1、4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.如图5-6-1甲所示，物体在力F的作用下由静止开始运动，F随物体位移的变化图线如图乙所示.在物体移动5 m的过程中，力F所做的功为多少？ 甲 乙图5-6-1答案：35 J2.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，为了让功成倍地增加，你应该怎样做？你测出功是多少了吗？答案：选用相同的橡皮筋，不必测出功的多少3.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，小车在运动中受到了哪些阻力？答案：小车与斜面间的滑动摩擦力，振针与纸带的摩擦力以及空气阻力等.4.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，经过实验得出的数据是准确的吗？
2、答案：不能保证数据是准确的10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每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.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为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、3WC.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
3、皮筋对小车做的功就是W、2W、3WD.利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W答案：C2.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用.这样，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下面条件，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.如果小车在滑行的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的
4、D.其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的答案：BC3.在上面的实验中作出的W-v曲线如图5-6-2所示，应为（ ）图5-6-2答案：B4.如图5-6-3所示为探究功与物体速度变化关系过程得出的一条纸带.图5-6-3(1)应选哪些点距进行测量?(2)怎样根据测得数据确定小车的速度?解析：(1)C、D间距最大，最大速度点一定在C、D之间；(2)在可测量的点中，C点的速度最接近最大速度，可测量的最短时间就是tCD.答案：(1)选用CD段(2)v=5.以v2为横坐标，W为纵坐标，画出的图象为_，说明W与v2的关系_.解析：通过本实验的实验数据的处理，可以得到，W与v2是成正比的关系，既然
5、是成正比关系，那么画出的Wv2应该是一条过坐标原点的直线.答案：过原点的直线 成正比6.测小车速度时，应选用纸带的前半段，还是后半段?解析：当小车由静止开始运动，运动得越来越快，小车运动一段时间后，橡皮筋的弹力越来越小，当橡皮筋的弹力减小到等于零时，小车的速度达到最大，此后小车不再受橡皮筋的作用力，因此测小车速度时，应选用纸带的后半段进行测量.答案：后半段30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到板底端，在此过程中，打点计时器在纸带上打出的点距情况是（ ）A.始终是均匀的 B.先减小后增大C.先增大后减小 D.先增大后不变答案：D2.在探究功与
6、物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图5-6-4所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间疏.出现这种情况的原因可能是（ ）图5-6-4A.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斜角太小D.小车受到的阻力较大.答案：CD3.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，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：D4.若打点计时器打点时间间隔是0.02 s，则通过如图5-6-5所示的纸带的点距可求出小车由于
7、橡皮筋做功后而获得的速度为_m/s.图5-6-5解析：题目要求小车由于橡皮筋的弹力做功后获得的速度，则此时小车应该脱离弹簧，所以小车将做匀速直线运动.体现在纸带上，应该选取打点均匀的一部分计算小车的最终速度，故有v= m/s=1.2 m/s.答案：1.25.利用重物自由下落过程，探究物体的速度与重力做功的实验中，有如下可供选择的实验仪器：铁架台、打点计时器以及复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关.其中，不必要的器材是_，缺少的器材是_.为了减少实验误差，重锤的质量应尽量_（填“大”或“小”）.解析及答案：本题考查实验仪器的选择问题，在解答这类问题时，要知道这个实验的步骤和实验所需
8、的器材.在题中所给的器材中，选择出需要的实验器材，不必要的有：低压直流电源、天平、秒表，缺少的器材有：低压交流电源、重锤、刻度尺.为了减小实验误差，重锤的质量应尽量选大一点的，这样可以使空气阻力相对小一些，有利于减小误差.6.在小车牵引纸带运动的过程中，打点计时器记录了小车的运动情况，如图5-6-6所示.图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s.试计算：图5-6-6各点的瞬时速度：va=_m/s，vb=_m/s，vc=_m/s，vD=_m/s，vE=_m/s.解析：求打点计时器打某一点时的瞬时速度，利用公式vt=来求解，A点是小车开始运动的第一个点，所以A点
9、的速度为零，即va=0，B点的速度为vb= m/s=0.6 m/s，同理可得B、C、D、E其余四个点的速度的大小.答案：0 0.6 1.2 1.8 2.47.试利用匀变速运动的公式和重力做功的计算式，推导：自由落体运动中，物体运动速度的平方与重力做功成正比.解析：根据自由落体运动的规律，有v2=2gh，当物体下落高度为h时，物体的重力做功为W=mgh，则=常数，即v2W.8.某同学在探究功与物体速度变化的关系时，设计了如图5-6-7所示的实验，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器或电火花计时器.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，让重物自由落下，计时器就
10、在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图所示，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va=0.12 m/s，vb=0.17 m/s，vc=0.21 m/s根据以上数据你能否大致判断Wv2？图5-6-7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，va2=1.4410-2 m2/s2，vc2=4.4110-2 m2/s2，2，3，即vb22va2，vc23va2，由以上数据可以判定Wv2是正确的，也可以根据Wv2曲
11、线来判断.答案：可以判定9.在图5-6-8中，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行.现在，我们用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.实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都保持一致，那么每次橡皮筋对小车做的功可记作1W、2W、3W对每次打出的纸带进行处理，求出小车的速度v，记录见表格.请你猜一猜：小车速度v与橡皮筋所的功有什么定量关系？并试着在5-6-9中作出功W与速度的平方v2的关系图象.功0W2W3W4W5W6Wv/（ms-1）01.01.411.732.02.242.44 图5-6-8 图5-6-9答案：Wv2或v10.为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动
12、摩擦因数(设为定值)，某同学经查阅资料知，一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长的过程中，弹力做功为kx2，于是他设计了以下实验：图5-6-10a.如图5-6-10所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端在A点.现推动滑块将弹簧压缩至B点，松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达C点时停止；b.将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态.请回答下列问题：(1)你认为，该同学应该用刻度尺直接测量的物理量有哪些(写出名称并用符号表示)?(2)用测得的物理量表示滑块与水平桌面之间的动摩擦因数.解析：本题属于探索性实验，需要将日常生活中学到的知识应用到题中所给出的问题情景中，根据题中已知的条件可以知道，该同学利用刻度尺直接测量的量有：需要用刻度尺测出AB间的距离x、BC间的距离s和弹簧竖直悬挂滑块时伸长的长度x2；然后再根据滑块的运动，求滑块与水平桌面之间的动摩擦因数的表达式.滑块在整个运动过程中，只有弹力和摩擦力做功，根据能量的转化关系，有kx12=mgs，而kx=mg，所以=.答案：需要用刻度尺测出AB间的距离x、BC间的距离s和弹簧竖直悬挂滑块时伸长的长度x2；=
