高中物理 76实验探究功与速度变化的关系课时作业 新人教版必修2.docx
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高中物理76实验探究功与速度变化的关系课时作业新人教版必修2
2019-2020年高中物理7.6实验：
探究功与速度变化的关系课时作业新人教版必修2
1．对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的．我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每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．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为s、2s、3s、…，进行第1次、第2次、第3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1次力为F、第2次力为2F、第3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1次、第2次、第3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作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W、…
[答案] C
[解析] 橡皮筋的力是变力，随形变量增大而增大，所以选项A错误；选项B、D不容易操作；实际操作第1次用1条橡皮筋，以后各次分别用2条、3条、…且每次拉到同样的长度，即能得到W、2W、3W、…的功，选项C正确．
2．某实验小组采用如图所示装置探究橡皮筋弹力做功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．实验中木板略微倾斜，这样做（ ）
A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑
B．是为了增大小车下滑的加速度
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
[答案] CD
[解析] 使木板倾斜是为了平衡摩擦力，即使小车在斜面上重力沿斜面向下的分力等于摩擦力，这时小车释放后所受到的合力大小就等于橡皮筋的弹力，选项A、B错误，C、D正确．
3．在“探究功与速度变化的关系”实验中作出Wv图象如图所示，符合实际的是（ ）
[答案] C
[解析] 由于Wv2是一条直线，所以Wv图象应是开口向上的抛物线，只有C对．
4．某同学利用如图所示装置探究功与速度变化的关系，已知重物质量为m，当地重力加速度为g.如图所示，打点时间间隔为T，该同学让重物拖着纸带由静止下落，得到一条纸带如图，其中O点为初始位置，A、B、C、D、E各点到O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.则：
（1）从开始到C点，重力对重物做功为________．
（2）物体在打C点时速度为________．
[答案]
（1）mgh3
（2）
[解析]
（1）据W＝Flcosθ得重力做功WG＝mgh3.
（2）物体在C点速度vC＝
＝
.
5．（xx·大连高一联考）在“探究功与速度变化的关系”实验中，第一次使小车在橡皮筋的作用下被弹出，第二次、第三次、…操作时分别改用2根、3根、…同样的橡皮筋将小车弹出．测出小车被弹出后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系．
（1）在本实验中，下列做法正确的是（ ）
A．实验中需要平衡阻力
B．需要测量小车的质量
C．需要测量每根橡皮筋对小车做功的数值
D．每次都要从同一位置由静止释放小车
（2）若用W表示牵引力对小车做的功，v表示小车被弹出后所获得的速度，则两者间的关系是________．
A．W∝vB．W∝v2
C．W∝
D．W∝
（3）在本实验中，打点计时器使用的频率为50Hz，某同学打出的一段纸带如图所示，则小车匀速运动时的速度大小为________m/s.（计算结果保留3位有效数字）
[答案]
（1）AD
（2）B （3）1.40
[解析]
（1）因为研究弹簧弹力做的功，故需平衡摩擦力，A对．因为要第二次、第三次、…橡皮筋做的功是第一次的2倍、3倍、…，故要求每次都要从同一位置由静止释放小车，D对．因处理实验数据时，以第一次实验时的功W为单位，故无需测量小车的质量和测量每根橡皮筋对小车做功的数值，B、C错．
（2）通过数据处理知W∝v2，B对．
（3）v＝
＝
m/s＝1.40m/s.
6．科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究．下面我们追寻科学家的研究足迹用实验方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系．
（1）某同学的实验方案如图甲所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：
①________________________________________________；
②_________________________________________________.
（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图乙所示，则打C点时小车的速度为__________；要验证合力做的功与小车动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_______．
乙
[答案]
（1）①平衡摩擦力 ②钩码的重力远小于小车的重力
（2）
钩码的重力和小车的质量
7．（xx·长春高一期末）某同学用如图所示的装置做“探究做功和物体动能变化的关系”的实验，所用小车的质量m＝0.25kg，打点计时器所用交流电源的频率为50Hz.
（1）下列说法中正确的是（ ）
A．平衡摩擦力时，应把橡皮筋挂在小车上，使小车能在木板上匀速滑动
B．实验时应先接通电源，再释放小车
C．实验中在每次增加橡皮筋的条数时应使连入铁钉间的橡皮筋形变程度相同，并使小车每次都从同一位置释放
D．在通过纸带求速度时，应在纸带上选出一段清晰的点迹求出平均速度即可
（2）正确平衡好摩擦力进行实验时，在橡皮筋弹力作用下，合力对小车所做的功________（填“大于”、“小于”或“等于”）橡皮筋弹力所做的功；若第一、三次分别用一条、三条并在一起的相同橡皮筋做实验，且两次橡皮筋的伸长相同，则第三次实验中橡皮筋对小车做的功是第一次实验的________倍．
（3）下图是该同学在正确实验过程中得到的一条纸带，相邻的两个读数点间还有一个点没有画出来，A、B、C、D、E、F各点到O点的距离分别为：
1.87cm、4.79cm、8.91cm、16.92cm、25.83cm、34.74cm，则由纸带可知本次实验中橡皮筋对小车做的功是_______J.
[答案]
（1）BC
（2）等于 3 （3）0.62
[解析]
（1）平衡摩擦力时，使小车带着纸带在木板上匀速运动，A错．在通过纸带求速度时，应在纸带上选取间距相等的一段清晰点迹求出平均速度，故选B、C.
