2024高考物理精品讲练系列学案：实验（1）探究外力做功与
物体动能变化的关系
【例1】某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中,设计了如图实〔a〕所示的实验,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点,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出一系列小点,得到的纸带如图〔b〕所示,O点为计时器打下的第1个点,该同学对数据进行了以下处理:取OA=AB=BC,并依照纸带算出了A、,B、C三点的速度分不为vA=0.12 m/s、vB=
0.17 m/s、vC=0.21 m/s.依照以上数据你能否大致判定W∝v?
2
答案 能
【例2】为了探究外力对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如图实所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请摸索探究思路并回答以下咨询题〔打点计时器所用交流电频率为50 Hz〕:
〔1〕为了排除摩擦力的阻碍应采取什么措施?
〔2〕①当我们分不用同样的橡皮筋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应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.
②由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度能够由打点计时器和纸带测出,如图实所示是其中四次实验打出的部分纸带.
试依照第①、②项中的信息,填写下表.
从表中数据可得出结论: . 答案 〔1〕可将木板一端垫高,使重力沿斜面的分力与摩擦力平稳. 〔2〕
〔3〕橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比
【例3】探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采纳了下述实验方法进行探究:如图实所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示:
另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm,转轴间的摩擦力为10 N.
π〔1〕运算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.
〔2〕由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为 .
〔3〕假设测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s,那么它转过45圈时的角速度为
rad/s.
答案 〔1〕见下表格 〔2〕Ek=2ω 〔3〕2
2
1.在做〝探究外力做功与物体动能变化的关系〞的实验时,发觉重锤减少的势能总是大于重锤增加的动能,造成这种现象的缘故是 A.选用的重锤质量过大 B.选用的重锤质量过小
C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力 D.实验时操作不够细,实验数据测量不准确 答案 C
2.在〝探究功与物体速度变化的关系〞的实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器.关于这一实验,以下讲法中正确的选项是 〔 〕 A.长木板要适当倾斜,以平稳小车运动中受到的阻力
B.重复实验时,尽管用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 C.利用纸带上的点运算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行运算 D.利用纸带上的点运算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分进行运算 答案 ABD
3.在〝探究恒力做功与动能改变的关系〞实验中,某实验小组采纳如图实甲所示的装置.实验步骤如下:
〔 〕
①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器 ②改变木板的倾角,以重力的一个分力平稳小车及纸带受到的摩擦力 ③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连
④接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出s、s1、s2〔如
2024高考物理精品讲练系列学案：实验(1)探究外力做功与物体动能变化的关系
