2019_2020学年高中物理第7章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系同步作业含解析新人教版必修2.doc

实验：探究功与速度变化的关系1(多选)某研究性学习小组觉得教材中实验的测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材中实验的长木板放在桌面的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌面边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋的条数为1、2、3、n时小球的平抛距离x1、x2、x3、xn，则 ()A如果忽略一切摩擦，xn(n为橡皮筋的条数)B如果忽略一切摩擦，x2n(n为橡皮筋的条数)C该实验中小车受到的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差D该实验中倾斜木板会产生误差BD解析 由Wv2、xv、Wn得x2n，选项A错误，B正确；该实验应用了平抛运动的规律，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，选项C错误，D正确2在“探究功与速度变化的关系”实验中，得到如图所示四条纸带，应选用()C解析 小车开始在橡皮条的作用下做加速运动，相等时间内位移间隔越来越大，橡皮条做功完毕后，速度达到最大，然后做匀速直线运动，故选项C正确3如图所示，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，关于橡皮筋做的功，下列说法正确的是()A橡皮筋做的功可以直接测量B通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D在橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍B解析 橡皮筋的拉力是一个变力，无法用WFx进行计算，且x变为原来的2倍，Fx比原来的两倍要大，故选项A、D错误；橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算，因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W，从而回避了直接求功的困难，故选项B正确；小车在橡皮筋的拉力作用下先加速运动，当橡皮筋恢复原长时，小车由于惯性继续前进，做匀速运动，故选项C错误4在“探究功与物体速度变化关系”的实验中作出Wv图象如图所示，哪一个是符合实际的()C解析 实验证明，力做的功W与物体速度v的二次方成正比，故作出的Wv图象应为一条开口向上的抛物线，选项C正确5如图所示，某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时，将橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条、橡皮筋重复实验时，设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W、.(1)图中电火花计时器的工作电压是_V的交变电压(2)实验室提供的器材如下：长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、纸带、电源等，还缺少的测量工具是_(3)在正确操作的情况下，某次所得到的纸带如图所示打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量(根据纸带中字母回答)，小车获得的速度是_m/s.(结果保留两位有效数字)解析 (1)电火花计时器的工作电压是220 V的交变电压(2)处理实验数据时需要测量两计数点间的距离，因此还需要的器材是刻度尺(3)由题图纸带可知，GJ部分两点间的距离相等，小车做匀速直线运动，应选用的是纸带的GJ部分；小车获得的速度v m/s0.65 m/s.答案 (1)220(2)刻度尺(3)GJ0.65能力提升6测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究功与速度变化的关系”实验要解决的一个重要问题为此，某同学设计了如下实验方案：A实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动请回答下列问题：(1)滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是_(2)滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小_(选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的重力大小解析 (1)纸带上的不同点迹记录了滑块在不同时刻的位置和不同时间内的位移，当滑块做匀速直线运动时，点迹的分布应该是等间距或均匀的(2)悬挂钩码，滑块匀速下滑时，根据滑块的平衡条件有mgsin FfG码0，所以G码mgsin Ff；当保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时，滑块受到的合外力F合mgsin Ff.显然，F合G码答案 (1)等间距(或均匀)的(2)等于7某实验小组采用如图所示的装置探究“功与速度变化的关系”，图中小车中可放置砝码实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)实验的部分步骤如下：在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计时器附近，_，_，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，_；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作(2)如图所示是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置纸带的测量结果测量点x/cmv/(m·s1)O0.000.38A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.61(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，_做正功，_做负功(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中v2v2v)，根据图线可获得的结论是_要验证“功与速度变化的关系”，还需测量的物理量是摩擦力和_解析 (1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源(2)在验证C点时，由题图可知，C点与刻度尺上的6.08 cm(6.066.09 cm均可)对齐，所以C点距O点的距离是xC5.08 cm(5.065.09 cm均可)从纸带上可知C点的速度就是BD段的平均速度，vC×102 m/s0.49 m/s.(4)由图象知v2x，验证功与速度变化的关系还需测小车的质量答案 (1)先接通电源再释放小车关闭打点计时器电源(2)5.08(5.065.09均可)0.49(3)钩码重力摩擦阻力(4)v2x小车质量8某实验小组的同学采用如图甲所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做功与速度变化的关系图乙是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带上的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图乙所示已知所用交变电源的频率为50 Hz，则：(1)打B点时，小车的瞬时速度vB_m/s.(结果保留两位有效数字)(2)实验中，该小组的同学画出小车位移l与速度v的关系图象如图丙所示根据该图线形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是_.(填写选项字母代号)AWv2 BWvCW DWv3(3)本实验中，若钩码下落高度为h1时合力对小车所做的功为W0，则当钩码下落h2，合力对小车所做的功为_.(用h1、h2、W0表示)解析 (1)vB m/s0.80 m/s.(2)由题图知，位移与速度的关系图象很像抛物线，所以可能lv2或lv3，又因为WFl，F恒定不变，故Wv2或Wv3，选项A、D正确，B、C错误(3)设合力为F，由W0Fh1，得F，所以当钩码下落h2时WFh2W0.答案 (1)0.80(2)BC(3)W06