第六节
实验
探究功与速度变化的关系
【基础题】
1.如图所示，某同学借用“探究加速度与力、质量之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和物体动能变化关系”的实验.
（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫块的位置，改变长木板倾斜程度，根据纸带打出点的间隔判断小车是否做________运动.
（2）按上图所示装置，接通打点计时器电源，由静止释放小车，打出若干条纸带，从中挑选一条点迹清晰的纸带，如图所示.纸带上打出相邻两个点之间的时间间隔为T，O点是打点计时器打出的第一个点，从O点到A、B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5、s6.已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m.由此可求得纸带上由O点到E点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式W＝____________，该小车动能改变量的表达式ΔEk＝________.由于实验中存在误差，所以，W_______ΔEk.（选填“小于”、“等于”或“大于”）.
2.某同学利用自己设计的弹簧弹射器
“探究弹簧弹性势能与形变量的关系”，装置如图所示。弹射器水平放置，弹簧被压缩x后释放，将质量为m、直径为d的小球弹射出去。测出小球通过光电门的时间为t。请回答下列问题：
（1）为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该___________（填“近些”或“远些”）；
（2）小球通过光电门的速度大小υ=
____；则弹性势能EP=
___________
；
（3）该同学在实验中测出多组数据，并发现x与t成反比的关系，则探究得弹簧弹性势能EP与形变量x关系是____。
A.
B.
C.
D.
3.某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，部分实验步骤如下：
A．挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
B．打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2；据此回答下列问题：
（1）若要验证动能定理的表达式，下列各物理量中需测量的有_________；
A．悬挂钩码的总质量m
B．长木板的倾角θ
C．两传感器间的距离L
D．小车的质量M
E.小车与木板的摩擦力
（2）根据实验所测的物理量，验证动能定理的表达式为：________。（用题中所给的符号表示，重力加速度用g表示）
4.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、垫块、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要验证滑块所受合外力做的功等于其动能的变化，则：
(1)还需要补充的实验器材是__________________，_________________．
(2)为了简化实验，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是：______；
要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：保持沙和沙桶的质量______滑块的质量．
(3)若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2所示，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E点的距离依次为S1、S2、S3、S4，则由此可求得纸带上由B点到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=______
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
______
．（结果用题中已知物理量的字母表示）
5.某同学用如图所示装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数，木块放在粗糙的水平桌面上，右侧拴有一细线，跨过固定在桌面边缘的滑轮与重物连接；实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右滑，在运动过程中木块始终碰不到滑轮，已知木块的质量为M，重物的质量为m，回答下列问题：
(1)本实验还需直接测量的物理量有__________。
A．重物距地面的高度h
B．木块在桌面上滑行的总距离s
C．重物下落的时间t
(2)利用上述测量的物理量#写出测量的动摩擦因数=________________。
(3)木块运动过程中，由于滑轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量的影响，将导致测量的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比，其值将___________（填“偏大”、“相等”或“偏小”）。
6.一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s．
（1）请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式：Ep=
．
（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：
弹簧的压缩量x
（cm）
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小钢球飞行的水平距离s
（cm）
1.01
1.50
2.01
2.49
3.01
3.50
根据上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为
7.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：
（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；
（3）作出W－v草图；
（4）分析W－v图象，如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．
以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是______
__．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算
【巩固题】
8.某学习小组利用图甲所示的实验装置探究动能定理，气垫导轨放置在桌面上，一端装有光滑的定滑轮，导轨上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端有一拉力传感器通过细线经定滑轮与托盘连接，打点计时器使用的交流电源的周期为T，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，用手托住托盘，接通电源待打点计时器稳定工作后松手，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．
（1）本实验存在一个重大的失误，该失误是：
____
__
．
（2）若滑块的质量没有远大于托盘及砝码的总质量，对本实验
______
影响（填“有”或“没有”）．
（3）在正确规范操作后，得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，为了探究滑块所受的合力做的功与其动能变化之间的关系，实验时除了需要读出传感器的示数F和测出纸带上s1、s2、s3、s4的长度外，在下列物理量中还应测量的是
______
．
A．导轨的长度L??
B．砝码的质量m??
