1、动能定理实验考点要求：1.实验原理与实验操作2.数据处理与误差分析3.实验拓展与创新基本实验要求1实验目的探究功与物体速度变化的关系2实验原理(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功为 W.(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功应为 2W.(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功应为 3W.(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可以确定速度变化与功的关系3实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等4实验步骤(1)垫高木板的一端，平衡摩擦力(2)拉伸的橡皮筋对小车做功：用一条橡皮筋拉小车做功 W.用两条橡皮筋拉小车做功 2W.用三条橡皮筋拉小车做
2、功 3W.(3)测出每次做功后小车获得的速度(4)分别用各次实验测得的 v 和 W 绘制 Wv 或 Wv 2、Wv 3、图象，直到明确得出W 和 v 的关系5实验结论物体速度 v 与外力做功 W 间的关系 W mv2.12规律方法总结1实验注意事项(1)将木板一端垫高，使小车的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做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角(2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分(3)橡皮筋应选规格一样的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(4)小车质量应大一些，
3、使纸带上打的点多一些2实验探究的技巧与方法(1)不直接计算 W 和 v 的数值，而只是看第 2 次、第 3 次实验中的 W 和 v 是第 1 次的多少倍，简化数据的测量和处理(2)做 Wv 图象，或 Wv 2、Wv 3 图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线考点一 实验原理与实验操作例 1 (2014天津9(2)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，以此定量探究绳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、小木块等组装的实验装置如图 1 所示若要完成该实验，必需的实验器材还
4、有哪些_实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个_( 填字母代号) A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_.他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号) A在接
5、通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答案 刻度尺、天平(包括砝码 ) D 可在小车上加适量砝码(或钩码) CD1实验原理与实验操作 某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图 2 所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，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图 2(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、
6、刻度尺和_( 填“交流”或“直流”)电源(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，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)在正确操作的情况下，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
7、 3 所示的纸带回答) 答案 (1)交流 (2)D (3)B (4)GJ2实验原理与实验操作 某实验小组采用如图 4 所示的装置来探究“功与速度变化的关系”实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面实验的部分步骤如下：a将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定一打点计时器；b把纸带穿过打点计时器的限位孔，连在小车后端，用细绳跨过定滑轮连接小车和钩码；c把小车拉到靠近打点计器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条纸带；d关闭电源，通过分析小车位移与速度的变化关系(不需要知道合外力大小) 来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系(1)下列关于实验过程的描述正确的是
8、_A实验中应控制钩码的质量，使其远小于小车的总质量B实验前应调节好定滑轮的高度，使拉小车的细绳和长木板平行C实验前应把长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力D实验时应先让小车运动，等小车运动一段时间后再接通打点计时器的电源(2)实验中，该小组同学画出小车位移 x 与小车速度 v 的关系图象如图 5 所示，根据该图形状，某同学对 W 与 v 的关系作出了猜想，肯定不正确的是_AWvBWv 2CW1vDWv 3答案 (1)B (2)AC考点二 数据处理与误差分析例 2 如图 6 所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形这时，
9、橡皮筋对小车做的功记为 W.当我们把 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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有_ ；(2)平衡摩擦力后，每次实验得到的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；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第 2 次、第 3 次 实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；橡皮筋做的功10 个间距的距离 x(m)10 个间距的时间 T(s)小车获得的速度 vn小车速度的平方 v2n第 1 次 W 0.200 0.
