高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)四 探究動(dòng)能定理講義（含解析）-人教版高三物理試題

探究動(dòng)能定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)器材小車(前面帶小鉤)、100～200g砝碼、長(zhǎng)木板及兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、5～6條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。突破點(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作[例1]某實(shí)驗(yàn)小組用如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置“探究功與物體速度變化的關(guān)系”。(1)為平衡小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力，應(yīng)該采用下面所述方法中的______(填入選項(xiàng)前的字母代號(hào))。A．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓小車能夠自由下滑B．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓小車在橡皮筋作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)C．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，給小車一初速度，讓其拖著紙帶勻速下滑D．逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，讓拖著紙帶的小車自由下滑(2)如圖所示是該實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接的電源的頻率為50Hz，則橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車的速度為_(kāi)_______m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。[答案](1)C(2)1.39(1.38～1.40均正確)[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi)1.實(shí)驗(yàn)原理的理解[對(duì)應(yīng)第1題]1為使橡皮筋的拉力所做的功為合外力對(duì)小車所做的功，必須平衡小車的摩擦力。2利用小車拖著紙帶，小車勻速運(yùn)動(dòng)則摩擦力才算被平衡，此操作一是可通過(guò)紙帶觀察小車是否勻速，二是可同時(shí)平衡紙帶運(yùn)動(dòng)所受的阻力。2.利用紙帶確定小車的末速度[對(duì)應(yīng)第2題]1橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車已勻速，故應(yīng)利用紙帶上間距相等的部分計(jì)算小車速度。2利用v＝eq\f(x,t)計(jì)算小車的速度，為減小測(cè)量誤差，所選的范圍應(yīng)盡量長(zhǎng)些，如本題可選BE段。3注意刻度尺的精度、估讀及單位，注意對(duì)結(jié)果有效數(shù)字的要求。[集訓(xùn)沖關(guān)]1．(2019·如皋調(diào)研)利用“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置進(jìn)行“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，主要過(guò)程如下：A．設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、…；B．分析紙帶，求出橡皮筋做功使小車獲得的速度v1、v2、v3、…；C．作出W-v圖像；D．分析W-v圖像，如果W-v圖像是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq\r(v)等關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖所示的紙帶，求小車獲得的速度應(yīng)選________(選填“AB”或“CD”)段來(lái)計(jì)算。(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的有________。A．通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加B．通過(guò)改變小車質(zhì)量可以改變橡皮筋對(duì)小車做的功C．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________。(寫出一條即可)解析：(1)由題圖知：在AB之間，由于相鄰計(jì)數(shù)間的距離不斷增大，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，所以小車做加速運(yùn)動(dòng)。在CD之間相鄰計(jì)數(shù)間距相等，說(shuō)明小車做勻速運(yùn)動(dòng)。小車離開(kāi)橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選用CD段紙帶來(lái)計(jì)算小車的速度v。(2)該實(shí)驗(yàn)中利用相同橡皮筋形變量相同時(shí)對(duì)小車做功相同，通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加，故A正確，B錯(cuò)誤；為保證每根橡皮筋對(duì)小車做功一樣多，每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致，故C正確；在中學(xué)階段，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量時(shí)間時(shí)，為有效利用紙帶，總是先接通電源后釋放紙帶，故D正確。(3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒(méi)有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小。答案：(1)CD(2)ACD(3)沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)大或過(guò)小2．(2019·啟東月考)探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系。(1)按“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡__________，確定方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做__________運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0。當(dāng)用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等C．每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系(3)如圖給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量小車最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA＝5.65cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.44cm，OE＝12.10cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s。解析：(1)按圖示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力，確定方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)。(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源供電，電壓為4～6V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中使用的若干條橡皮筋必須要相同，包括原長(zhǎng)必須要相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出，選項(xiàng)C正確；利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系，選項(xiàng)D正確。(3)紙帶從C到E部分點(diǎn)跡均勻，則由此求得小車的最大速度為：vm＝eq\f(0.1210－0.1044,0.02)m/s＝0.83m/s。答案：(1)摩擦力勻速(2)CD(3)0.83突破點(diǎn)(二)數(shù)據(jù)處理與誤差分析[例2]如“實(shí)驗(yàn)圖示記心中”所示裝置，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)把2條、3條、…、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…、n次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出點(diǎn)的紙帶測(cè)出。(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有________________________________________________________________________；(2)平衡摩擦后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量；(3)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次、…、n次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置，并計(jì)算vn及vn2，填入下表：橡皮筋做的功10個(gè)間距的距離x(m)10個(gè)間距的時(shí)間T(s)小車獲得的速度vn(m/s)小車速度的平方vn2(m2/s2)第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝________，請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗(yàn)證理論的正確性。