C．滑块的质量M
（4）从打点计时器打下点C到打下点E的过程中，若动能定理成立，则F（s2+s3）=
___
___
．
9.某同学利用如图所示的装置探究动能定理，将斜槽固定在桌面上，斜槽末端与桌面边缘对齐．在水平地面上依次固定好白纸、复写纸，将小球从斜槽高度h处由静止释放，小球落到复写纸上的某点，测出落点到桌边缘的水平距离为x.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次实验测量，得出多组h和x数据．
(1)在安装斜槽时，应使其末端__________________________．
(2)已知斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，斜槽末端距地面的高度为H，不计小球与水平槽之间的摩擦，若动能定理成立，则x与h应满足的关系式为_______________________．
(3)若以h为横坐标，以x2为纵坐标，画出的图线形状是______，说明h与x2的关系为________．
10.如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，电磁打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）下列说法正确的______．
A．平衡摩擦力时必须将重物通过细线挂在小车上
B．为减小系统误差，应使重物质量远大于小车质量
C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
D.
电磁打点计时器应使用220v交流电源
E．如图所示器材和合适电源外还需天平、刻度尺
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图2所示。
实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_________，打B点时小车的速度v=_________。
（3）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出v2–W图象。假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图3中正确反映v2–W关系的是________。
11.某同学利用图甲的实验装置做"探究动能定理"的实验。在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量m=1.00kg的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，A、B、C分别为所选取的计数点，且O为开始打出的第一点，0A之间有若干点未标出，相邻计数数点的时间间隔为0.02s,
（重力加速度g取
9.80m/s?）
(1)释放纸带前，纸带的____________(选填"0"或"C")端在上面;
(2)重物从0运动到B的过程中，动能的变化量△E=_______J，（结果保留两位有效数字）
(3)请列举一种能有效减小实验误差的做法____________________________.
12.为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板（一端带定滑轮）、电磁打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源（有“直流”和“交流”挡）．该同学进行下列操作
A．组装实验装置，如图a所示
B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车
C．选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上
D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带
E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图b所示
F．进行数据采集与处理
请你完成下列问题：
（1）进行实验时，学生电源应选择用________挡（选填“直流”或“交流”）．
（2）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0．1s，如图b所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图b上．则在打计数点4时，小车的速度大小为________m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J．（取重力加速度g＝9．8m/s2，结果均保留两位有效数字）
（3）由（2）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有（写出两条即可）
①________
____；
②__________
__．
13.某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50
Hz.
（1）实验中木板略微倾斜，这样做____________（填答案前的字母）．
A、是为了释放小车后，小车能匀加速下滑
B、是为了增大橡皮筋对小车的弹力
C、是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
D、是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动
（2）某同学通过实验得到如图所示的纸带，关于小车速度的测量，正确的操作应该是测量
（填“BC”或“AB”）两点间距计算小车的速度。
（3）若根据多次测量数据画出的W－v草图如图乙所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是________．
A、W∝
B、W∝
C、W∝v2
D、W∝v3第六节
实验:探究功与速度变化的关系
【基础题】
1.如图所示，某同学借用“探究加速度与力、质量之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和物体动能变化关系”的实验.
（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫块的位置，改变长木板倾斜程度，根据纸带打出点的间隔判断小车是否做________运动.
（2）按上图所示装置，接通打点计时器电源，由静止释放小车，打出若干条纸带，从中挑选一条点迹清晰的纸带，如图所示.纸带上打出相邻两个点之间的时间间隔为T，O点是打点计时器打出的第一个点，从O点到A、B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5、s6.已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m.由此可求得纸带上由O点到E点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式W＝____________，该小车动能改变量的表达式ΔEk＝________.由于实验中存在误差，所以，W_______ΔEk.（选填“小于”、“等于”或“大于”）.
【答案】
匀速直线
大于
【解析】
（1）平衡摩擦力时，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动；
（2）盘和砝码的重力所做的功
从静止下落，O点的速度为零，而E点速度为：
则滑块动能的改变量为：
由于实验中存在空气阻力以及纸带与限位孔之间的摩擦等原因，导致有热量产生，故。
2.某同学利用自己设计的弹簧弹射器
“探究弹簧弹性势能与形变量的关系”，装置如图所示。弹射器水平放置，弹簧被压缩x后释放，将质量为m、直径为d的小球弹射出去。测出小球通过光电门的时间为t。请回答下列问题：
（1）为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该___________（填“近些”或“远些”）；
（2）小球通过光电门的速度大小υ=
____；则弹性势能EP=
___________
；
（3）该同学在实验中测出多组数据，并发现x与t成反比的关系，则探究得弹簧弹性势能EP与形变量x关系是____。
A.
