（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习 第五章 机械能 实验四 探究动能定理讲义（含解析）

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1、实验四　探究动能定理1．实验目的探究功与物体速度变化的关系．2．实验原理(如图1所示)图1(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，由图象可以确定功与速度变化的关系．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：①用一条橡皮筋拉小车——做功W.②用两条橡皮筋拉小车——做功2W.

2、③用三条橡皮筋拉小车——做功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W－v或W－v2、W－v3……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＝mv2.6．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，应选纸带上的点迹均匀的部分，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

3、为单位即可，不必计算出具体数值．(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．7．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)作W－v图象，或W－v2、W－v3……图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线．命题点一　教材原型实验例1　(2018·淮安市、宿迁市等期中)用图2甲所示装置探究“做功与物体速度变化的关系”，A、B是固定在长直木板上的两个铁钉．实验时，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，通过改变橡皮筋的条数改变做功的多少，再根据纸带上的打点确定

4、小车对应运动的速度，进而探究做功与物体速度变化的关系．图2(1)关于该实验的下列说法中，正确的有________．A．需要测出小车的质量mB．需要选择相同的橡皮筋进行实验C．需要测出每根橡皮筋对小车所做的功WD．改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放(2)实验中得到一根纸带如图乙所示，1、2、3…是按时间先后顺序标出的计数点(每两个相邻计数点间还有4个打点未画出)，造成图乙各计数点间距不相等的原因可能是________．由图乙所示的纸带可知，该小车达到最大速度时，橡皮筋的伸长量________(选填“大于零”或“等于零”)．(3)该小

5、组用新、旧两组橡皮筋分别做实验，正确实验操作得到橡皮筋的条数n与小车对应速度v的多组数据，作出v2－n的图象如图丙中的C、D所示，则用新橡皮筋得出的图象是________(选填“C”或“D”)，根据该图象可以得出的结论是________．答案　(1)BD　(2)没有平衡摩擦或是没有完全平衡摩擦大于零　(3)C　v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)解析　(1)此实验要验证的是W＝mv2，即W∝v2，则此实验中不需要测出小车的质量m，选项A错误；为了保证每条橡皮筋对小车做的功都一致，实验中需要选择相同的橡皮筋进行实验，选项B正确

6、；实验中不需要测出每根橡皮筋对小车所做的功W，选项C错误；改变橡皮筋条数时小车必须从同一位置由静止释放，选项D正确．(2)实验中若平衡了摩擦力，则小车在橡皮筋的作用下先加速运动，脱离橡皮筋后做匀速运动，则造成题图乙各计数点间距不相等的原因可能是没有平衡摩擦或是没有完全平衡摩擦；由题图乙所示的纸带可知，由于没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦，该小车达到最大速度时，加速度为零，此时橡皮筋仍有弹力，即伸长量不为零．(3)旧橡皮筋的弹力小于新橡皮筋，则用同样数量的新、旧橡皮筋做实验时，新橡皮筋使小车得到的速度较大，由图象可知用新橡皮筋得出的图象是C，

7、根据该图象可以得出的结论是：v2与n成正比(或v2与橡皮筋对小车所做的功成正比)．命题点二　实验创新1．做功方式的创新2．测量方式的创新例2　(2018·苏锡常镇二模)某同学用图3甲所示的实验装置探究“恒力做功与小车动能变化的关系”．图3(1)为了能用砂和砂桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功，本实验中小车质量M________(填“需要”或“不需要”)远大于砂和砂桶的总质量m.(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，sAD＝________cm.已知电源频率为50Hz，则打点计时器在打D点

8、时纸带的速度v＝_______m/s(计算结果保留两位有效数字)．(3)该同学画出小车动能变化与拉力对小车所做的功的ΔEk－W关系图象，由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤，他