探究做功与速度关系

1某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，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．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和______电源(填“交流”或“直流”)．(2)实验中小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是()A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，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，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是()A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点，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(根据下面所示的纸带回答)．(5)某同学实验操作正确，数据记录较真实，他根据实验中的数据，画出W－v的图象，应为下图中的哪一个()2．在用如图所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度3.以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是()A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W……B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。4.某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系”,实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有()。A.重锤的质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度5.某同学利用本节探究功与速度关系的方法及结论验证弹性势能表达式的正确性,他将本节实验中的橡皮筋换为一个弹簧,分别将弹簧压缩1cm、2cm、3cm、…,测出小车对应的速度v1、v2、v3、…,并用Excel软件以不同的横、纵坐标画出图线。假如该同学一切操作均非常规范,用x表示弹簧的压缩量,则下列情况下图线可能为直线的是()。A.横坐标为x2,纵坐标为vB.横坐标为x,纵坐标为v2C.横坐标为x,纵坐标为vD.横坐标为x,纵坐标为v6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2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,滑块由静止开始运动.若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则: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和沙桶的总重力大小基本相等,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以及这两点对应的滑块速度的大小v1与v2(v1v2).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)7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,它们均置于水平放置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.(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点的距离.并计算出它们与O点之间的速度平方差Δv2(Δv2=v2-v02),填入下表:(1)请以Δv2为纵坐标,以x为横坐标在图中作出Δv2-x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.点迹x/cmΔv2/m2·s-20//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1959.200.238某学习小组采用如图（甲）所示的装置做“验证动能定理”的实验，小车运动中所受阻力f已提前测得。⑴某次实验中，在小桶中加入适当砝码使小车做加速运动，打点计时器打出的纸带如图（乙）所示，通过正确的方法得出了打1、2两点时小车的速度大小分别为v1、v2，两点间的距离为L，设小车的质量为m0，小桶和砝码的总质量为m，某同学按如下思路验证动能定理：以小车为研究对象，合外力的功为fLmgLW合，动能增量为)(2121220vvmEK，经过多次实验后，他发现W合总是大于ΔEk，你认为产生这种误差的原因是：________________。⑵为了减小或消除以上误差，同学们提出了以下四种改进方案，你认为有效的是：___________。（填选项字母）。A.使小桶和砝码的总质量m远小于小车的质量m0。B.换用水平气垫导轨结合光电计时器做实验，验证mgL是否等于)(21222011vvm。C.设法得出轻细绳的拉力T，验证（TL-fL）是否等于)(21222011vvm。D.研究小车、小桶及砝码组成的系统，验证（mgL-fL）是否等于))((21222011vvmm。9某兴趣小组想通过物体在斜面上运动的实验探究“做功和物体速度变化的关系”。实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①vW，②vW，③2vW。他们的实验装置如图(5.5-10)（甲）所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过Q点时的速度），每次实验，物体都从初始位置处由静止释放。⑴该实验中是否需要测出物体的质量：_____________________________________________。⑵同学们设计了以下表格来记录实验数据。其中L1、L2、L3、L4、……代表物体分别从不同高度处无初速度释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4、……表示物体每次通过Q点的速度。实验次数1234……LL1L2L3L4……vv1v2v3v4……他们根据实验数据绘制了如图（乙）所示的L-v图象，并得出结论W∝v2。他们的做法是否合适，你有什么好的建议？____________________________________________________。⑶在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小_______（填“会”或“不会”）影响探究出的结果。图（5.5-9）（甲）打点计时器小车小桶及砝码（乙）12L图（5.5-10）（甲）P速度传感器Q（乙）LvO1(2)D(3)B(4)Gj(5)B2AC3D4CD5答案:C解析:由弹性势能表达式可以得出,弹簧被压缩x后恢复原长过程中对物体做功为W=12kx2,由本节得出的结论可知W∝v2,所以有W=12kx2∝v2,得x∝v,可知当横坐标为x、纵坐标为v时图线可能是直线。6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(将木板左端适当垫高)(3)7由图中直线的斜率为由以上两式解得F=0.25N.(2)主要原因是长木板对小车存在摩擦力;应将木板左端垫高,以平衡摩擦力,减小误差.答案(1)0.25见解析图(2)长木板对小车存在摩擦力将木板左端垫高,以平衡摩擦力,减小误差mFxv22得21222121MvmvmgL22122212121vmmvmvFx由,m/s10820.0222xv