- 探究功与速度变化的关系
- 共56题
(1)为了消除摩擦力对滑块的影响，实验操作和数据处理过程中，下列方法可行的是
A．在满足沙子的质量m远小于滑块的质量M的条件下，只用沙子的重力代替滑块所受拉力
B．在满足沙子的质量m远小于滑块的质量M的条件下，用沙子和沙桶的总重力代替滑块所受的拉力 C．用小木块适当垫高长木板靠近打点计时器的一端
D．用小木块适当垫高长木板固定滑轮的一端
(2)实验中误差产生的原因有_____、_______。(写出两个原因)
正确答案
（1）C；（2）测量位移有误差，用沙子和沙桶的总重力代替滑块所受的拉力有误差．
解析
（1）在实验中利用平衡摩擦力的方法消除摩擦力的影响，具体做法是用小木块适当垫高长木板靠近打点计时器的一端，用滑块的重力沿斜面的分量与摩擦力平衡，故C正确．（2）实验中误差产生的原因有：测量位移有误差，用沙子和沙桶的总重力代替滑块所受的拉力有误差．
考查方向
本题主要考查探究功与速度变化的关系
解题思路
（1）实验中由于摩擦力的存在，往往将木板一端略微垫高，来平衡摩擦力；
易错点
解答本题要知道“验证动能定理”实验中平衡摩擦力的做法，要求同学们能正确分析实验误差
知识点
14．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下图所示的装置，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。
(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)
正确答案
(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)
解析
（1）由题意可知滑块动能的变化量为：
（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，应满足的实验条件是
（3）由（1）可知，实验需要验证的表达式为：
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；根据牛顿第二定律求出拉力和沙桶重力的关系，判断出沙桶总重力等于拉力的条件.
易错点
关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量.
教师点评
本题考查了探究功与速度变化的关系，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与动能定理等知识点交汇命题.
知识点
如图所示的装置可以探究外力做功和物体速度变化的关系。光滑斜槽轨道固定在水平桌面上，将斜槽从底端开始分成长度相等的五等份，使AB＝BC＝CD＝DE＝EF，让小球每次从不同等分点处释放，最后落在水平地面上。
8.实验中，若小球从F点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为W，则小球从B点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为
9.实验中，小球每次在斜槽上运动的长度记作L，小球做平抛运动的水平位移记作x，通过五组数据描点做出L-x2图象是一条过原点的直线，设小球运动到斜槽底端时的速度为
▲ (用H、
正确答案
解析
根据几何关系可知，hFA=5hBA，
对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理得：
W=mghFA，W′=mghBA，
解得：
考查方向
动能定理
解题思路
先根据几何关系求出FA的高度与BA高度的关系，再对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理列式求解.
易错点
关键理解重力做功的特点.
正确答案
解析
小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则小球运动到斜槽底端时的速度
时间相等，所以v与x成正比，而根据图象可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，小球抛出点距地面的高度为H，则运动时间
根据动能定理得：
解得：
则L-x2图象的斜率
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则平抛初速度与水平位移成正比，而根据图象可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，根据平抛运动基本公式以及动能定理求出L-x2的关系式，从而求出斜率.
易错点
关键根据平抛运动基本公式以及动能定理求出L-x2的关系式.
“探究合外力的功与物体动能变化的关系”。
他们通过改变光电门的位置和悬挂物的质
量进行多次实验，采集多组数据。已知将此
装置平衡摩擦后，小车总是由同一位置自由
释放，小车上方固定一宽度为d的挡光板。
11.下列关于操作中的说法，正确的是 。
12.本小组同学在实验中有不同操作和数据处理方式，你认为合理的说法是 。
A甲同学把小车的末速度（v）作为横坐标，拉力对小车做的功(W)作为纵坐标，人为画
出该图线后再分析得出结论
B乙同学保持悬挂物的质量不变，以小车的位移(x)作为纵坐标，以小车的末速度的平
方（v2）作为横坐标，人为作出图线后能得出结论
C丙同学保持小车的位移不变，以悬挂物的质量（m'）为纵坐标，以小车的末速度的倒
数（
D丁同学保持小车的位移不变，以悬挂物的质量(m')为纵坐标，以小车和悬挂物的获
得的总动能(
13.戊同学对实验数据进行分析。他把小车和悬挂物作为研究
力，计算出的结果始终是：悬挂物重力
得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，你认为导致此结果的主要原因是 。
正确答案
解析
A、调整轨道的倾角至合适位置的标志是：小车在不悬挂重物的情况下，在轨道上匀速运动，故A错误；
B、为了使轻绳的拉力可以近似认为等于重物的重力，则要求悬挂物的质量远小于小车的质量，故B正确；
C、实验时应先接通光电门，待其正常工作后，再释放小车，故C正确；
D、多次实验时，由于实验装置只有一个光电门，则要让小车由静止释放，否则不能求出动能的变化量，故D正确，故本题选BCD.
