【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中物理人教版必修二教師用書-7.6-實驗：探究功與速度變化的關(guān)系-配套練習(xí)

1.如圖所示,在“探究功與速度變化的關(guān)系”的試驗中,關(guān)于橡皮筋做的功,下列說法正確的是()。A.橡皮筋做的功可以直接測量B.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加C.橡皮筋在小車運動的全程中始終做功D.把橡皮筋拉伸為原來的兩倍,橡皮筋做功也增加為原來的兩倍【解析】橡皮筋的功等于橡皮筋所釋放的彈性勢能,但無法直接測量,橡皮筋的條數(shù)成倍增加,彈性勢能也會成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在釋放彈性勢能的一段時間內(nèi)才做功,故A、C錯,B對。橡皮筋的彈性勢能與形變量的平方成正比,當(dāng)拉伸為原來的兩倍時,功變?yōu)樵瓉淼乃谋?故D錯。【答案】B2.某同學(xué)在做利用鉤碼、小車探究功與速度變化關(guān)系的試驗時,拖著紙帶的小車在鉤碼拉力的作用下由靜止運動到木板底端,在此過程中打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化狀況是()。A.始終是均勻的B.先減小后增大C.始終增大 D.先增大后減小【解析】鉤碼對小車作用過程中小車速度增大,所以點間距始終增大,C正確;若在小車未到達長木板另一端之前鉤碼落地,繩子拉力消逝,小車開頭做減速運動,因此打下的點的間距再變小,D選項有可能。【答案】CD3.在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的試驗中,下列畫出的W-v的圖象中,可能正確的是()?！窘馕觥客ㄟ^試驗可知,做的功W與小車速度v2成正比,所以W與v應(yīng)是二次函數(shù)關(guān)系,B正確,A、C、D均錯。【答案】B4.關(guān)于“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的試驗,下列敘述正確的是()。A.每次試驗必需設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B.每次試驗中,橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持全都C.放小車的長木板應(yīng)當(dāng)盡量使其水平D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出【解析】本試驗沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要使得以后每次試驗時橡皮筋做的功是第一次試驗時的整數(shù)倍就已經(jīng)足夠了,A錯;每次試驗橡皮筋伸長的長度必需保持全都,只有這樣才能保證以后每次試驗時,橡皮筋做的功是第一次試驗時的整數(shù)倍,B錯;小車運動中會受到阻力,只有使木板傾斜到肯定程度,才能減小誤差,C錯;試驗時,應(yīng)當(dāng)先接通電源,讓打點計時器開頭工作,然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,D正確?！敬鸢浮緿5.某同學(xué)想利用自由落體運動爭辯功與物體速度的關(guān)系,試驗中下列四組物理量中需要直接或間接測量的量有()。A.重物的質(zhì)量B.重力加速度C.重物下落的高度D.與重物下落高度對應(yīng)的重物的瞬時速度【解析】物體受力不變,可以利用下降高度與物體速度的關(guān)系代表功與物體速度的關(guān)系,所以必需測量下落高度,再利用下落高度計算對應(yīng)各點的瞬時速度,故C、D對,A、B錯?！敬鸢浮緾D6.如圖所示,探究橡皮筋的彈力對小車所做的功與小車速度變化的關(guān)系時,小車運動中會受到阻力,可以使木板略微傾斜,作為補償。木板應(yīng)當(dāng)傾斜到什么程度?【解析】本試驗探究的是橡皮筋的彈力對小車做的功與小車速度變化的關(guān)系,在小車所受的力中,只有橡皮筋的彈力對小車做功,若不使木板傾斜,小車所受的阻力就對小車做負功,所以應(yīng)當(dāng)讓木板稍傾斜,使小車所受到的木板的摩擦力與小車的重力沿斜面(木板)的分力平衡,此時就只有橡皮筋的彈力對小車做功了?！敬鸢浮磕景鍛?yīng)當(dāng)傾斜到使小車在無牽引力的作用下,牽引紙帶做勻速直線運動7.某學(xué)習(xí)小組做探究合力的功和物體速度變化關(guān)系的試驗,如圖甲所示,圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出沿木板滑行,這時橡皮筋對小車做的功記為W。當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……試驗時,使每次試驗中橡皮筋伸長的長度都保持全都。每次試驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。甲(1)除了圖甲中已有的試驗器材外,還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和(填“溝通”或“直流”)電源。(2)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運動,當(dāng)小車速度最大時,關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說法正確的是()。