2020版高考物理（教科版）一轮复习学案：第五章+实验五　探究动能定理+Word版含答案

实验五　探究动能定理 ◆数据处理 1．测出每次做功后小车获得的速度． 2．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． 3．结论：物体速度v与外力做功W间的关系W＝mv2. ◆误差分析 1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比． 2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差． 3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差． ◆注意事项 1．平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车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匀速运动，找到木板一个合适的倾角． 2．选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的． 3．规格相同：橡皮筋规格相同时，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． 热点一　实验原理与实验操作 [典例赏析] [典例1]　(2017·北京卷)如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验． (1)打点计时器使用的电源是　_____　(选填选项前的字母)． A．直流电源　　　　　　　 B．交流电源 (2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是　_____　(选填选项前的字母)． A．把长木板右端垫高 B．改变小车的质量 在不挂重物且　_____　(选填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响． A．计时器不打点 B．计时器打点 (3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…，如图2所示． 实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝　_____　，打B点时小车的速度v＝　_____　. (4)以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做出如图3所示的v2－W图象．由此图象可得v2随W变化的表达式为　_____　.根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是　_____　. (5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2－W关系的是　_____　. 图4 [解析]　(1)打点计时器使用50 Hz交流电． (2)平衡摩擦力的方法为将木板一端垫高，使得重力下滑分力平衡掉所有阻力，包括打点过程中的阻力，小车做匀速直线运动的阻力．小车做匀速直线运动是通过纸带上相邻点间距相等判定的，故需计时器打点． (3)根据W＝Fx，拉力大小为mg，O到B位移为x2，所以W＝mgx2.由于小车做匀加速直线运动，B点为AC时间中点，AB段平均速度为B点瞬时速度，得到v＝.(4)由图象可知为直线，v2＝kW＋b 从图中读出b＝0.01，在图中直线上任取两个非测量点的点，读出纵坐标差和横坐标差，算得k＝4.7，所以v2＝4.7W＋0.01. 由等式两端的物理量单位可知，左侧单位m2·s－2，右侧单位为J. 所以k的单位为＝＝，所以与斜率有关的物理量是质量． (5)该实验与课本实验不同，不是使用不同的数量的橡皮筋，每次测量一个速度，而是用重物质量确定，一次实验中取不同位置的点，测量多个速度．设小车质量为M，可知重物与小车整体a＝，设小车滑行x时速度为v，则2ax＝v2－0，可得v2＝×mgx.实验中认为W＝mgx，则v2＝·W，m与M为定值，所以A正确． [答案]　(1)B　(2)A　B　(3)mgx2　 　(4)v2＝4.7W＋0.01　质量　　(5)A [ ... ...