10、2第 2 次 0.280 0.2第 3 次 0.300 0.2第 4 次 0.400 0.2第 5 次 0.450 0.2(4)从理论上讲，橡皮筋做的功 Wn和物体速度 vn变化的关系应是 Wn_，请你根据表中测定的数据在如图 7 所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性图 7答案 (1)刻度尺、交流电源 (2)点距均匀 (3)2 W、3W、4W、5W (4) v 图象见解析2n3实验数据的处理 (2013四川8(2) 如图 8 所示，某组同学借用 “探究 a 与 F、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：图 8为达到平衡阻力的目的，
11、取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板的倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图 9 所示的纸带纸带上 O 为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1 s 的相邻计数点 A、B、C、D、E、F、G .实验时小车所受拉力为 0.2 N，小车的质量为 0.2 kg.请计算小车所受合外力做的功 W 和小车动能的变化 Ek，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).OB OC OD OE OFW/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5Ek/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7分析上述
12、数据可知：在实验误差允许的范围内 WE k，与理论推导结果一致实验前已测得托盘质量为 7.7103 kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg(g 取 9.8 m/s2，结果保留至小数点后第三位)答案 匀速直线(或匀速) 0.111 5 0.110 5 0.0154数据处理与误差分析 某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤如下：(1)按如图 10 所示安装好实验装置，其中小车质量 M0.20 kg，钩码总质量 m0.05 kg.(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源( 电源频率 f50 Hz)，打出一条纸带(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为
13、满意的一条，如图 11 所示把打下的第一个点记作 0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有 4 个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到 0 点的距离分别为 d10.041 m，d 20.055 m，d 30.167 m，d 40.256 m，d 50.360 m，d 60.480 m，他把钩码的重力(当地重力加速度 g10 m/s2)作为小车所受合力，算出打下 0 点到打下第 5 点合力做功 W _J(结果保留三位有效数字，重力加速度 g 取 10 m/s2)，打第 5 点时小车的动能 Ek_( 用相关数据前字母列式)，把打下第 5 点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得 Ek0.125
14、 J.图 11(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量 ”，且误差很大通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是_A钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C释放小车和接通电源的顺序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因答案 (3)0.180 (d6d 4)2 (4)ABMf2200考点三 实验拓展与创新1本实验中虽然不需要计算出橡皮筋每次做功的具体数值，但需要计算出每次小车获得的速度，由于距离的测量存在一定误差，使得速
15、度的大小不准确，在此可以安装速度传感器进行实验2本实验也可用钩码牵引小车完成，在小车上安装拉力传感器测出拉力的大小，再测出位移的大小，进而确定力做功的多少例 3 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“外力做功与物体动能变化的关系”如图 12 所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距 50.0 cm 的 A、B两点(A、B 两点图中未标出)各安装一个速度传感器，记录小车通过 A、B 时的速度大小小车中可以放置砝码(1)实验主要步骤如下：测量_和拉力传感器的总质量 M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，
16、另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路将小车停在桌面右端靠近打点计时器处，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过 A、B 时的速度在小车中增加砝码，或_，重复的操作(2)表格中是他们测得的几组数据，其中 M 是 M1 与小车中砝码质量之和，|v v | 是两个2 21速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量 E，F 是拉力传感器受到的拉力，W 是 F 在 A、B 间所做的功表格中 E3_，W 3_.( 结果保留三位有效数字)数据记录表次数 M/kg |v v | /(m/s)221 2 E/J F/N W/J1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.2
17、002 0.500 1.65 0.413 0.840 0.4203 0.500 2.40 E3 1.220 W34 1.000 2.40 1.20 2.420 1.215 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43(3)根据表格，请在图 13 中的方格纸上作出 EW 图线图 13答案 (1)小车、砝码 接通电源，释放小车 减少钩码 (2)0.600 0.610 (3) 如图所示5实验的拓展 (2013新课标全国22)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图 14 所示
18、向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 Ep 与小球抛出时的动能 Ek 相等已知重力加速度大小为 g.为求得 Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号) A小球的质量 mB小球抛出点到落地点的水平距离 sC桌面到地面的高度 hD弹簧的压缩量 xE弹簧原长 l0(2)用所选取的测量量和已知量表示 Ek，得 Ek_.(3)图 15 中的直线是实验测量得到的 sx 图线从理论上可推出，如果 h 不变m 增加，s x 图线的斜率会_(填“增大” 、 “减小”或
19、“不变”)：如果 m 不变，h 增加，s x 图线的斜率会_(填“增大” 、 “减小”或“不变”)由图中给出的直线关系和Ek 的表达式可知，E p 与 x 的 _次方成正比答案 (1)ABC (2) (3)减小 增大 二mgs24h6实验创新为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为 M 的滑块通过细绳与质量为m 的带夹重锤跨过定滑轮相连，重锤夹后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图 16 甲所示第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和
20、重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示打出的纸带如图丙所示图 16请回答下列问题：(1)已知 O、A、 B、C、D、E 、F 相邻计数点间的时间间隔为 t，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打 B 点时滑块运动的速度 vB_.(2)已知重锤质量为 m，当地的重力加速度为 g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块_( 写出物理名称及符号，只写一个物理量) ，合外力对滑块做功的表达式 W 合 _.(3)算出滑块运动 OA、OB、OC、OD、OE 段合外力对滑块所做的功 W 以及在A、B、C 、D、E 各点的速度 v，以 v2 为纵轴、W 为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W 图象，可知该图象是一条_，根据图象还可求得_答案 (1) (2) 下滑的位移 x mgx (3)过原点的直线 滑块的质量 Mx3 x12t