B.
C.
D.
【答案】
近些
C
【解析】
(1)本实验把小球通过光电门时的速度作为离开弹射器的速度，所以弹射器出口端距离光电门应该近些；
（2）由图可知，弹簧在小球进入光电门之前就恢复形变,故其弹射速度为通过光电门的水平速度：v=d/t,由能量守恒得：；
(2)弹簧的弹性势能，与t2成反比，而形变量x与t成反比的关系，形变量x2与t2成反比的关系，弹簧弹性势能EP与形变量x2成正比关系，C正确。
3.某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，部分实验步骤如下：
A．挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
B．打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2；据此回答下列问题：
（1）若要验证动能定理的表达式，下列各物理量中需测量的有_________；
A．悬挂钩码的总质量m
B．长木板的倾角θ
C．两传感器间的距离L
D．小车的质量M
E.小车与木板的摩擦力
（2）根据实验所测的物理量，验证动能定理的表达式为：________。（用题中所给的符号表示，重力加速度用g表示）
【答案】
ACD
【解析】（1）根据题意可以知道，小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态,撤去钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所以需要测量钩码的质量，故A正确要找到合外力做功，还要知道运动的位移，所以需要测量两传感器间的距离L，故C正确，本实验要验证的是小车的动能增加量，所以要知道动能就需要测量小车的质量，故D也正确，若知道以上几个物理量，则验证动能定理的条件足够，故ACD正确；
（2）根据动能定理可以知道,合外力对小车做的功等于小车动能的变化量,则有:
,
综上所述本题答案是：(1).
ACD
(2).
4.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、垫块、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要验证滑块所受合外力做的功等于其动能的变化，则：
(1)还需要补充的实验器材是__________________，_________________．
(2)为了简化实验，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是：______；
要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：保持沙和沙桶的质量______滑块的质量．
(3)若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2所示，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E点的距离依次为S1、S2、S3、S4，则由此可求得纸带上由B点到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=______
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
______
．（结果用题中已知物理量的字母表示）
【答案】
天平
毫米刻度尺
平衡摩擦力
远小于
mg（S3-S1）
【解析】
（1）①由于实验需要测量纸带的长度，所以需要刻度尺，根据动能定理表达式可知，需要用天平测量物体的质量，所以缺少的器材是天平和毫米刻度尺．
②受力分析可知，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；
设滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，绳子上的拉力为F，则根据牛顿第二定律得：
对m有：
对M有：
联立解得：，
因此要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：，即保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量。
③由点B到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功
根据匀变速直线运动规律，得：
B点的速度为：
D点的速度为：
该滑块动能改变量的表达式为，
化简得：或 。
5.某同学用如图所示装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数，木块放在粗糙的水平桌面上，右侧拴有一细线，跨过固定在桌面边缘的滑轮与重物连接；实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右滑，在运动过程中木块始终碰不到滑轮，已知木块的质量为M，重物的质量为m，回答下列问题：
(1)本实验还需直接测量的物理量有__________。
A．重物距地面的高度h
B．木块在桌面上滑行的总距离s
C．重物下落的时间t
(2)利用上述测量的物理量#写出测量的动摩擦因数=________________。
(3)木块运动过程中，由于滑轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量的影响，将导致测量的动摩擦因数与实际动摩擦因数相比，其值将___________（填“偏大”、“相等”或“偏小”）。
【答案】AB
偏大
【解析】（1）设重物距地面的高度h，木块在桌面上滑行的总距离s，且已知木块的质量为M，重物的质量为m，从开始释放让它们运动，到重物着地过程中，根据系统动能定理得，从重物着地到木块停在桌面上这个过程，根据动能定理得，联立两式，解得，从该式子可知本实验还需直接测量的物理量有重物距地面的高度h，木块在桌面上滑行的总距离s，故选AB；
（2）利用上述测量的物理量，写出测量的动摩探因数为
（3）在计算过程中，认为滑轮与绳子间没有摩擦力，重物重力势能的减少量全部转化为重物落地的动能和木块克服摩擦力做功，而实际滑轮与轴间存在摩擦，计算过程中没有减去克服滑轮与轴间摩擦力做功这部分，因此导致测量的动摩擦因数比实际的动摩擦因数大。
6.一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s．
