1、考点46探究动能定理例(2015天津9(2)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等组装的实验装置如图1所示图1若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力平
2、衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_.他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)A在接通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度牵引小车的细绳与木板平行的
3、目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D正确在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D正确答案刻度尺、天平(包括砝码)D可在小车上加适量砝码(或钩码)CD2某实验小组同学利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理如图2所示，他们通过改变滑轮下端的小沙盘中沙子的质量来改变滑块所受水平方向的拉
4、力；滑块上安有宽度为d的挡光片，实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m，滑块(带挡光片)的质量为M，用最小分度为1 mm的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x，计时器显示挡光片经过光电门的时间分别为t1和t2.图2(1)用最小分度为1 mm的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x，以下数据合理的是()A50 cmB50.00 cmC50.0 cm D50.000 cm(2)小组的某位同学探究得出结论的表达式为mgx(Mm)()2()2，请问在这位同学的实验操作过程中是否需要满足“小沙盘和沙子的总质量m远远小于滑块(带挡光片)的质量M”这个条件_(填“是”或“否”)(3)为减小实验误差可采取的方
5、法是_A适当增大挡光片的宽度dB适当减小挡光片的宽度dC适当增大两光电门之间的距离xD适当减小两光电门之间的距离x答案(1)B(2)否(3)BC解析(1)刻度尺的最小分度是1 mm，所以用cm做单位时小数点后保留两位，所以B正确，A、C、D错误；(2)通过表达式可以看出此同学的研究对象是系统，所以并不需要满足“小盘和沙子的总质量m远远小于滑块(带挡光片)的质量M”这个条件；(3)适当减小挡光片的宽度，或适当增大光电门间的距离可减小误差3在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图3所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小穿过打点计时器的纸带与小
6、车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：图3(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列_的点(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后_，打出一条纸带，关闭电源(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图4所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到O点间的距离分别用hA、hB、hC、hD、hE、表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为_，若拉力传感器的读数为F，计时
7、器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为_图4(4)某同学以A点为起始点，以A点到各个计数点动能的增量Ek为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45的直线，由此可以得到的结论是_.答案(1)间距相等(2)释放小车(3)F(hDhA)(4)外力所做的功等于物体动能的变化量解析(1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡(2)在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车(3)D点的瞬时速度等于CE段的平均速度，即vD，故打下D点时的动能为EkDMv；拉力对小车做的功为WF(hDhA)(
8、4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45，可得出方程式EkW，故可得结论：外力所做的功等于物体动能的变化量强化练习4 如图5甲是利用滑块验证动能定理的装置，除图示器材外，还有学生电源、导线、复写纸、天平和细沙(1)本实验还需要的实验器材有_(2)实验前，需要_，此步骤中_(填“需要”或“不需要”)挂着小沙桶(3)设滑块质量为M，沙与沙桶的总质量为m，本实验中要求M和m满足的条件是：_.(4)图乙是滑块做匀加速直线运动的纸带测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.则本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中所给的字母表示)图5答案(1)刻度尺(2)平衡摩擦力不需
9、要(3)m远远小于M(4)mgxAB(xx)解析(1)因需测量纸带上的点间距离，故还需要刻度尺；(2)滑块在运动的过程中受摩擦力作用，为使拉力等于合外力，故应平衡摩擦力，平衡时，把木板的左端抬高，使重力的分力等于摩擦力，故不需要挂小沙桶；(3)平衡摩擦力后，对系统有：mg(mM)a，对M：FTMa，联立解得FTgg，为使FT约等于mg，需满足m远远小于M；(4)根据匀变速运动的规律可求打A点的速度vA，打B点速度vB，从A到B，验证的表达式为mgxABMvMv，代入得mgxAB(xx)图65某同学利用如图6所示的装置验证动能定理将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸
10、、复写纸将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：高度H(h为单位长度)h2h3h4h5h6h7h8h9h竖直位移y/cm30.015.010.07.56.05.04.33.83.3(1)在安装斜槽时，应注意_；(2)已知斜槽倾角为，小球与斜槽之间的动摩擦因数为，木板与斜槽末端的水平距离为x，小球在离开斜槽后的竖直位移为y，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立则应满足的关系式是_(3)若想利用图像直观得到实验结论，最好应以H为横坐标，
11、以_为纵坐标，描点作图答案(1)使斜槽末端O点的切线水平(2)H(1)(3)解析(1)本实验根据平抛运动的规律测量小球离开斜槽的速度，为保持小球做平抛运动，应使斜槽末端O点的切线水平(2)设小球离开斜槽时的速度为v，根据平抛运动的规律得：xvt，ygt2联立得：vx 小球在斜槽上滑下过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为：WmgHmgcos mgH(1)小球动能的变化量Ekmv2m(x )2则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是：H(1)或Hy.(3)根据上式可知：最好应以H为横坐标，以为纵坐标，描点作图6某学习小组利用如图7所示的装置验证动能定理图7(1)将气垫导轨调至
12、水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s_ cm；(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间t1和t2，并从拉力传感器(与滑块固定在一起，在图中未画出)中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_；(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_(填“是”或“否”)答案(1)60.00(2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M(3)否解析(1)光电门1处刻度尺读数为：20.30 cm，光电门2处刻度尺读数为：80.30 cm，故两光电门中心之间的距离s60.00 cm；(2)由于挡光条的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度滑块通过光电门1速度为：v1，滑块通过光电门2速度为：v2，根据功能关系需要验证的关系式为：FsMvMvM()2M()2，可见还需要测量出M，即滑块、挡光条和拉力传感器的总质量；(3)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为滑块、挡光条和拉力传感器的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量版权所有：高考资源网()
