1、菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合实验五 探究动能定理菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合一、实验原理及过程菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合二、实验注意事项与误差分析1注意事项(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(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
2、出具体数值菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合2误差分析(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.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【例 1】为了探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，现提供如图实-5-1 所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，图实-5-1沿木板滑行，请思考并回答下列问题(打点计时器交流电频率为 50 Hz)：(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_菜
3、单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)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都应保持一致，我们把第 1 次实验时橡皮筋对小车做的功记为 W.(3)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，如图实-5-2 所示是其中四次实验打出的部分纸带菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合图实-5-2菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.次数1234橡皮筋对小车做的功W小车速度
4、v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出结论：_.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】该题综合考查了本实验的注意事项、数据处理及结论，对考生的能力要求较高(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(4)由匀速运动的速度公式 vxt，其中 x 从图上读出分别为 2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm.tT1f0.02 s，即可求出小车的速度.次数1234橡皮筋对小车做功2W3W4W小车速度 v(m/s)1.01.4151.732.0v2(m2/s
5、2)1.02.03.04.0由表中数据可得出结论：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【答案】见解析菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合考点二探究动能定理的创新实验设计【例 2】(2013四川高考)如图实-5-3 所示，某组同学借用“探究 a 与 F、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：图实-5-3菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合图实-5-3(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾
6、斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图 558 所示的纸带纸带上 O 为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1 s 的相邻计数点 A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为 0.2 N，小车的质量为 0.2 kg.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合请计算小车所受合外力做的功 W 和小车动能的变化Ek，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).OBOCODOEOFW/J0.043 20.057 20.073 40.091 5Ek/J0.043 00.057 00.073 40.090 7分析上述数据可知
7、：在实验误差允许的范围内 WEk，与理论推导结果一致(3)实验前已测得托盘质量为 7.7103 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg(g 取 9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位)菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)若已平衡摩擦力，则小车在木板上做匀速直线运动(2)从纸带上的 O 点到 F 点，WF OF 0.20.557 5 J0.111 5 J，打 F 点时速度 vFEG2T 0.667 70.457 50.2 m/s1.051 m/sEk12Mv2F120.21.0512 J0.110 5 J.菜单析典例考点突破高三总复习 物理
8、重落实深化学习览精要知识整合(3)打 B 点时小车的速度为 vBAC2T 0.286 10.155 00.2m/s 0.655 5 m/s，所 以 小 车 的 加 速 度 a vFvB4T1.0510.655 540.1 m/s20.99 m/s2.小车所受的拉力 F(m0m)(ga)，所以盘中砝码的质量 m Fgam00.29.80.997.7103 kg 0.015 kg.【答案】(1)匀速直线(或匀速)(2)0.111 5 0.110 5(3)0.015菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合借题发挥高考命题角度分析一、本题创新点分析1真题溯源：本题的实验装置来源于
9、“探究 a 与 F、m之间的定量关系”只是两实验的目的不同，通过改变测量的量达到了创新的效果2创新亮点：该题通过纸带数据的处理，能够计算出拉力功的数值、动能的数值，从而比较明显的说明合外力做功和动能变化的关系菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合二、本实验的其他改进创新思路(一)实验器材的创新1如果提供速度传感器和力电传感器，该实验应如何操作？【提示】如图所示，将拉力传感器固定在小车上，平衡小车的摩擦力，拉力传感器可以记录小车受到的拉力大小，在水平桌面上相距一定距离 L 的 A、B 两点各安装一个速度传感器，分别记录小车通过 A、B 时的速度大小，改变钩码的数量，分别得
10、到对应拉力的功 W 和 v2(即 v2Av2B)，也可验证得到 Wv2 的结论菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合2如果提供铁架台、打点计时器、重物、纸带，该实验又如何操作？【提示】如图甲所示将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或电磁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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合甲 乙O 点为计时器打下的第 1 个点，在纸带上取相等距离的点 A
11、、B、C，运算得到 v2A、v2B、v2C，重物从 O 到 A、B、C重力所做的功分别为 W、2W、3W，由此，也可验证得 Wv2 的结论菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(二)数据处理1在数据处理时，可用小车的动能增量 Ek 作为纵轴，小车拉力的功 W 作横轴作出 EkW 图象2因小车合力一定时，合力的功 W 与小车位移 L 成正比，因此可以做出 Lv2 图象或 LEk 图象.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合考点三与动能定理有关的其他创新实验【例 3】(2013全国大纲卷)测量小物块 Q 与平板 P 之间的动摩擦因数的实验装置如图实-
12、5-4 所示AB 是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平图实-5-4固定放置的 P 板的上表面 BC 在 B 点相切，C 点在水平地面的垂直投影为 C.重力加速度为 g.实验步骤如下：用天平称出物块 Q 的质量 m；菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合测量出轨道 AB 的半径 R、BC 的长度 L 和 CC的高度 h；将物块 Q 在 A 点由静止释放，在物块 Q 落地处标记其落地点 D；重复步骤，共做 10 次；将 10 个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到 C的距离 s.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(1)用实验中的