（1）请你推导出弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式：Ep=
．
（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：
弹簧的压缩量x
（cm）
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小钢球飞行的水平距离s
（cm）
1.01
1.50
2.01
2.49
3.01
3.50
根据上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系为
【答案】（1）EP＝（2）Ep与x2成正比
【解析】（1）由平抛运动规律有，，得．由机械能守恒定律得
（2）与弹簧的压缩量x之间的关系为：与x2成正比．猜测的理由：由表中数据可看出，在误差范围内，x正比于s，又，所以正比于x2．
7.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：
（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；
（3）作出W－v草图；
（4）分析W－v图象，如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．
以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是______
__．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜
C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算
【答案】D
【解析】当橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算．因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W…，从而回避了直接求功的困难，故A正确；小车运动中会受到阻力，使木板适当倾斜，小车阻力补偿的方法是平衡摩擦力，故B正确；本实验中小车先加速后减速，造成纸带上打出的点，两端密、中间疏，说明摩擦力没有平衡，或没有完全平衡，可能是没有使木板倾斜或倾角太小，故C正确；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瞬时速度，而不是整个过程的平均速度，故D错误。
【巩固题】
8.某学习小组利用图甲所示的实验装置探究动能定理，气垫导轨放置在桌面上，一端装有光滑的定滑轮，导轨上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端有一拉力传感器通过细线经定滑轮与托盘连接，打点计时器使用的交流电源的周期为T，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，用手托住托盘，接通电源待打点计时器稳定工作后松手，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点．
（1）本实验存在一个重大的失误，该失误是：
____
__
．
（2）若滑块的质量没有远大于托盘及砝码的总质量，对本实验
______
影响（填“有”或“没有”）．
（3）在正确规范操作后，得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，为了探究滑块所受的合力做的功与其动能变化之间的关系，实验时除了需要读出传感器的示数F和测出纸带上s1、s2、s3、s4的长度外，在下列物理量中还应测量的是
______
．
A．导轨的长度L??
B．砝码的质量m??
C．滑块的质量M
（4）从打点计时器打下点C到打下点E的过程中，若动能定理成立，则F（s2+s3）=
___
___
．
【答案】没有检验气垫导轨是否水平；
没有；
C；
【解析】（1）本实验中需要检验实验导轨是否水平，而本题中没有进行检验；
（2）本实验中滑块受到的拉力可以通过拉力传感器直接得出，不需要用托盘及砝码的总重力代替，所以滑块的质量没有远大于托盘及砝码的总质量，对本实验没有影响；
（3）根据实验原理可知，拉力对滑块做的功等于滑块动能的增加量，故应测量滑块的质量M，故C正确，故选C.
（3）C、E两点的速度的分布为
，
，若动能定理成立，则
9.某同学利用如图所示的装置探究动能定理，将斜槽固定在桌面上，斜槽末端与桌面边缘对齐．在水平地面上依次固定好白纸、复写纸，将小球从斜槽高度h处由静止释放，小球落到复写纸上的某点，测出落点到桌边缘的水平距离为x.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次实验测量，得出多组h和x数据．
(1)在安装斜槽时，应使其末端__________________________．
(2)已知斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，斜槽末端距地面的高度为H，不计小球与水平槽之间的摩擦，若动能定理成立，则x与h应满足的关系式为_______________________．
(3)若以h为横坐标，以x2为纵坐标，画出的图线形状是______，说明h与x2的关系为________．
【答案】(1)切线水平
(2)x2＝h
(3)一条过原点的直线
h∝x2
【解析】
(1)小球离开斜槽末端后要做平抛运动，因而斜槽末端的切线要水平．
(2)设小球从斜槽上滑到斜槽末端时速度为v，根据动能定理有，小球离开O点后做平抛运动，水平方向有x＝vt，竖直方向有H＝gt2，联立解得：
(3)由于θ、μ、H为定值，由(2)可知，其图线形状是一条过原点的直线，即h∝x2.
10.如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，电磁打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
（1）下列说法正确的______．
A．平衡摩擦力时必须将重物通过细线挂在小车上
B．为减小系统误差，应使重物质量远大于小车质量
C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放
D.
