2020版高考物理一轮复习第五章+微专题43实验：探究动能定理 4页

实验：探究动能定理 ‎[方法点拨]　通过分析实验题设，明确研究对象的运动过程是哪一段，以及研究对象受到的合外力是“谁”，合外力的功如何测量.‎ ‎1.(2018·河南省开封市第三次模拟)某同学“验证动能定理”的实验装置如图1所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离.滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度.‎ 图1‎ ‎(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图2所示，遮光片的宽度d＝________cm.‎ 图2‎ ‎(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上.让滑块恰好在A点静止.剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为________(用题目中所给的物理量符号表示).‎ ‎(3)为验证从A→B过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为________________(用题目所给物理量符号表示).‎ ‎2.某学习小组利用如图3所示的实验装置探究合外力与速度的关系.一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连.实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小.‎ 图3‎ ‎(1)实验中钩码的质量________(填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量.‎ ‎(2)根据实验数据作出v2－F图象，下列图象中最符合实际情况的是________.‎ ‎(3)根据实验已测得数据及v2－F图象，________(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数.‎ ‎3.(2019·福建省三明一中模拟)如图4所示，是“探究功与物体速度变化关系”的装置.第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出，然后分别改用2根、3根…相同的橡皮筋，使小木块从同样的位置弹出.‎ 图4‎ ‎(1)小木块在运动过程中会受到阻力，应将长木板______(填“左”或“右”)端适当垫高作为补偿.‎ ‎(2)只用1根橡皮筋作用时，打点计时器打出的纸带如图5所示.打点计时器使用50Hz的交流电源，则小木块被弹出时的速度为________m/s(结果保留两位有效数字).‎ 图5‎ ‎(3)下表是实验过程中测量的几组数据，请选取合适的物理量和单位，在图6中作出图象以便找到做功与小木块动能的关系.‎ 橡皮筋数 做功 v v2‎ v3‎ ‎2‎ ‎2W ‎1.27‎ ‎1.13‎ ‎1.62‎ ‎2.08‎ ‎3‎ ‎3W ‎1.56‎ ‎1.25‎ ‎2.43‎ ‎3.79‎ ‎4‎ ‎4W ‎1.80‎ ‎1.34‎ ‎3.24‎ ‎5.83‎ ‎5‎ ‎5W ‎2.01‎ ‎1.42‎ ‎4.05‎ ‎8.15‎ ‎6‎ ‎6W ‎2.20‎ ‎1.48‎ ‎4.86‎ ‎10.71‎ 图6‎ ‎(4)如果本实验中没有进行第(1)步的操作，则上述所画的图线________.‎ A.仍为原图线 B.向上平移 C.向下平移 D.倾斜程度会发生变化 答案精析 ‎1.(1)1.14　(2)mg　(3)mgL＝M 解析　(1)宽度d＝(11＋0.4) mm＝11.4mm＝1.14cm.‎ ‎(2)由于滑块在A点静止，因此滑块的下滑分力等于易拉罐及细沙的总重力mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，其受到的合外力等于mg.‎ ‎(3)本实验需验证mgL＝Mv2，而到达B点的速度v＝，代入可得mgL＝M2＝M.‎ ‎2.(1)不需要　(2)B　(3)能 解析　(1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出.‎ ‎(2)由Fs－μmgs＝mv2－0可得v2＝F－2μgs，当m、s、μ一定时，v2与F为线性关系，且v＝0时F＞0，B正确.‎ ‎(3)设v2－F图象与横轴的截距为b，则b＝μmg，得μ＝.‎ ‎3.(1)左　(2)0.90　(3)如图所示　(4)B