1、1实验 5.1 探究动能定理【高考导航】抢分题型题型 1 对实验原理的理解题型 2 实验数据的处理题型 3 实验创新设计 命题点 1 实验装置的改进 命题点 2 实验原理的迁移应用实验目的 探究外力做功与物体动能变化的关系。实验原理实验装置如图实1 所示，在砝码盘中加放砝码并释放砝码盘，小车将在砝码盘对它的拉力作用下做匀加速直线运动。在打出的纸带上适当间隔地取两个点A、B，用平均速度的方法确定出 A、B 两点速度 vA、v B，求出此过程中物体动能的变化量为 E k，测量这段过程中物体运动的距离 x，算出拉力做的功 W，通过比较W 和 E k的值，就可以找出两者之间的关系。题型 1 对实验原理
2、的理解例 1 (广州模拟)某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，实验开始前，他们提出了以下几种猜想：W ，Wv，Wv 2。实验装置如图实2 甲所示，图中是小车在一v条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小车做的功记为 W。当我们用 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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车在实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。2(1)实验时为了使小车相当于只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是_；(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了计算出小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(3
3、)同学们设计了以下表格来记录数据。其中 W1、W 2、W 3、W 4表示橡皮筋对小车做的功，v 1、v 2、v 3、v 4表示小车每次获得的速度。实验次数 1 2 3 4 Wv1v2v3v4v他们根据实验数据绘制了如图乙所示的 Wv 图象，由图象形状得出结论 Wv 2。他们的做法是否合适？请说明理由：_。答案 (1)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(2)点距均匀(3)不合适。由曲线不能直接确定 W、v 2的函数关系，应进一步绘制 Wv 2图象解析 总结(1)实验中要通过倾斜木板平衡摩擦力，这与探究加速度与力、质量关系中平衡摩擦力的原因是一样的。(2)计算小车的速度时，应选纸带上点距均匀的部
4、分进行测量。针对训练：(福建)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图实3)：3(1)下列说法哪一项是正确的_。(填选项前字母) A平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图实4 是实验中获得的一条纸带的一部分，选取 O、A、B、C 计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，则打 B 点时小车的瞬时速度大小为_m/s(保留三位有效数字)。答案 (1)C (2)0.653解析 题型 2 实验数据的处理例 2 如图实5 所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的
5、实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为 W。当我们把 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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出。(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有 _；4(2)平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第 2 次、第 3 次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；橡皮筋做的功10 个间距的距离（m）10 个间距的时间 T（ s）小车获得的速度
6、 nv小车速度的 平方 2v第 1 次 W0.200 0.2第 2 次 0.280 0.2第 3 次 0.300 0.2第 4 次 0.400 0.2第 5 次 0.450 0.2(4)从理论上讲，橡皮筋做的功 Wn和物体速度 vn变化的关系应是 Wn_，请你根据表中测定的数据在如图实6 所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性。答案 (1)刻度尺 (2)点距均匀 (3)2W 3W 4W 5W (4)v 图见解析解析(1)计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺。5题型 3 实验创新设计命题点 1 实验装置的改进例 3 (江西模拟)某学习小组利用如图实7 所示的装置验证动能定理。(
7、1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离 s_cm；(2)测量挡光条的宽度 d，记录挡光条通过光电门 1 和 2 所用的时间 t 1和 t 2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力 F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_；(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_(填“是”或“否”)答案 (1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 M (3)否解析 (1)由图可知， s70.30 cm20.30 cm 50.00 cm。6小结 为减小实验误差，本实验装置从以下三个方面进行改进：(1)减小摩擦阻力：
8、用气垫导轨代替木板。(2)速度的测量：用光电门代替打点计时器。(3)拉力的测定：用力传感器测定力的大小。命题点 2 实验原理的迁移应用例 4 某实验小组利用如图实8 所示装置，探究木块在木板上滑动至停止的过程中，摩擦力做的功与木块滑上木板时初速度的关系，实验步骤如下：A将弹簧左端固定在平台上，右端自然伸长到平台右侧 O 点，木板紧靠平台，其上表面与 P、O 在同一水平面上。使木块压缩弹簧自由端至 P 点后由静止释放，木块最终停在木板上的 B 点，记下 P 点并测出 OB间的距离 L。B去掉木板再使木块压缩弹簧自由端至 P 点并由静止释放，测出木块做平抛运动的水平位移 x。C改变由静止释放木块的位置，以获取多组 L、x 数据。D用作图象的办法，探求 L 与 x 的关系，得出结论。(1)A、B 两步中，均使弹簧压缩到同一点 P 的目的是_；(2)本实验中，是否必须测出图中 h 的具体数值？_(填“是”或“否”)；(3)实验小组根据测得的数据，作出 Lx 2图象如图实9 所示，据此，实验小组便得出结论：摩擦力对木块做的功与木块滑上木板时的初速度平方成正比。请写出其推理过程：_。答案 (1)保证木块做平抛运动的初速度与木块滑上木板时的初速度相等 (2)否 (3)见解析7解析
