《高考物理一轮复习考点全攻关》专题（36）实验五　探究动能定理（解析版）

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2021 年高考物理一轮复习考点全攻关
专题（36）实验五　探究动能定理（解析版）
双基过关：
基本实验要求
1．实验目的
探究功与物体速度变化的关系．
2．实验原理如图所示
(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功为 W.
(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功应为 2 W .
(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功应为 3 W .
(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋时的速度，列表、作图，由图象可以确定功与速度变化的关系．
3．实验器材
橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉、刻度尺等．
4．实验步骤
(1)垫高木板的一端，平衡摩擦力．
(2)拉伸的橡皮筋对小车做功：
① 用一条橡皮筋拉小车——做功 W.
② 用两条橡皮筋拉小车——做功 2W.
③ 用三条橡皮筋拉小车——做功 3W.
(3)测出每次做功后小车获得的速度．
(4)分别用各次实验测得的 v和W绘制 W－v或W－v2、W－v3、……图象，直到明确得出 W和v的关系．
5．实验结论
物体速度 v与外力做功 W间的关系 W＝mv2.
基本实验方法
1．实验注意事项
(1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打
在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角．
(2)测小车速度时，应选纸带上的点迹均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分．
(3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．
(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
1
2．实验探究的技巧与方法
(1)不直接计算 W的数值，而只是看第 2次、第 3次……实验中的 W是第 1次的多少倍，简化数据的测量和
处理．
(2)作W－v图象，或 W－v2、W－v3图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线.
命题热点一：教材原型实验
【例 1】　某实验小组采用如图甲所示的实验装置来探究功与速度变化的关系．
(1)下列关于该实验的说法正确的是________．
A．长木板上有打点计时器的一端要适当垫高，以平衡小车运动过程中受到的摩擦力
B．实验时必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体值
C．实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要完全相同
D．应先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
(2)在正确操作的情况下，该小组某次所打的纸带如图乙所示．为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应
选用纸带上的________(填“AB”“BC”或“AC”)段进行测量；若使用的交流电的频率为 50 Hz，则小车最终
获得的速度是________m/s.
【答案】　(1)AD　(2)BC　0.65
【解析】　(1)实验时，由于小车与木板间有摩擦，需将长木板上有打点计时器的一端适当垫高，平衡摩擦
力，故A正确；橡皮筋对小车做的功无法直接测量，所以是通过改变橡皮筋的条数的方法来改变功，为了
让橡皮筋的功有倍数关系就要求将橡皮筋拉到同一位置处，故B、C错误；实验时先接通电源，再释放小
车，故D正确；
(2)为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，要测量最大速度，应该选用点迹均匀的部分，即 BC 段，小车
的最终速度 v＝＝ m/s＝0.65 m/s.
【变式1】　某同学利用如图 3所示的装置探究做功与速度变化的关系．
(1)小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
(2)在钉子上分别套上2条、3条、4条……同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步
骤(1)，小物块落点分别记为M2、M3、M4……；
(3)测量相关数据，进行数据处理．
2
① 为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的 ________(填正确答案标号)．
A．小物块的质量 m
B．橡皮筋的原长 x
C．橡皮筋的伸长量 Δx
D．桌面到地面的高度 h
E．小物块抛出点到落地点的水平距离 L
② 将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、……，小物块抛出点到落地点的水平距离分
别记为L1、L2、L3、…….若功与速度的平方成正比，则应以 W为纵坐标、________为横坐标作图，才能得
到一条直线．
③ 由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于______________(填“偶然误差”或
“系统误差”)．
【答案】(3) ADE① 　② L2　③系统误差
【解析】　(3)① 小物块离开桌面后做平抛运动，由桌面到地面的高度 h＝gt2，可计算出平抛运动的时间，
再根据小物块抛出点到落地点的水平距离 L＝v0t，可计算出小物块离开桌面时的速度，根据动能的表达式
Ek＝mv，还需要知道小物块的质量，故A、D、E正确，B、C错误．
② 根据 h＝gt2和L＝v0t，可得 v＝L2，因为功与速度的平方成正比，所以功与 L2成正比，故应以 W为纵坐
标、L2为横坐标作图，才能得到一条直线．
③ 一般来说，从多次测量揭示出的实验误差称为偶然误差，不能从多次测量揭示出的实验误差称为系统误
差．由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于系统误差．
命题热点二：实验装置的创新
1．装置时代化
↓
3
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