高三物理大一轮复习：实验五探究动能定理

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C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
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②图4是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计
时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为______________ m/
s(保留三位有效数字)．
• 图4
解析 根据实验原理、实验操作步骤、误差分析、注意事
• 实验五 探究动能定理
• • 1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功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．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．
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• 1．平衡摩擦力：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．
(3)小车最终做匀速运动，因此应选用相邻两计数点间隔相 等的部分． (4)根据动能定理可知，从理论上讲，橡皮筋做的功 Wn 与 物体获得的速度 vn 之间的关系是 Wn∝vn2；以 Wn 为纵坐标， 以 v2n为横坐标，用描点作图法作图，图象是过原点的直线， 说明 Wn∝vn2.
．3
W3＝3W
0.300
0.2
1.50
2.25
4
W4＝4W
0.400
0.2
2.00
4.00
5
W5＝5W
0.458
0.2
2.24
5.02
乙 图6
•解析 (1)要计算某点速度的大小，必须要测量纸带上计数点间的距离，除了题图甲 中已给出的实验器材和电源外，还需要的器材是刻度尺．
•(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是把放打点计时器一端 的木板垫起适当的高度以平衡摩擦力．
②vB＝A2Ct ＝18.59－50..523×10－2 m/s＝0.653 m/s.
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答案 ①C ②0.653
• 热点二 实验数据处理
• 【典例2】 如图5所示是某研究性学习小组的同学做探究“橡皮筋做功和物体速度变化 的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．这时， 橡皮筋对小车做功记为W.当用2条、3条、…、n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2 次、第3次、…、第n次实验时，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释放．小车每次实验 中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出，图6甲为某次实验中打出的纸带．
•图5
•(1)除了图中已给出的实验器材和电源外，还需要的器材有________．
•(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是___________________ _______________.
•(3)每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀的，为了测量小车最终获得的末速 度，应选用纸带的_______ _________部分进行测量．
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答案 (1)CD (2)0.81
• 【跟踪短训】 • 1．[2013·福建卷，19(1)]在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图3)
：
• 图3
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①下列说法哪一项是正确的________．(填选项前字母)
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A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
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B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
• 图1
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(1)关于该实验，下列说法正确的是________．
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A．打点计时器可以用干电池供电
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B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力
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C．每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
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D．利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W－vm、W－v、W
－v，W2－vm、W3－vm……的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系．
• 2．选点测速：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 状态的．
• 3．规格相同：橡皮筋规格相同时，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
• 热点一 对实验原理的理解
• 【典例1】 “探究功与速度变化的关系”的实验装置如图1所示，当小车在一条橡皮筋 作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮 筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、 4W……每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出．
•图2
解析 (1)打点计时器必须用交流电，A 项错误；实验仪器 安装时，必须平衡摩擦力，B 项错误；每次实验小车必须 从同一位置由静止弹出，C 项正确；根据所得数据分别作 出橡皮筋所做的功 W 与小车获得的最大速度或小车获得 的最大速度的平方、立方等图象，找出合力做的功与物体
速度变化的关系，D 项正确． (2)小车获得的最大速度 v＝xt ＝1.620×.0210－2 m/s＝0.81 m/s.
项判断；应用运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求
瞬时速度．
①平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡，故
不能挂钩码平衡摩擦力，选项 A 错误；本实验中，近似认
为小车所受拉力等于钩码的重力，因此应使钩码的质量远
小于小车的质量，选项 B 错误；实验时，为充分利用纸带，
应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项 C 正确．
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(4)下面是本实验的数据记录及数据处理表.
物理量 橡皮筋做 10个间隔 10个间隔
数据
的功 均匀的点 均匀的点
实验次数
Wn(J) 的距离s(m) 的时间T(s)
小车获 得的末
速度 vn(m/s)
小车获得 的末速度
的平方 v(m2/s2)
1
W1＝W源自文库
0.200
0.2
1.00
1.00
• 请你2运从用理表论中上的讲数W，据1＝橡在皮2如W筋图做乙的所功示0W的.n2与坐8物2标体系获中得作的出速相0度.应2v的n之图间象的，关以1系.4验是1证W理n∝论__的__正1_._确9_9_性，
•(2)如图2所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一 段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD ＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大 速度vm＝________m/s.(结果保留两位有效数字)