（2）平衡摩擦力后，除弹力外，其余力的合力为零，所以在橡皮筋弹力作用下，合力对小车做的功等于橡皮筋弹力所做的功．由于两次橡皮筋的伸长相同，故第三次实验中橡皮筋对小车做的功是第一次实验的3倍．
（3）W＝
mv2＝
×0.25×[
]2J＝0.62J.
8．（xx·临沂高一检测）某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：
①安装好实验装置如图所示．
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上．
④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．
（1）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：
①第一个点到第N个点的距离为40.0cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，计算出拉力对小车做的功为________J，小车动能的增量为________J.
（2）此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是：
__________________________.
[答案]
（1）②0.196 0.100
（2）①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误，先放小车后接通电源
[解析]
（1）拉力F＝mg＝0.050×9.8N＝0.49N.
拉力对小车做的功
W＝Fl＝0.49×0.400J＝0.196J
小车动能的增量
ΔEk＝
mv2＝
×0.200×1.002J＝0.100J.
（2）误差很大的可能原因：
①小车质量不满足远大于钩码质量，使钩码的重力与小车受到的线的拉力差别较大；
②没有平衡摩擦力；
③先放小车后接通电源，使打第一个点时，小车已有一定的初速度．
2019-2020年高中物理7.6实验：
探究功与速度变化的关系（探究导学课型）达标演练新人教版必修2
1.关于“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,下列叙述正确的是（ ）
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
【解析】选D。
本实验没有必要算出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了,A错;每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次的整数倍,B错;小车运动过程中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差,C错;实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始稳定工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确。
2.（多选）（xx·济南高一检测）关于“探究恒力做功与动能变化”的实验,下列说法中正确的是（ ）
A.应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行
B.应调节定滑轮的高度使细绳保持水平
C.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越密,就应调大斜面倾角
D.平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越疏,就应调大斜面倾角
【解析】选A、C。
实验中调整定滑轮高度,使细绳与木板平行,这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力,A对,B错;纸带上打出的点越来越密,表明小车做减速运动,摩擦力平衡不够,这时需要垫高木板一端,使斜面倾角增大,直到打出的点均匀为止,C对,D错。
3.（xx·洛阳高一检测）在“探究功与物体速度变化关系”的实验中作出W-v图像如图所示,哪一个是符合实际的（ ）
【解析】选C。
实验证明,力做的功W与物体速度v的二次方成正比,故作出的W-v图像应为一条抛物线,C正确。
4.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图所示,小车的运动
情况可描述为:
A、B之间为 运动;C、D之间为 运动。
小车离
开橡皮筋后的速度为 m/s。
【解析】由图可知小车在A、B之间做加速运动,由于相邻计数点间位移之差不等,由Δx=aT2知,小车的加速度是变化的,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==m/s=0.36m/s。
答案:
变加速 匀速 0.36
5.（xx·温州高一检测）在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时,
（1）为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的 （选填“左端”或“右端”）适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持 运动。
（2）为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸到 。
（3）如图所示,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。
【解析】
（1）平衡摩擦力时应将木板固定有打点计时器的一侧适当垫高,使小车带动纸带做匀速直线运动。
（2）实验时,每次应将不同数量的橡皮筋拉伸到同一位置。
（3）橡皮筋做完功后,小车应做匀速运动,实验中应测小车做匀速运动的速度,在纸带上,要选用点迹间距离相等的计数点进行测量,应选用纸带上的GJ部分进行测量。
答案:
（1）左端 匀速
（2）相同位置 （3）GJ
6.在“探究恒力做功和物体速度变化的关系”实验中:
（1）某同学的实验设计方案如图甲所示,该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力,为此,实验时在安装正确、操作规范的前提下（已平衡摩擦力）,还需要满足的条件是 。
（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是该同学确定的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,距离如图所示。
则打C点时小车的速度为 ;要验证合外力的功与速度变化的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有 。
【解析】
（1）只有当钩码的重力远小于小车的总重力时,才能近似地认为小车受到的拉力等于钩码的重力。
（2）C点的速度等于BD段的平均速度,故
vC==
要探究合外力做的功和速度变化间的关系,需要测出小车受到的拉力大小（钩码的重力）和小车位移,所以除位移、速度外,还需要测出钩码的重力。
答案:
（1）钩码的重力远小于小车的总重力
（2） 钩码的重力
7.某同学利用图甲探究力对物体做的功与物体速度的关系,得到了下表的数据:
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋条数
1
3
4
5
7
小车速度v/（m·s-1）
0.71
1.23
1.42
1.58
1.87
（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的图像。
（画在图乙中）
（3）由图大致可判断出W与v的关系是 。
（4）填写下表的空白部分。
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋做功
W0
v2/（m2·s-2）
W与v的关系
【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,则做功与拉长橡皮筋条数成正比,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,并且做功越大,小车获得的速度越大。
（2）W与v关系的图像为抛物线,如图所示。
（3）可能W∝v2。
（4）如表。
实验次数
1
2
3
4
5
橡皮筋做功
W0
3W0
4W0
5W0
7W0
v2/（m2·s-2）
0.50
1.51
2.02
2.50
3.50
W与v的关系
W∝v2
答案:
见解析
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