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《高考物理 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實驗1:探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系【例1】某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實驗中,設(shè)計了如圖實(a)所示的實驗,將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過電火花計時器或電磁打點計時器,先用手提著紙帶,使重物靜止在靠近計時器的地方,然后接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,計時器就在紙帶上打出一系列小點,得到的紙帶如圖(b)所示,O點為計時器打下的第1個點,該同學(xué)對數(shù)據(jù)進行了下列處理:取OA=AB=BC,并根據(jù)紙帶算出了A、,B、C三點的速度分別為vA=0.12m/s、vB=0.17m/s、vC=0.21m/s.根據(jù)以上數(shù)
2、據(jù)你能否大致判斷W∝v2?答案能【例2】為了探究外力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系,現(xiàn)提供如圖實所示的器材,讓小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行,請思考探究思路并回答下列問題(打點計時器所用交流電頻率為50Hz):(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取什么措施?(2)①當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…并起來進行第1次、第2次、第3次…實驗時,每次實驗中橡皮筋拉伸的長度應(yīng)都保持一致,我們把第1次實驗時橡皮筋對小車做的功記為W.②由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點計時器和紙帶測出,如圖實所示是其中
3、四次實驗打出的部分紙帶.試根據(jù)第①、②項中的信息,填寫下表.從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:.答案(1)可將木板一端墊高,使重力沿斜面的分力與摩擦力平衡.(2)(3)橡皮筋對小車做功與小車速度的平方成正比【例3】探究能力是進行物理學(xué)研究的重要能力之一.物體因繞軸轉(zhuǎn)動而具有的動能叫轉(zhuǎn)動動能,轉(zhuǎn)動動能的大小與物體轉(zhuǎn)動的角速度有關(guān).為了研究某一砂輪的轉(zhuǎn)動動能Ek與角速度ω的關(guān)系,某同學(xué)采用了下述實驗方法進行探索:如圖實所示,先讓砂輪由動力帶動勻速旋轉(zhuǎn),測得其角速度ω,然后讓砂輪脫離動力,由于克服轉(zhuǎn)軸間摩擦力做功,砂輪最后停下,測出
4、砂輪脫離動力到停止轉(zhuǎn)動的圈數(shù)n,通過分析實驗數(shù)據(jù),得出結(jié)論.經(jīng)實驗測得的幾組ω和n如下表所示:另外已測試砂輪轉(zhuǎn)軸的直徑為1cm,轉(zhuǎn)軸間的摩擦力為N.(1)計算出砂輪每次脫離動力的轉(zhuǎn)動動能,并填入上表中.(2)由上述數(shù)據(jù)推導(dǎo)出該砂輪的轉(zhuǎn)動動能Ek與角速度ω的關(guān)系式為.(3)若測得脫離動力后砂輪的角速度為2.5rad/s,則它轉(zhuǎn)過45圈時的角速度為rad/s.答案(1)見下表格(2)Ek=2ω2(3)21.在做“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”的實驗時,發(fā)現(xiàn)重錘減少的勢能總是大于重錘增加的動能,造成這種現(xiàn)象的原因是(
5、)A.選用的重錘質(zhì)量過大B.選用的重錘質(zhì)量過小C.空氣對重錘的阻力和打點計時器對紙帶的阻力D.實驗時操作不夠細(xì),實驗數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確答案C2.在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗中,某同學(xué)是用下面的方法和器材進行實驗的:放在長木板上的小車由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動,小車?yán)瓌庸潭ㄔ谒厦娴募垘?紙帶穿過打點計時器.關(guān)于這一實驗,下列說法中正確的是()A.長木板要適當(dāng)傾斜,以平衡小車運動中受到的阻力B.重復(fù)實驗時,雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同,但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同C.利用紙帶上的點計算小車
6、的速度時,應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D.利用紙帶上的點計算小車的速度時,應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算答案ABD3.在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中,某實驗小組采用如圖實甲所示的裝置.實驗步驟如下:①把紙帶的一端固定在小車的后面,另一端穿過打點計時器②改變木板的傾角,以重力的一個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力③用細(xì)線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸吊的砂桶相連④接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點,測出s、s1、s2(如圖乙所示),查得打點周期為T.判斷
7、重力的一個分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是;本實驗還需直接測量的物理量是:.(并用相應(yīng)的符號表示)探究結(jié)果的表達式是.(用相應(yīng)的符號表示).答案紙帶上點跡間距相等小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量mmgs=4.為了“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”,查資料得知,彈簧的彈性勢能Ep=,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長度的變化量.某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運動來探究這一問題.為了研究方便,把小鐵球O放在水平桌面上做實驗,讓小鐵球O在彈力作用下運動,即只有彈簧推力做功.該同學(xué)設(shè)計實驗
8、如下:首先進行如圖實甲所示的實驗:將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小鐵球O,靜止時測得彈簧的伸長量為d.在此步驟中,目的是要確定物理量,用m、d、g表示為.接著進行如圖乙所示的實驗:將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小鐵球O壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球O被推出去,從高為h的水平桌面上拋出,小鐵球O在空中運動的水平距離為L.小鐵球