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有关动能定理的小实验装置

 发布时间：2021-10-15 02:52:01

① 如图甲是一位同学做“探究动能定理”的实验装置．（1）让一重物拉着一条纸带自由下落，通过打点计时器在

（1）2点的速度v2=

0.028+0.032
0.02×2
m/s=1.5m/s．则2点的动能EK2=
1
2
mv22=
1
2
×1×1.52=1.125J．
5点的速度v5=
0.0396+0.0434
0.02×2
m/s=2.075m/s．则5点的动能EK5=
1
2
mv52=
1
2
×1×2.0752≈2.153J．
这段纸带中的2、5两点间，物体动能的增加量为△EK=EK5-EK2=2.153-1.125≈1.03J；
K这段纸带中的2、5两点测定重力做功为W=mgh=1×9.8×（0.032+0.0358+0.0396）J≈1.05J．
（2）重力的功理论上等于动能的变化量△EK，即：mg△h=△EK，所以△EK与△h应成正比，图象应为一条过原点的直线．故选：C
故答案为：（1）1.05，1.03，（2）C．

② （1）“探究动能定理”的实验装置如图所示，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

（1）该是实验中要进行平衡摩擦力的操作，正常情况是纸带上打出点先逐渐增大，后内间距不变，即小车先加容速后匀速，若两端密、中间疏则说明小车后来做减速运动，这说明没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够，即没有使木板倾斜或倾角太小，故A正确；
B、当小车速度达到最大时，橡皮筋处于原长状态，小车匀速运动，故B错误；
C、根据实验原理可知，当小车匀速运动时速度达到最大，因此应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的最大速度，故C正确；
D、本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系，这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，故D错误．
故选AC．
（2）①根据功能关系可知：mgsinθ?μmgcosθ＝

1
2
mv2，因此质量可以约掉，故该实验中不需要测量物体的质量．
②合理绘制的L-v图象是曲线，不能得出结论W∝v2．为了更直观地看出L和v的变化关系，应该绘制L-v2图象．
故答案为：应进一步绘制L-v2图象．

③ 某实验小组的欲验证“动能定理”，他们的实验装置如图所示，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、

在实验中，需要测量滑块、沙和沙桶的质量，所以还需要天平，纸带处理需要测量计数点间的距离，所以还需要刻度尺．
时间是通过打点计时器来确定的，所以不需要秒表，也不需要弹簧秤．
故选AB．

④ 图（a）为探究动能定理的实验装置示意图，实验步骤如下：①长木板适当倾斜，以平衡小车运动过程中受到的

(1) ;0.985 (2)B

⑤ 某同学验证动能定理的实验装置如图1所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光

①游标卡尺的主尺读数为：0.1cm=1mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以内游标读数容为4×0.1mm=0.4mm=0.04cm，所以最终读数为：1mm+0.4mm=1.4mm，遮光片的实际宽度：为1.4mm+0.4mm=1.8mm；
②小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去的拉力，故其合力大小为mg．
③小车获得的速度为：v=

d
t
，合外力做功为：W=mgL，
根据功能关系可知需要验证的表达式为：mgL=
1
2
Mv2，即：mgL=
1
2
M（
d
t
）2．
故答案为：①1.4；1.8；②mg；③mgL=
1
2
M（
d
t
）2．

⑥ （1）某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图．①实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮

（1）①系统受到的阻力包括限位孔对纸带的阻力，故要拖着纸带平衡摩擦力；
②要验证动能定理，需要测量初速度与末速度；
B点速度等于AC段平均速度，故vB＝

AC
2T
＝
2.60×10?2m
0.2s
＝0.13m/s；
③细线对勾码做功和对小车做功之和为零，故重力对勾码做的功等于合外力对小车和勾码做的功之和；
故答案为：①拖着；②速度（速率），0.13m/s；③小车和钩码；
（2）①根据电路图连线，注意电表的极性，如图所示；
1.80V?1.0V
80×10?6
＝1.0×104Ω
故答案为：①如图所示；②1.62～1.67；③a、如图所示；b、9.7～11×103．

⑦ “探究动能定理”的实验装置如图1所示，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

A、小车获得的动能应该等于橡皮筋对其做的功，所以小车必须从同一位置由静止弹出．故A正确．
B、“探究动能定理”的实验中：如果没有平衡摩擦力或没有使木板倾斜或倾角太小，则在小车获得的最大速度后，由于过一段距离后又被橡皮筋反拉着，导致速度减小，出现“两端密、中间疏”现象，故B正确；
橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：W=

1
2
mv2的关系，所以当小车质量一定时：w与v2成正比．所以最好做w与v2的关系，实验时需要画多个图象找最好的，故B正确．
C、若实验前已平衡好摩擦力，则当小车速度达到最大时，橡皮筋应处于原长状态，故C错误；
D、应选择匀速运动的哪一段来计算最大速度；故D错误；
由图知：小车在A、B之间做加速运动，由于相邻计数间位移之差不等，由△x=aT2知，小车的加速度是变化，故做变加速运动．
在C、D之间计数点均匀分布，说明小车做匀速运动．小车离开橡皮筋后做匀速运动，由CD段纸带，求出速度为v=
x
t
=
7.2×10?3
0.02
m/s=0.36m/s．
（3）根据画出的W-v草图图线形状，结合幂函数的特点，可知W-v的函数是n＞1的幂函数，故可知对W与v的关系中，AB一定不对，CD可能正确；因选择错误的，故选AB．
故答案为：（1）AB；（2）变加速直线；0.36；（3）AB．

⑧ 关于探究动能定理的实验

本实验要求M>>m 这样做的目的是木块受到细绳的拉力F=mg
WG=mgh=1/2Mv^2 其实忽略了 砝码和砝码盘的1/2mv^2（系统误差）。
砝码盘的质量不是远远地小于砝码质量，它的重力势能就不能忽略了
不明追问

⑨ 动能定理验证实验需要的器材

在实验中，需要测量滑块、砝码盘和砝码的总质量，所以还需要天平，纸带处理需要测量计数点间的距离，所以还需要刻度尺．
时间是通过打点计时器来确定的，所以不需要秒表，也不需要弹簧秤．
故选：AB．

⑩ “探究动能定理”的实验装置如图所示，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

“探究动能复定理”的制实验中：如果没有平衡摩擦力或没有使木板倾斜或倾角太小，则在小车获得的最大速度后，由于过一段距离后又被橡皮筋反拉着，导致速度减小，出现“两端密、中间疏”现象，故A正确；若实验前已平衡好摩擦力，则当小车速度达到最大时，橡皮筋应处于原长状态，B错误；因小车匀速时速度最大，故C正确；显然D错误．
故答案为AC．

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