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2019-2020年高中物理 第7章 機械能守恒定律 6 實驗 探究功與速度變化的關(guān)系課時作業(yè) 新人教版必修2 1．(多選)(xx濟南高一檢測)關(guān)于“探究恒力做功與動能變化”的實驗，下列說法中正確的是(　　) A．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細繩與木板平行 B．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細繩保持水平 C．平衡摩擦力時，若紙帶上打出的點越來越密，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角 D．平衡摩擦力時，若紙帶上打出的點越來越疏，就應(yīng)調(diào)大斜面傾角 【解析】　實驗中調(diào)整定滑輪高度，使細繩與木板平行，這樣能使細繩對小車的拉力等于它受的合力，A對，B錯；紙帶上打出的點越來越密，表明小車做減速運動，摩擦力平衡不夠，這時需要墊高木板一端，使斜面傾角增大，直到打出的點均勻為止，C對，D錯． 【答案】　AC 2．關(guān)于“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗中，下列敘述正確的是(　　) A．每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值 B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致 C．放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平 D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 【解析】　本實驗沒有必要算出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后各次實驗時橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足夠了，A錯；每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實驗時，橡皮筋做的功是第一次的整數(shù)倍，B錯；小車運動過程中會受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯；實驗時，應(yīng)該先接通電源，讓打點計時器開始穩(wěn)定工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確． 【答案】　D 3．在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗中，得到的紙帶如圖767所示，小車的運動情況可描述為：A、B之間為________運動；C、D之間為________運動．小車離開橡皮筋后的速度為________m/s. 圖767 【解析】　由圖可知小車在A、B之間做加速運動，由于相鄰計數(shù)點間位移之差不等，由Δx＝aT2知，小車的加速度是變化的，故做變加速運動．在C、D之間計數(shù)點均勻分布，說明小車做勻速運動．小車離開橡皮筋后做勻速運動，由CD段紙帶求出速度為： v＝＝ m/s＝0.36 m/s. 【答案】　變加速　勻速　0.36 4．某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖768所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算． 圖768 (1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________(選填“交流”或“直流”)電源． (2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是(　　) A．放開小車，能夠自由下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當(dāng)小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是(　　) A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 (4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進行測量(根據(jù)如圖769所示的紙帶回答)． 圖769 【解析】　(1)打點計時器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時，應(yīng)將紙帶穿過打點計時器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，故D正確；(3)放開小車后，小車做加速運動，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，B正確；(4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進行測量． 【答案】　(1)交流　(2)D　(3)B　(4)GJ 5．在“探究恒力做功和物體速度變化的關(guān)系”實驗中： (1)某同學(xué)的實驗設(shè)計方案如圖7610所示，該實驗用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，實驗時在安裝正確、操作規(guī)范的前提下(已平衡摩擦力)，還需要滿足的條件是___________________________________________． 圖7610 (2)如圖7611所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是該同學(xué)確定的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，距離如圖所示．則打C點時小車的速度為________；要驗證合外力的功與速度變化的關(guān)系，除位移、速度外，還要測出的物理量有________． 圖7611 【解析】　(1)只有當(dāng)鉤碼的重力遠小于小車的總重力時，才能近似地認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力． (2)C點的速度等于BD段的平均速度，故vC＝＝.要探究合外力做的功和速度變化間的關(guān)系，需要測出小車受到的拉力大小(鉤碼的重力)和小車位移，所以除位移、速度外，還需要測出鉤碼的重力． 【答案】　(1)鉤碼的重力遠小于小車的總重力 (2)　鉤碼的重力 6．(xx揚州高一檢測)某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是： ①擺好實驗裝置如圖7612所示． 圖7612 ②將質(zhì)量為200 g的小車?yán)酱螯c計時器附近，并按住小車． ③在質(zhì)量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上． ④接通電磁打點計時器的電源，釋放小車，打出一條紙帶． (1)在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)： ①第一個點到第N個點的距離為40.0 cm. ②打下第N個點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)做小車所受的拉力，算出拉力對小車做的功為______ J，小車動能的增量為______ J. (2)此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大．顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素．請你根據(jù)該同學(xué)的實驗裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是：________________________________________________________________ ________________________________________________________________. 【解析】　(1)拉力F＝mg＝0.0509.8 N＝0.49 N 拉力對小車做的功 W＝Fl＝0.490.400 J＝0.196 J 小車動能的增量 ΔEk＝mv2＝0.2001.002 J＝0.100 J. (2)誤差很大的可能原因： ①小車質(zhì)量不滿足遠大于鉤碼質(zhì)量，使鉤碼的重力與小車受到的拉力差別較大；②沒有平衡摩擦力． 【答案】　(1)②0.196 　0.100 (2)①小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力 7．某同學(xué)利用圖7613甲探究力對物體做的功與物體速度的關(guān)系，得到了下表的數(shù)據(jù)： 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋條數(shù) 1 3 4 5 7 小車速度v/(ms－1) 0.71 1.23 1.42 1.58 1.87 (注：每條橡皮筋拉長的長度都一樣) 圖7613 (1)由表可得出定性結(jié)論： ________________________________________________________________. (2)設(shè)一條橡皮筋拉長到固定長度所做功為W0，大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象．(畫在圖7613乙中) (3)由圖大致可判斷出W與v的關(guān)系是 _______________________________________________________________. (4)填寫下表的空白部分. 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 v2/(m2s－2) W與v的關(guān)系 【解析】　每條橡皮筋拉長的長度都一樣，一條橡皮筋拉長到固定長度所做的功為W0，則做功與拉長橡皮筋條數(shù)成正比，第2、3、4、5次拉長橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0. (1)定性結(jié)論：橡皮筋做的功與小車獲得的速度有關(guān)，并且做功越大，小車獲得的速度越大． (2)W與v關(guān)系的圖象為拋物線，如圖所示． (3)可能W∝v2. (4)如表. 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 3W0 4W0 5W0 7W0 v2/(m2s2) 0.50 1.51 2.02 2.50 3.50 W與v的關(guān)系 W∝v2 【答案】　見解析 8．某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器“探究功與速度變化的關(guān)系”．如圖7614所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒阶烂嫔舷嗑?0.0 cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B點時的速度大小，小車中可以放置砝碼． 圖7614 (1)實驗主要步驟如下： ①測量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路． ②將小車停在C點，________，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B點時的速度． ③在小車中增加砝碼或________，重復(fù)②的操作． (2)下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v－v|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 數(shù)據(jù)記錄表 次數(shù) M/kg |v－v|/ m2/s2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.76 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.200 2.420 1.210 5 1.000 2.84 1.420 2.860 1.430 (3)根據(jù)表格，請在圖7615中的方格紙上作出ΔEW圖線． 圖7615 【解析】　(1)①在實驗過程中拉力對小車和拉力傳感器做功使小車和拉力傳感器的動能增加，所以需要測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量；③通過控制變量法只改變小車的質(zhì)量或只改變拉力大小得出不同的數(shù)據(jù)；(2)通過拉力傳感器的示數(shù)和A、B間距用W＝FL可計算拉力做的功；(3)利用圖象法處理數(shù)據(jù)，可知W與ΔE成正比，作圖可用描點法，圖線如圖所示． 【答案】　(1)①小車?、卺尫判≤嚒、蹨p少砝碼 (2)0.600 J　0.610 J　(3)見解析圖