备考2019年高考物理一轮专题： 第23讲 实验：探究动能定理

为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处（从传感器所在平面算起）自由滑下至速度传感器时，读出滑块经此处时的速度v，如图所示．多次改变滑块的下滑高度h（斜面的倾角不变），对应的速度值记录在表中：

下滑高度h/m	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50
速度v/m•s﹣1	0.633	0.895	1.100	1.265	1.414

要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是，本实验是否需要平衡摩擦力（填“是”或“否”）．

探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度变化的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

⑴设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W

⑵分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v₁、v₂、v₃…；

⑶作出W﹣v草图；

⑷分析W﹣v图象，如果W﹣v图象是一条直线，表明w∝v；如果不是直线，可考虑是否存在w∝v₂、w∝v₃等关系．

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．

某同学做“探究功与速度变化的关系”的实验，如图所示，小车在一条橡皮筋的作用下弹出沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W。当用2条、3条…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都由打点计时器所打的纸带测出。

某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，采用了如图1所示的探究物体加速度与物体质量、受力之间关系的实验装置．

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，则：

某同学采用如图1所示的装置进行“合外力做功和动能变化的关系”的研究。

a． 按图1把实验器材安装好，不挂沙桶，反复调节长木板左端高度，直到滑块能够做匀速直线运动；

b． 把细线系在滑块上并绕过定滑轮悬挂沙桶，接通电源，放开滑块，电火花计时器在被滑块带动的纸带上打下一系列点．从某点A开始依次取计数点B、C、D、…，每相邻计数点之间还有4个计时点未画出，沙和沙桶的总质量为100g；

c． 测量出B、C、D、…各点与A点的距离，分别记为 …；

d． 用沙和沙桶受到的总重力作为细线对滑块的拉力，分别乘以 …，得到合外力对滑块所做的功 …；

e． 求出B、C、D、…各点速度的大小，分别记为 …，再求出它们的平方 …；

f． 用纵坐标表示速度的平方 ，横坐标表示合外力对滑块所做的功W，作出 图象，并在图象中描出（ ， ）坐标点，再连成图线；

请回答下列问题：（重力加速度 ，以下计算结果均保留两位有效数字）

某同学利用图甲的实验装置做“探究动能定理“的实验．在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量m=1.00kg的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，A、B、C分别为所选取的计数点，且0为开始打出的第一点，0A之间有若干点未标出，相邻计数数点的时间间隔为0.02s，重力加速度g取9.80m/s² ．

如图所示为“探究功与速度变化的关系”实验装置，让小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，思考探究方案并回答下列问题。

如图所示是某同学探究动能定理的实验装置．已知重力加速度为g，不计滑轮摩擦阻力．该同学的实验步骤如下：

a．将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，长木板旁放置两个光电门A和B，砂桶通过滑轮与小车相连．

b．调整长木板倾角，使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑．测得砂和砂桶的总质量为m．

c．某时刻剪断细绳，小车由静止开始加速运动．

d．测得挡光片通过光电门A的时间为△t₁ ， 通过光电门B的时间为△t₂ ， 挡光片宽度为d，小车质量为M，两个光电门A和B之间的距离为L．

e．依据以上数据探究动能定理．

某实验小组采用如图所示的装置“探究恒力做功与物体动能变化的关系”．提供的实验器材：电火花打点计时器及纸带、砂桶、细砂、细线、小车及砝码、一端带滑轮的长木板及垫块．

某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，来定量探究绳子拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸纸带、刻度尺、钩码。组装的实验装置如图所示。

 

在《探究功与物体速度变化的关系》实验时，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行，实验装置如图所示．

为了探究动能定理，一位同学设计了如图所示的实验装置．他先固定并调整斜槽，让末端O点的切线水平，再将一木板竖直放置并固定，木板到斜槽末端O的距离为s，使小球从斜槽上某一标记点由静止释放，若小球到达斜槽底端时下落的高度为H、小球从O点做平抛运动击中木板时下落的高度为y．

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。