江苏专版2025版高考物理一轮复习第五章实验四探究动能定理讲义含解析.docVIP

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探究动能定理

一、试验目的

1．探究外力对物体做功与物体速度变更的关系。

2．通过试验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。

二、试验器材

小车(前面带小钩)、100～200g砝码、长木板及两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(若运用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺。

突破点(一)试验原理与操作

[例1]某试验小组用如“试验图示记心中”所示装置“探究功与物体速度变更的关系”。

(1)为平衡小车运动过程中受到的阻力，应当采纳下面所述方法中的______(填入选项前的字母代号)。

A．逐步调整木板的倾斜程度，让小车能够自由下滑

B．逐步调整木板的倾斜程度，让小车在橡皮筋作用下起先运动

C．逐步调整木板的倾斜程度，给小车一初速度，让其拖着纸带匀速下滑

D．逐步调整木板的倾斜程度，让拖着纸带的小车自由下滑

(2)如图所示是该试验小组在试验过程中打出的一条纸带，已知打点计时器连接的电源的频率为50Hz，则橡皮筋复原原长时小车的速度为________m/s(结果保留三位有效数字)。

[答案](1)C(2)1.39(1.38～1.40均正确)

[由题引知·要点谨记]

1.试验原理的理解[对应第?1?题]

?1?为使橡皮筋的拉力所做的功为合外力对小车所做的功，必需平衡小车的摩擦力。

?2?利用小车拖着纸带，小车匀速运动则摩擦力才算被平衡，此操作一是可通过纸带视察小车是否匀速，二是可同时平衡纸带运动所受的阻力。

2.利用纸带确定小车的末速度[对应第?2?题]

?1?橡皮筋复原原长时小车已匀速，故应利用纸带上间距相等的部分计算小车速度。

?2?利用v＝eq\f(x,t)计算小车的速度，为减小测量误差，所选的范围应尽量长些，如本题可选BE段。

?3?留意刻度尺的精度、估读及单位，留意对结果有效数字的要求。

[集训冲关]

1．(2024·如皋调研)利用“试验图示记心中”所示装置进行“探究功与速度变更的关系”的试验中，主要过程如下：

A．设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；

B．分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度v1、v2、v3、…；

C．作出W-v图像；

D．分析W-v图像，假如W-v图像是一条直线，表明W∝v；假如不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等关系。

(1)试验中得到的一条如图所示的纸带，求小车获得的速度应选________(选填“AB”或“CD”)段来计算。

(2)关于该试验，下列说法正确的有________。

A．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加

B．通过变更小车质量可以变更橡皮筋对小车做的功

C．每次试验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一样

D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

(3)在该试验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清楚的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种状况的缘由可能是_______________________________________

________________________________________________________________________。(写出一条即可)

解析：(1)由题图知：在AB之间，由于相邻计数间的距离不断增大，而打点计时器每隔0.02s打一个点，所以小车做加速运动。在CD之间相邻计数间距相等，说明小车做匀速运动。小车离开橡皮筋后做匀速运动，应选用CD段纸带来计算小车的速度v。

(2)该试验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故A正确，B错误；为保证每根橡皮筋对小车做功一样多，每次试验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一样，故C正确；在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确。

(3)在该试验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清楚的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种状况的缘由可能是没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小。

答案：(1)CD(2)ACD(3)没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小

2．(2024·启东月考)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系。

(1)按“试验图示记心中”所示将试验仪器安装好，同时平衡__________，确定方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的匀称程度推断小车是否做__________运动。

(2)当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条、…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、…试验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0、…，每次试验中