13、测量量表示：()物块 Q 到达 B 点时的动能 EkB_；()物块 Q 到达 C 点时的动能 EkC_；()在物块 Q 从 B 运动到 C 的过程中，物块 Q 克服摩擦力做的功 Wf_；()物块 Q 与平板 P 之间的动摩擦因数 _.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】()AB 过程中，机械能守恒，得 EkBmgR.()CD 过程中，物块 Q 做平抛运动，则 vCCDtCD s2hg，则 EkC12mv2Cmgs24h.()BC 过程中，对物块 Q 只有摩擦力做功，由动能定理得克服摩擦力做的功 Wf(EkCEkB)mgRmgs24h.()根据 fFN，得 fm
14、gWfLmgRL s24hL.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【答案】(1)()mgR()mgs24h ()mgRmgs24h()RL s24hL菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【反思总结】利用转化法，结合动能定理，巧测动摩擦因数物块 Q与平板 P 之间的动摩擦因数 不能直接测量，通过实验过程可知可测量量为位移、质量、高度将可测量量代入动能定理等物理规律计算公式可推导得出动摩擦因数.物块达到 B点的动能可应用动能定理，到达 C 点的动能依据平抛运动规律计算此类实验题采用计算转换法，不能直接测量动摩擦因数，需要应用物理公式计算多个物理量
15、，考查考生应用多个物理规律进行综合分析及应用数学知识处理物理问题的能力菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合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，实验装置如图实-5-5所示，实验主要过程如下：图实-5-5(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 草图；菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(4)分析 Wv 图象如果 Wv 图象是一条直线，表明Wv；如果不是直线，可考虑是否存在 Wv2、Wv3、W v等关系以下关于该实验的说法中有一项不
16、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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合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
17、点的距离来进行计算菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】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算，故选 D.【答案】D菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合2(2014天津高考)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，以此图实-5-6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
18、装置如图实-5-6 所示(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(3)平衡摩擦力后，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
19、条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(4)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菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)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(2)牵引小车的细绳与
20、木板平行的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(3)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)菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(4)当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做的正功和阻力做的负功之和等于小车动能增量，故拉力做的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，则拉力做的功要比小车动能增量大，故只有 C、D 正确【答案】(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量砝码(或钩码)(4)CD菜单析典例考点
21、突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合3(2013重庆高考)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图实-5-7 所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的_和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是_忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据_定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合图实-5-7菜单析典例考点突破高
22、三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】根据机械能守恒定律(或动能定理)可知 mgh12mv2，v 2gh要研究 v 与前进的距离的关系，需要直接测出钢球距水平木板的高度 h，要测距离及高度，必须增加实验器材刻度尺【答案】(1)高度(距水平木板的高度)刻度尺 机械能守恒(动能)菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合4(2013福建高考)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图实-5-8 甲)：甲图实-5-8菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(1)下列说法哪一项是正确的_(填选项前字母)A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小
23、车上B为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)图实-5-8 乙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)乙图实-5-8菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】根据实验原理、实验操作步骤、误差分析、注意事项判断；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；根据实验原理图连接实物，根据测量数据分析物理量间的关系(1)平衡摩擦力是
24、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 正确菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(2)vBAC2t 18.595.531020.2 m/s0.653 m/s.【答案】(1)C(2)0.653菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合5(2013新课标全国卷)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右
25、端与一小球接触而不图实-5-9固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图实-5-9所示向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与小球抛出时的动能 Ek 相等已知重力加速度大小为 g.为求得 Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)A小球的质量 mB小球抛出点到落地点的水平距离 sC桌面到地面的高度 hD弹簧的压缩量 xE弹簧原长 l0菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学
26、习览精要知识整合(2)用所选取的测量量和已知量表示 Ek，得 Ek_.(3)图实-5-10 中的直线是实验测量得到的sx 图线从理论上可推出，如果 h 不变，m增加，sx 图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果 m 不变，图实-5-10h 增加，sx 图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)由图(b)中给出的直线关系和 Ek 的表达式可知，Ep 与 x 的_次方成正比菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合【解析】(1)小球抛出时的动能 Ek12mv20，要求得 v0需利用平抛知识，sv0t，h12gt2.根据 s、h、g，求得 v0sg2h，因此，需测量小球质量 m、桌面高度 h 及落地水平距离 s.(2)小球抛出时的动能 Ek12mv20mgs24h.菜单析典例考点突破高三总复习 物理重落实深化学习览精要知识整合(3)弹簧的弹性势能 EpEk12mv20mgs24h即 s2hEpmg，根据题给的直线关系可知，s 与 x 成正比，而 Ep 与 s2 成正比，故 Ep 应与 x 的 2 次方成正比，则 s2hmgx，sx 图线的斜率正比于hmg，如果 h 不变，m 增加，sx 图线的斜率将会减小；如果 m 不变，h 增加，则 sx 图线的斜率会增大【答案】(1)ABC(2)mgs24h (3)减小 增大 2