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高考总复习物理第三单元实验与探究第5课实验：探究动能定理高考展望题型探究栏目链接1.掌握探究功与物体动能(主要是速度)变化关系的实验原理、操作步骤及数据处理方法．2.高考一般注重实验原理及数据处理的考查．高考展望题型探究栏目链接提醒探究题型1实验原理及实验步骤【例❶】某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验．提醒探究(1)你认为还需要的实验器材有_____________________．(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，细沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是___________，实验时首先要做的步骤是______．(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m.让沙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，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1＜v2)．则本实验最终要验证的数学表达式为__________________．(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)提醒探究解析：该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力对滑块所做的功与滑块动能的增量的关系．因为合外力不等于滑块的重力，两端质量不可能“抵消”，所以要分别测出沙、滑块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度．提醒探究实验时应注意平衡摩擦力，以减少误差．从实验方便性上考虑要把沙的重力看作滑块所受的合外力，m应远远小于M.实验验证的表达式为mgL＝12Mv22－12Mv21.答案：(1)天平、刻度尺(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mgL＝12Mv22－12Mv21提醒探究题型2实验数据处理【例❷】某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系．图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．提醒探究(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O点之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差Δv2(Δv2＝v－v)，填入下表：点迹s/cmΔv2/(m2·s－2)O//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23提醒探究请以Δv2为纵坐标，以s为横坐标，在下图的方格纸中作出Δv2s图象．若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为________N.(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是______________，实验操作中改进的措施是_________.提醒探究解析：(1)根据表中数据在Δv2s坐标系中描点，然后用直线连接各点，如图所示．提醒探究由动能定理得：F合·s＝12m(v2t－v20)．所以：Δv2＝2F合ms，由图象得：k＝2.5，再由k＝2F合m得：F合＝km2＝0.25N.提醒探究(2)当小车受到向左的阻力f时，小车的合外力F合＝FC－f＜FC，如果使导轨倾斜一定角度平衡了小车的摩擦阻力，小车的合外力就等于测力计的读数FC了．答案：(1)图象见解析0.25(2)小车滑行时所受摩擦阻力较大使木板倾斜一定的角度以平衡摩擦力提醒探究题型3创新实验设计【例❸】某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前，提出以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝….他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木块，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)．在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议．提醒探究(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么？(2)让物体分别从不同高度无初速释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4、…，读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4、…，并绘制了如图乙所示的Lv图象．根据绘制出的Lv图象，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出()提醒探究A．Lv2图象B．Lv图象C．L1v图象D．L1v图象(3)本实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果？解析：(1)因为W＝ΔEk，而W＝mg(sinθ－μcosθ)L，ΔEk＝12mv2，等式两边都有m，所以探究W与v的关系可以不用测量质量m.提醒探究(2)由于题图乙是关于“Lv”的图象，该图象为曲线，不便于直观地看出L和v的变化关系，所以，下一步应作出“Lv2”的图象，应选A.(3)在实验中，由于物体在斜面上运动时，所受的合力是确定的，即F合＝mg(sinθ－μcosθ)，所以摩擦力的大小不会影响L和v的关系．答案：(1)见解析(2)A(3)不会