[答案](1)學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙，刻度尺(2)點(diǎn)距均勻(3)如下表(4)vn2如圖所示功vnvn2第1次W1.01.00第2次2W1.401.96第3次3W1.502.25第4次4W2.004.00第5次5W2.255.06[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi)1.實(shí)驗(yàn)器材的選用[對(duì)應(yīng)第(1)題]應(yīng)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶的實(shí)驗(yàn)時(shí)，與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相關(guān)的器材，如：學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶必須有，處理紙帶時(shí)，為測(cè)量計(jì)時(shí)點(diǎn)間距，還應(yīng)有刻度尺。eq\a\vs4\al(2.數(shù)據(jù)處理的方法[對(duì)應(yīng)第23題],1紙帶上點(diǎn)間距相等部分對(duì)應(yīng)橡皮筋松弛后小車獲得的末速度。,2因完全相同的橡皮筋，拉伸相同的長(zhǎng)度，故橡皮筋對(duì)小車做的總功與橡皮筋條數(shù)成正比。)3．利用圖像探究物理量間的關(guān)系[對(duì)應(yīng)第(4)題](1)利用圖像探究物理量間的關(guān)系時(shí)，首先確定橫、縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的物理量及單位。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定橫、縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度。(3)認(rèn)真描繪各坐標(biāo)點(diǎn)。(4)連線時(shí)要注意連線原則，偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍去。[集訓(xùn)沖關(guān)]3．(2018·無(wú)錫期末)利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。(1)為了消除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車阻力的影響，需要平衡阻力。關(guān)于該操作環(huán)節(jié)，下列四種裝置圖中正確的是________。(2)甲小組同學(xué)正確平衡了摩擦力，選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值，按正確操作得到圖示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C，測(cè)得它們到靜止釋放的起始點(diǎn)O的距離分別為sA、sB、sC，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為f，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，從O到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，拉力對(duì)小車做功W＝________，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝__________。(3)乙小組同學(xué)也正確平衡了摩擦力，但并未保證選取的砝碼和盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，他們也取砝碼和盤的總重力值作為繩子的拉力值，并采用圖像法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析：在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量靜止釋放的起始點(diǎn)O到每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，并計(jì)算出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小車速度v以及從O點(diǎn)到該計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的過(guò)程中繩子拉力所做的功W。他們作出的圖線為_(kāi)_______。解析：(1)平衡摩擦?xí)r應(yīng)不掛鉤碼，原理是讓重力沿斜面向下的分力等于滑動(dòng)摩擦力，故B正確。(2)拉力做功等于重力勢(shì)能的減少量，即mgsB，小車動(dòng)能變化量ΔEk＝eq\f(1,2)MvB2＝eq\f(1,2)Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sC－sA,2T)))2＝eq\f(Mf2sC－sA2,8)。(3)由于已經(jīng)平衡摩擦，所以拉力做功等于動(dòng)能的增量，即圖線應(yīng)該為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，故B正確。答案：(1)B(2)mgsBeq\f(Mf2sC－sA2,8)(3)B4．(2018·淮安期中)用圖甲所示裝置探究做功與物體速度變化的關(guān)系，A、B是固定在長(zhǎng)直木板上的兩個(gè)鐵釘。實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變做功的多少，再根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)確定小車對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)的速度，進(jìn)而探究做功與物體速度變化的關(guān)系。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的下列說(shuō)法中，正確的有________。A．需要測(cè)出小車的質(zhì)量mB．需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C．需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功WD．改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放(2)實(shí)驗(yàn)中得到一根紙帶如圖乙所示，1、2、3……是按時(shí)間先后順序標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出)，造成5～9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距不相等的原因可能是________________________________________________。由圖乙所示的紙帶可知，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，橡皮筋的伸長(zhǎng)量________(選填“大于零”或“等于零”)。(3)該小組用新、舊兩組橡皮筋分別做實(shí)驗(yàn)，正確實(shí)驗(yàn)操作得到橡皮筋的條數(shù)n與小車對(duì)應(yīng)速度v的多組數(shù)據(jù)，作出v2-n的圖像如圖丙中的C、D所示，則用新橡皮筋得出的圖像是____(選填“C”或“D”)，根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是________________________________________________________________________。解析：(1)此實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的是W＝eq\f(1,2)mv2，即W∝v2，則此實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車的質(zhì)量m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；為了保證每條橡皮筋對(duì)小車做功都一致，則實(shí)驗(yàn)中需要選擇相同的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出每根橡皮筋對(duì)小車所做的功W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；改變橡皮筋條數(shù)時(shí)小車必須從同一位置由靜止釋放，選項(xiàng)D正確。(2)實(shí)驗(yàn)中若平衡了摩擦力，則小車在橡皮筋的作用下先加速運(yùn)動(dòng)，脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)，則造成5～9各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距逐漸減小的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦或是沒(méi)有完全平衡摩擦；由題圖乙所示的紙帶可知，由于沒(méi)有平衡摩擦力或沒(méi)有完全平衡摩擦，該小車達(dá)到最大速度時(shí)，加速度為零，此時(shí)橡皮筋仍有彈力，即伸長(zhǎng)量不為零。