电磁打点计时器应使用220v交流电源
E．如图所示器材和合适电源外还需天平、刻度尺
（2）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图2所示。
实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_________，打B点时小车的速度v=_________。
（3）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出v2–W图象。假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图3中正确反映v2–W关系的是________。
【答案】（1）CE
（2）mgx2
（3）A
【解析】（1）平衡摩擦力的方法是：把木板一段垫高，不挂重物，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，选项A错误；为减小系统误差，应使重物质量远小于小车质量，选项B错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项C正确；电磁打点计时器应使用4-6V交流电源，选项D错误；如图所示器材和合适电源外还需天平、刻度尺，选项E正确；故选CE.
11.某同学利用图甲的实验装置做"探究动能定理"的实验。在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量m=1.00kg的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，A、B、C分别为所选取的计数点，且O为开始打出的第一点，0A之间有若干点未标出，相邻计数数点的时间间隔为0.02s,
（重力加速度g取
9.80m/s?）
(1)释放纸带前，纸带的____________(选填"0"或"C")端在上面;
(2)重物从0运动到B的过程中，动能的变化量△E=_______J，（结果保留两位有效数字）
(3)请列举一种能有效减小实验误差的做法____________________________.
【答案】（1）C
;
（2）0.67
（3）多次测量取平均值
【解析】（1）0点为打出来的第一个点，速度为0，与重物相连的纸带在下端，应该先打点．所以释放纸带前，纸带的C端在上面．
（2）利用匀变速直线运动的推论得：
，
△Ek=mvB2=×1×(1.1575)2=0.67J
（3）可以多次测量求平均值以减小实验误差．
12.为验证“拉力做功与物体动能改变的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板（一端带定滑轮）、电磁打点计时器、质量为200g的小车、质量分别为10g、30g和50g的钩码、细线、学生电源（有“直流”和“交流”挡）．该同学进行下列操作
A．组装实验装置，如图a所示
B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车
C．选用50g的钩码挂在拉线的挂钩P上
D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带
E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图b所示
F．进行数据采集与处理
请你完成下列问题：
（1）进行实验时，学生电源应选择用________挡（选填“直流”或“交流”）．
（2）该同学将纸带上打的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6（相邻两个计数点间还有四个点未画），各计数点间的时间间隔为0．1s，如图b所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图b上．则在打计数点4时，小车的速度大小为________m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J．（取重力加速度g＝9．8m/s2，结果均保留两位有效数字）
（3）由（2）中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点（如2、3、5点）进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有（写出两条即可）
①________
____；
②__________
__．
【答案】（1）交流；（2）0．58
；5．9×10－2；3．4×10－2；
（3）①小车质量不满足远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③没考虑砝码动能的增加．
【解析】（1）电磁打点计时器应用交流电，故应选交流挡。（2）物体做匀变速直线运动，时间中点的瞬时速度等于该段的平均速度，相邻的两计数点的时间间隔为0．1s，。打点计时器打0~4点的过程中，拉力做功为。小车动能的增量为。（3）该实验产生的系统误差主要为：1、钩码的重力并不是小车所受拉力，而实际上是钩码与小车所组成的连接体的合外力，由牛顿第二定律得：，对小车，联立得：。由此可知，当M远大于m时，钩码重力等于绳子拉力，而实验并没有满足这个条件。2、另外此实验要进行平衡摩擦力的步骤，否则摩擦力的影响也会造成很大误差。
13.某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50
Hz.
（1）实验中木板略微倾斜，这样做____________（填答案前的字母）．
A、是为了释放小车后，小车能匀加速下滑
B、是为了增大橡皮筋对小车的弹力
C、是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功
D、是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动
（2）某同学通过实验得到如图所示的纸带，关于小车速度的测量，正确的操作应该是测量
（填“BC”或“AB”）两点间距计算小车的速度。
（3）若根据多次测量数据画出的W－v草图如图乙所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是________．
A、W∝
B、W∝
C、W∝v2
D、W∝v3
【答案】（1）C
（2）BC
（3）B
；
【解析】（1）实验中木板略微倾斜，这样做的目的是平衡摩擦力，为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故选C;
（2）小车速度的测量，正确的操作应该是测量点迹均匀的部分，即BC部分；
（3）由于W-v图象随着v的变大，逐渐向上弯曲，根据函数图象的有关知识，可知图像不可能是B.
