、某探究学习小组的同学们欲探究“拉力做功和动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图1所示的装置,如图所示:(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调

、某探究学习小组的同学们欲探究“拉力做功和动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图1所示的装置,如图所示:(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调

题型:不详难度:来源:
、某探究学习小组的同学们欲探究“拉力做功和动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图1所示的装置,如图所示:

(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做______运动;
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2N,小车的质量M=0.2kg.则O至F的过程中,拉力做功W=______J,小车动能变化量△Ek=______J;(结果保留四位有效数字)
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=△Ek
(3)若实际检验中,发现W<△Ek(排除读数、测量等造成的偶然误差),则可能的原因是______(写一种情况即可).
答案
(1)为保证拉力等于小车受到的合力,需平衡摩擦力,即将长木板左端适当垫高,轻推小车,小车做匀速直线运动;
(2)拉力的功为:W=F•xOE=0.2N×0.5575m=0.1115J;
E点的瞬时速度为:vF=
OG-OE
2T
=
0.6677-0.4575
2×0.1
=1.051m/s;
故F点的动能为:EKF=
1
2
mvF2
=
1
2
×0.2×1.0512J=0.1105J

(3)若实际中,发现W<△Ek,则可能的原因是摩擦力平衡过度或纸带上的O点不是起始时刻打的点.
故答案为:(1)匀速运动;(2)0.1115,0.1105;(3)摩擦力平衡过度,(纸带上的O点不是起始时刻打的点.)
举一反三
如图所示,均匀光滑直杆AB长为L,可绕光滑固定转轴O转动,O在距B点
L
3
处.在水平杆的另一端A下摆经过的轨迹上安装光电门,用来测量A端的瞬时速度vA,光电门测量位置和距转轴O的高度差h可以调节,有一质量为m的小球套在光滑杆上,重力加速度g取10m/s2
(1)若杆的质量忽略不计,小球固定在杆OA的中点处,由静止释放杆,请写出光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式;
(2)实际情况下杆的质量M不能忽略,拿走小球后重复实验,得到了如图所示的vA2与h关系图线.请写出杆绕O点转动时的动能Ek与vA的关系式;
(3)将光电门安装在OA中点正下方
L
3
处,将杆由水平位置静止释放,套在杆上某处的小球由静止开始沿杆下滑,恰好经过该光电门,测得小球对地速度大小为v.已知杆的质量M是小球质量m的


2
倍,杆绕O点转动时的动能Ek与vA满足(2)问关系.求此时小球重力做功的瞬时功率P.
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某学习小组做“探究功与物体动能变化的关系”的实验装置如图1所示.图中小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行,橡皮筋对小车做的功记为W.当用第2条、3条…完全相同的像皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,使每次实验中像皮筋伸长的长度都完全相同.每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带求出.通过实验数据分析可以得出功与物体动能变化的关系.

(1)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力,其最根本的目的是______.
A.防止小车不能被像皮筋拉动
B.保证像皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
C.便于小车获得较大的弹射速度
D.防止纸带上点迹不清晰
(2)如图2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50Hz,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).
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现提供如图甲所示的器材探究动能定理,请思考探究思路并回答下列问题:

(1)为了消除摩擦力的影响,应采取的措施:______
(2)在某次实验中某同学得到了如图乙所示的一条纸带,在A,B,C三个计数点中应该选用______点的速度才符合要求.(填A,B或C)
(3)某同学用如图甲所示的装置做该实验,先使小车不连接橡皮筋,发现小车在木板上加速下滑.则在橡皮筋弹力作用下,合外力对小车做的功______(填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋弹力所做的功.
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为了验证动能定理,某学习小组在实验室组装了如图的装置外,
还备有下列器材:打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小桶时,滑块处于静止状态.要完成该实验,则:
(1)还缺少的实验器材是______.
(2)实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要做的步骤是______;实验时为保证细线的拉力与沙、小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是______.
(3)在(2)问的基础上,让小桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出该两点的间距为L、打下该两点时滑块的速度大小为v1、v2(v1<v2),已知当地的重力加速度为g.写出实验要验证的动能定理表达式______(用题中所给的字母表示).
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如图甲所示,是某研究性学习小组做探究“探究功与速度变化的关系”的实验,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,橡皮筋对小车做功为2W,3W…小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有交流电源和______
(2)关于该实验,下列说法正确的是
A.实验仪器安装时,可以不平衡摩擦力
B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
D.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出
(3)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;图乙给出了某次实验打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB=1.48cm,BC=1.60cm,CD=1.62cm,DE=1.62cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm=______m/s.(结果保留两位有效数字)
(4)第1次至第5次的实验数据如下表所示
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试验次数橡皮筋做的功小车获得的最大速度vm(m/s)小车最大速度的平方vm2(m/s)2小车最大速度的立方vm3(m/s)3小车最大速度的平方根


v

(m/s)1/2
1W1.001.001.001.00
22W1.411.992.811.19
33W1.763.095.451.32
44W2.004.008.001.41
55W2.255.0611.391.50