(3)舊橡皮筋的彈力小于新橡皮筋的，則用同樣數(shù)量的新舊橡皮筋做實(shí)驗(yàn)時(shí)，新橡皮筋使小車得到的速度較大，由圖像可知用新橡皮筋得出的圖像是C，根據(jù)該圖像可以得出的結(jié)論是：v2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比)。答案：(1)BD(2)沒(méi)有平衡摩擦或是沒(méi)有完全平衡摩擦大于零(3)Cv2與n成正比(或v2與橡皮筋對(duì)小車所做的功成正比)5．(2017·江蘇高考)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電。(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________________。(2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝________m/s。(3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W。利用Ek＝eq\f(1,2)Mv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量ΔEk。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.00請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出ΔEk-W圖像。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F＝________N。解析：(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響。(2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝eq\f(2.06＋2.50×10－2,0.2)m/s＝0.228m/s。(3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，如圖所示：(4)由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，則有F＝eq\f(ΔEk,W)mg＝eq\f(4.24－2.00,4.50－2.14)×0.01×9.8N≈0.093N。答案：(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228(3)見(jiàn)解析圖(4)0.093突破點(diǎn)(三)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新[例3]某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離x＝________cm；(2)測(cè)量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過(guò)光電門1和2所用的時(shí)間Δt1和Δt2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是________________________；(3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？________(填“是”或“否”)。[答案](1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否[由題引知·要點(diǎn)謹(jǐn)記](méi)eq\a\vs4\al(1.實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新[對(duì)應(yīng)題干部分],1利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板，實(shí)驗(yàn)中不必再平衡滑塊的摩擦力。,2利用光電門測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)的速度更準(zhǔn)確。,3利用力傳感器測(cè)量細(xì)繩的拉力更方便。)2.實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新[對(duì)應(yīng)第2、3題]1實(shí)驗(yàn)研究滑塊通過(guò)兩光電門之間的過(guò)程中合外力做功與動(dòng)能改變量的關(guān)系，研究對(duì)象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體。2因用拉力傳感器直接測(cè)細(xì)繩拉力大小，故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。[集訓(xùn)沖關(guān)]6.(2018·南京模擬)如圖所示，某研究性學(xué)習(xí)小組為探究“物體的動(dòng)能與速度關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：平直軌道B固定在水平桌面上。彈射裝置A固定于軌道上，小球被勁度系數(shù)較大的壓縮彈簧彈出后從軌道端點(diǎn)O滑出做平拋運(yùn)動(dòng)落到地面。已知彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)kx2，式中的k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量。(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該______(選填“近些”或“遠(yuǎn)些”)。(2)要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中是否一定要測(cè)量桌面的高度，________(選填“是”或“否”)。(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變彈簧的壓縮量x，并測(cè)出與其對(duì)應(yīng)的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：次數(shù)12345x(cm)1.02.03.04.05.0s(m)0.320.650.951.081.60在坐標(biāo)紙中根據(jù)已描出的點(diǎn)作出合理的圖線。(4)根據(jù)(3)中所作出的圖像，可以得出動(dòng)能Ek與速度v的關(guān)系：________。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：____________________________________________________________________。解析：(1)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，彈射裝置距離軌道端點(diǎn)O應(yīng)該近些，以減小小球與桌面的摩擦力做的功。(2)小球從桌面上滑出做平拋運(yùn)動(dòng)，故平拋的速度與射程s成正比，故要探究動(dòng)能與速度的關(guān)系，只需研究動(dòng)能和射程s的關(guān)系即可，故實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量桌面的高度。(3)圖像如圖：(4)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，彈簧的彈性勢(shì)能等于物體的動(dòng)能，則Ek＝Ep＝eq\f(1,2)kx2，而x與s成正比，x與速度v成正比，則Ek∝v2。答案：(1)近些(2)否(3)見(jiàn)解析圖(4)Ek＝kv2或Ek∝v2理由見(jiàn)解析7．(2019·興化模擬)如圖甲所示，氣墊導(dǎo)軌上質(zhì)量為M的滑塊通過(guò)輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)光滑動(dòng)滑輪與拉力傳感器相連，動(dòng)滑輪下懸掛質(zhì)量為m的鉤碼，滑塊上遮光條寬度為d。實(shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力F由拉力傳感器讀出。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度，如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______cm。(2)某同學(xué)在做“探究繩子拉力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄滑塊的初位置與光電門的距離L及遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，測(cè)得多組L和Δt值。應(yīng)用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了獲得線性圖像應(yīng)作________圖像(選填“L-eq\f(1,Δt)”“L-eq\f(1,Δt2)”或“L-(Δt)2”)，該圖像的斜率k＝________。(3)該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：繩子拉力F做的功總大于滑塊動(dòng)能的變化量。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，出現(xiàn)該情況的可能原因是________。A．鉤碼質(zhì)量m未遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量MB．滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功C．氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有調(diào)節(jié)水平D．沒(méi)有考慮動(dòng)滑輪的質(zhì)量(4)若用上述裝置研究系統(tǒng)(含滑塊、鉤碼)機(jī)械能守恒，設(shè)滑塊由靜止開(kāi)始的釋放點(diǎn)與光電門的距離為L(zhǎng)、遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間為Δt，則滿足關(guān)系式__________________(用已