考查方向
探究功与速度变化的关系；实验中常用仪器及其正确操作方法
解题思路
根据平衡摩擦力的原理可知，平衡摩擦力时不能挂重物，只有当悬挂物的质量远小于小车的质量时，才能用重物的重力代替绳子的拉力，实验时应先接通光电门，再释放小车.
易错点
关键理解实验原理，实验前应先平衡摩擦力.
正确答案
解析
A、对小车，根据动能定理得：
B、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：
CD、对小车和重物组成的系统，根据动能定理得：
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
分别对小车和小车与重物组成的系统为研究对象，应用动能定理列式分析，作图时要作直线图象，只有过原点的直线图象才能得出成正比的关系.
易错点
关键根据实验原理推导图线的纵坐标与横坐标的函数关系.
正确答案
小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开
始运动到挡光板通过光电门的感光点而获得瞬时速度的位移（或答“挡光板的宽度”也可
以）
解析
由于小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点获得瞬时速度的位移，所以悬挂物重力做的功小于小车和悬挂物整体动能的增量．
考查方向
探究功与速度变化的关系
解题思路
实验时，小车前端到光电门的感光点之间的距离x小于小车从开始运动到挡光板通过光电门的感光点的位移，导致了实验误差.
易错点
理解实验原理，分析出实验误差产生的原因.
22.如图甲所示实验着墨，可以测量滑块经过斜面底端的瞬时速度。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，示数如图乙所示，可读得d= cm；
（2）让装有挡光片的滑块从斜面上端由静止释放，测得它经过光电门时挡片的挡光时间为0.002s，则滑块经过斜面底端时的速度v= m/s(保留二位有效数字)；挡光片平行安装于滑块运动的竖直平面，但未与斜面垂直（如图丙），则速度的测量值比真实值偏 （填“大”或“小”）。
（3）若测得滑块下滑高度为h ，水平位移为x ，则可得出滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝ （用符号h.v.x和重力加速度g表示）。
正确答案
（1）1.02（2分）；（2）5.1（1分） 小（1分）；（3）
解析
（1）主尺读数为10mm，游标读数是2×0.1mm=0.2mm，故最后读数为：10mm+0.2mm=10.2mm=1.02cm．
（2）用滑块通过的平均速度来代替瞬时速度大小，有：
挡光片平行安装于滑块运动的竖直平面，但未与斜面垂直，当通过光电门时，使得时间变长，然而在求瞬时速度时，仍用挡光片的宽度与变长的时间的比值，导致瞬时速度变小，则速度的测量值比真实值偏小；
（3）设下滑位移为l，根据速度-位移公式有：
v2=2al ,根据牛顿第二定律有：mgsinθ-μmgcosθ=ma
其中
联立解得：
考查方向
探究小车速度随时间变化的规律
解题思路
（1）游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标读数，注意不需要估读；
（2）由于木块通过光电门的时间很短，因此可以用其通过光电门的平均速度来代替瞬时速度大小，挡光片未与斜面垂直时，导致通过光电门，时间变长，即可分析测量值与真实值的关系；
（3）根据牛顿第二定律写出出表达式，即可求出摩擦因数的大小.
易错点
关键理解实验的原理，掌握游标卡尺的读数方法，会分析误差产生的原因.
教师点评
本题考查了探究小车速度随时间变化的规律，在近几年的各省高考题出现的频率较高，常与纸带的处理，动能定理等知识点交汇命题.
知识点
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