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6 实验：探究功与速度变化的关系,注意事项 1平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角 2选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的 3规格相同：橡皮筋规格相同时，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值,误差分析 1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比 2没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差 3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准确会带来误差,【例1】 某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图761所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，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(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根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算,实验操作及注意事项,(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_(选填“交流”或“直流”)电源 (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,图761,(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(根据如图762所示的纸带回答) 图762,解析 (1)打点计时器使用的是交流电源；(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，故D正确；(3)放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确；(4)从纸带上看，纸带的GJ段打点比较均匀，所以应选用纸带的GJ段进行测量 答案 (1)交流 (2)D (3)B (4)GJ,【例2】 某同学利用图763甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表的数据：,实验的数据处理,图763,(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样) (1)由表可得出定性结论：_. (2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图象(画在图乙中) (3)根据以上的Wv图象对W与v的关系作出初步判断：_. (4)根据数据完成下表的空白部分：,解析 每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，由做功与拉长橡皮筋条数成正比得，第2、3、4、5次拉长橡皮筋做功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0. (1)定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大 (2)W与v的图象如图所示,(3)W与v的图象很像抛物线，可能Wv2. (4)如下表 答案 见解析,【例3】 质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源如图764所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，纸带上的数据表示各计数点与O点间的距离,拓展创新实验,图764,(1)求出B、C、D、E、F各点的速度并填入下表. (2)求出物体下落时从O点到B、C、D、E、F各点过程中重力所做的功，并填入下表.,(3)适当选择坐标轴，在图765中作出物体重力做的功与物体速度的平方之间的关系图象图中纵坐标表示_，横坐标表示_，由图可得重力所做的功与_成_关系,图765,(2)重力做的功 WBmgOB19.870.6103 J0.69 J， 同理WC1.23 J，WD1.92 J，WE2.76 J， WF3.76 J.,(3)WGv2图象如图所示图中纵坐标表示重力做的功WG，横坐标表示物体速度的平方v2；由图可得重力所做的功与物体速度的平方成正比关系 答案 见解析,一、实验原理和误差分析 1在本实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是 ( ) A用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s进行第一次，第二次，第三次实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W B让小车通过相同的距离，第一次力为F、第二次力为2F，第三次力为3F实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W,C选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条同样的橡皮筋进行第一次、第二次、第三次实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、2W、3W D利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离s，便可求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W 解析 本实验采用橡皮筋做功来进行实验，橡皮筋的力是变力，因此选项A、B、D所说的方法不可能实现 答案 C,2实验时小车在运动中会受到阻力作用在小车沿长木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功外，还有阻力做功，这样便 会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使长木板略为倾斜对于长木板的倾斜程度，下列说法正确的是 ( ) A木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求 B木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 C如果小车在倾斜的木板上做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 D其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的,解析 由动力学知识可以知道，要平衡摩擦力，就应使物体的重力沿斜面向下的分力等于物体受到的阻力，使小车能够做匀速运动 答案 BC,3在探究功与速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图766所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间稀疏，出现这种情况的原因可能是 ( ) A电源的频率不稳定 B木板的倾斜程度太大 C没有使木板倾斜或木板倾斜的程度太小 D小车受到的阻力较大,图766,解析 电源频率不稳定的可能性不大，出现这一现象的原因是没有平衡阻力或平衡阻力不够，以致小车在橡皮筋作用下做加速运动，在橡皮筋恢复原长以后做减速运动，且受到的阻力较大故选项C、D正确 答案 CD,二、实验操作和数据处理 4在探究功与速度变化的关系的实验中，下列说法中正确的是 ( ) A长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力 B重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 C利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算 D利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算,解析 由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力)作用，所以要使长木板适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力，选项A正确；重复实验时，为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比，每次应使橡皮筋拉伸的长度相同，选项B正确；利用纸带上的点计算小车的速度时，由于要计算的是橡皮筋松弛后小车匀速运动的速度，所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算，选项C错误，D正确 答案 ABD,5某实验小组的同学采用如图767所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一条纸带后，通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做的功与速度变化的关系图767是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带上的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图768所示已知所用交变电源的频率为50 Hz，则：,图767 图768,(1)打B点时，小车的瞬时速度vB_m/s.(结果保留两位有效数字) (2)实验中，该小组的同学画出小车位移l与速度v的关系图象如图769所示根据该图线形状，某同学对W与v的关系作出的猜想，肯定不正确的是_(填写选项字母代号),图769,(3)本实验中，若钩码下落高度为h1时合力对小车所做的功为W0，则当钩码下落h2时，合力对小车所做的功为_(用h1、h2、W0表示),(2)由题图知，位移与速度的关系图象很像抛物线，所以可能lv2或lv3，又因为WFl，F恒定不变，故Wv2或Wv3，A、D正确，B、C错误,
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