2021年高考物理一轮复习考点全覆盖 专题（21）实验 探究功与速度变化的关系学案（原卷+解析卷）

中小学教育资源及组卷应用平台 2021年高考物理一轮复习考点全覆盖 （21）实验 探究功与速度变化的关系（解析版） 考点解读： 一、实验目的 探究功与速度变化的关系或验证动能定理（功与速度的平方成正比关系）。 二、实验器材 1．变力做功：橡皮筋、小车、木板、打点计时器和纸带、铁钉等。 2．恒力做功：钩码、小车、带滑轮的木板、打点计时器和纸带（或光电门）、细绳等。 3. 实验原理如图 3、主要误差 1．橡皮筋不能严格相同，使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。 2．钩码的重力作为小车受到的合外力时，钩码质量没有远小于小车质量造成的系统误差。 3．平衡摩擦力不足或过度。 四、注意事项 1．平衡摩擦力时，小车应拉着纸带，使小车重力沿斜面向下的分力与木板对小车的摩擦力、打点计时器对纸带的阻力平衡。平衡时，打点计时器打出的纸带上点迹间距相等，即小车做匀速直线运动。 2．变力做功时，测小车速度应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。 3．恒力做功时，用光电门测速度，应考虑挡光部分的大小造成的误差。 4．小车质量应大一些，使力不变时，加速度较小，纸带上打下的点多一些。 考向一：教材原型实验 【例1】如图所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条、……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。下面是本实验的数据记录表。 （1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_____（填“交流”或“直流”）电源。 （2）实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是___。 A．放开小车，能够自由下滑即可 B．不安装纸带放开小车，给小车一个初速度，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，给小车一个初速度，能够匀速下滑即可 （3）请运用表中测定的数据在如图所示的坐标系中做出相应的W—v2图象； （4）根据描绘的图象得出的结论是_____。 【答案】（1）交流 （2）D （3）如图所示 （4）在误差允许范围内，W∝v2 【解析】（1）实验需要用打点计时器测速度，而打点计时器需要使用低压交流电源。 （2）实验前需要平衡摩擦力，把木板的一端适当垫高，放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC错误，D正确，故选D。 （3）在坐标中认真描点，然后再连线，即得到图线。 （4）根据描出的图线，我们得到一条倾斜的直线，所以可以说明，在误差允许的范围内W∝v2。 【变式1】现提供了如图甲所示的实验器材，来探究“合外力做的功与物体速度变化的关系”的实验，由图可知： (1)平衡摩擦力时，小车是否要挂纸带_____(选填“要”或“不要”)。? (2)在某次实验中，得到如图乙所示的一条纸带，在A、B、C三个计数点中应该选用_____(选填“A”“B”或“C”)点的速度才符合实验要求。? (3)某同学采用如图甲所示的装置来做实验，先使小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑。那么，在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功_____(选填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋弹力所做的功。? 【答案】(1)要　(2)C　(3)大于 【解析】(1)小车运动时，受到木板的阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦阻力，所以平衡摩擦力时，小车需要挂纸带。 (2)橡皮筋恢复原长后，小车做匀速直线运动，所以选用C点的速度才符合实验要求。 (3)小车不连接橡皮筋，发现小车在木板上加速下滑，可知木板倾斜。在橡皮筋弹力的作用下，合外力对小车所做的功大于橡皮筋弹力做功。 考向 ... ...