能C 小车获得的速度取决于像皮筋拉长的长度D 小车获得的速度取决干拉长到固定长度的橡皮筋的条数2．在做实验时，小车会因为受摩擦力而影响实验，我们可以使木板倾斜作为补偿。

则下面操作正确的是（）A 使拖着纸带的小车由静止释放，小车不下滑即可B 使拖着纸带的小车有静止释放，小车能下滑即可C 沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸带上打下的点距均匀即可D 以上说法都不对3．某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是( )A．始终是均匀的B．先减小后增大C．先增大后减小D．先增大后均匀不变4．为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，采用了如上右图所示实验装置。

请回答下列问题：（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动（2）若实验中所用小车的质量为200 g，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是A．10 g B．20 g C．30 g D．50 g（3）某实验小组挑选了一个质量为50 g的钩码，在多次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n个点的距离为40.0 cm；打下第n点时小车的速度大小为1.20m/s。

该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，则拉力对小车做的功为 J，小车动能的增量为 J。

实验：探究功与速度变化的关系1．某同学用图甲所示的器材做“探究功与速度变化的关系”的实验。

如图甲所示，小车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计为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，小车速度可由速度传感器测出，并经电脑处理后得出如图乙所示的一一对应的v–t图象，由图象可以读出每次实验时小车获得的最大速度并记入表中。

次数做功速度（m·ｓ–1）速度平方（m2·ｓ–2）1 W 1.00 1.002 2W 1.41 1.993 3W 1.73 2.994 4W X5 5W 2.24 5.02（1）表中“X”处的数值应该是________。

（2）从表格中可以得出，合力的功W与速度v的关系是________。

（3）在作2W v图象时，由于实际操作过程中木板的倾角调整不当，造成实际图线与理想图线（虚线）存在差异，则作出的2W v图象可能是________。

A B C D2．某中学实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。

打点计时器工作频率为50 H z。

（1）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加速运动（2）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2所示）求得小车获得的速度为_______m/s（结果保留三位有效数字）。

（3）画出的W–v图象如图3所示，根据图线形状可知，下列猜想肯定不正确的是________。