A.橡皮筋處于原長狀態(tài)B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C.小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D.小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線(3)在正確操作的狀況下,打在紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的部分進行測量(依據(jù)如圖乙所示的紙帶回答)。乙【解析】(1)打點計時器使用的是溝通電源。(2)木板水平放置時,木板對小車有摩擦力作用,當(dāng)橡皮筋對小車的拉力與摩擦力平衡時,小車的速度最大,所以橡皮筋仍處于伸長狀態(tài),故B正確。(3)應(yīng)選用紙帶上點間隔不變的一段求速度,即GJ。【答案】(1)溝通(2)B(3)GJ8.用圖甲所示的試驗裝置探究恒力做功和物體速度變化間的關(guān)系。(1)某同學(xué)的試驗方案如圖甲所示,用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為了減小這種做法帶來的試驗誤差,你認為在試驗中還應(yīng)當(dāng)實行的兩項措施是①;②。(2)圖乙是某次試驗中得到的一條紙帶,其中A、B、C、D、E、F是計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。距離如圖乙所示,則打B點時小車的速度為;要驗證合外力的功與速度變化間的關(guān)系,除位移、速度外,還要測出的物理量有?！窘馕觥?1)要探究合外力的功和動能變化間的關(guān)系,在本試驗中是用繩子拉力代表小車所受合外力,所以除拉力外,外力的矢量和應(yīng)為0,所以要平衡摩擦力。只有鉤碼質(zhì)量M?小車總質(zhì)量m,拉力才約等于鉤碼重力。(2)B點的速度vB=,由于認為小車所受的合外力等于鉤碼的質(zhì)量,所以要測出鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量?！敬鸢浮?1)①平衡摩擦力②鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量(2)鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量9.現(xiàn)有以下器材:打點計時器、重錘、紙帶、鐵架臺、直尺、鉛筆等,試設(shè)計一個試驗,爭辯合外力的功與物體的速度的關(guān)系。要求:(1)構(gòu)思試驗方案。(2)說明探究功與速度關(guān)系的方法?！窘馕觥勘绢}考查同學(xué)探究功與速度變化關(guān)系試驗的遷移力量,涉及試驗原理、試驗方法(步驟)和數(shù)據(jù)的測量及處理等多個方面。(1)試驗方案:①讓重錘牽動紙帶做自由落體運動,重錘下落不同高度時,重力做的功也不相同,由此可以取得重力做的功的不同數(shù)值。②由打點計時器打出的紙帶可以求出物體下落不同高度時的瞬時速度。③爭辯重力做的功與物體獲得速度的關(guān)系。(2)探究功和速度之間的關(guān)系:①在坐標紙上規(guī)定適當(dāng)?shù)臉硕?建立W-v坐標系,描出一系列的點。②用平滑的曲線連接各個點,得到一條曲線,爭辯規(guī)律。③假如從曲線中很難發(fā)覺功與速度的關(guān)系,可嘗試取v2、v3或為橫坐標,再描點連線進行爭辯?！敬鸢浮恳娊馕?0.某愛好小組在做探究合力做功和物體速度變化關(guān)系的試驗前,提出了以下幾種猜想:①W∝v;②W∝v2;③W∝。他們的試驗裝置如圖所示,PQ為一塊傾斜放置的薄木板,試驗開頭,他們共同探究如何測量出小車通過斜面底端Q點的速度。有位同學(xué)認為可以通過試驗改進,不需要測出小車通過Q點的速度,也能完成試驗。他的方案是:①將另一長木板置于水平桌面。②在薄木板上標出等距離的位置點,然后將薄木板傾斜放置于長木板上并固定。③將小車從薄木板上離長木板最近的第1位置釋放,登記小車在長木板上停止的位置x1。④將小車分別從薄木板第2、第3……位置釋放,登記小車在長木板上停止的位置x2、x3……⑤用刻度尺測量出各位置點離斜面底部的距離。大家經(jīng)過爭辯接受了該同學(xué)的建議,請你思考他們的探究思路并回答下列問題。(1)小車從斜面某一位置靜止下滑,下滑過程中合力做功,本試驗中通過轉(zhuǎn)變來把握合力所做的功成倍增加。(2)該試驗中,將小車滑到斜面底部Q點速度的測量轉(zhuǎn)化為的測量。(3)下表是試驗測得的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組1234功W2W3W4W水平位移x(cm)2.96.29.212.2依據(jù)表格,可以確定小車在斜面上下滑過程中,合力對小車做的功與小車獲得的速度的關(guān)系為:。(4)在本試驗方案中,薄木板與小車間摩擦力的大小會不會影響探究出的結(jié)果?為什么?(5)試驗過程中,薄木板傾斜度大一些好還是小一些好?【解析】小車從斜面某一位置靜止下滑,下滑過程中重力和摩擦力的合力做功。對同一小車來說,重力和摩擦力不變。要使合力所做的功W=FL成倍增加,可通過轉(zhuǎn)變小車在斜面上的下滑位置來把握,也就是使物塊下滑的距離為L、2L、3L、…,相應(yīng)的合力所做的功也就為W、2W、3小車從斜面滑下后,在長木板上將在摩擦阻力作用下做勻減速直線運動,并最終停下。設(shè)小車到斜面底部時的速度為v,在長木板上滑行的距離為x,則v2=2ax。對于同一小車,在