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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，为了提高测量的效率，现改用光电门来测量小车经过不同位置时的速度大小（光电门具有计时功能，与计算机相连后通过相关软件处理，可以直接读出物体的瞬时速度值），同学们在实验室组装了一套如图所示的装置．请回答下列有关问题：
    （1）完成该实验，没有必要测量的两个物理量是
    DF
    DF
    （选填字母序号）
    A．小车（含遮光板）的质量M              B．沙和沙桶的总质量m
    C．两光电门之间的距离s                   D．小车经两光电门的时间间隔△t
    E．小车先后经两光电门的瞬时速度v1与v2    F．垫片的厚度h
    （2）实验时为了保证小车受到的拉力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是
    m＜＜M
    m＜＜M
    ．
    （3）实验前，某同学用以下方法来平衡摩擦力：不挂小沙桶，让长木板的左端垫上垫片，轻推小车使其沿斜面滑下，并观察两光电门记录的速度是否相等，若相等，则表明已经平衡了摩擦力，你认为该同学的调整方法合理吗？答：
    合理
    合理
    ．
    （4）本实验最终要验证的数学表达式为
    mgs=
    1
    2
    M
    v
    2
    1
    -
    1
    2
    M 
    v
    2
    2
    mgs=
    1
    2
    M
    v
    2
    1
    -
    1
    2
    M 
    v
    2
    2
    （用第（1）小题中你确定的测量物理量符号表示）．
    分析：本实验要探究功与速度变化的关系，故应能求出做功的数值及测出速度的大小；根据实验原理可知实验中应测量的物理量；根据实验中数据的处理可知应注意的事项及推出最终的表达式．
    解答：解：（1）实验中由光电门可以直接得出光电门的瞬时速度，由功的计算公式求功，功主要是沙桶的拉力做功，故应测量沙和沙桶的总质量及小车前进的距离；同时还需要知道小车的质量；实验中无须知道小车运动的时间间隔；并且垫片的厚度也不用测量；故不需要测量的物理量为D F．
    （2）要使拉力与沙和沙桶的重力大小基本相等，小车及沙和沙桶做匀加速直线运动，对沙桶来说，由mg-F=ma可知，沙桶的质量相对M越小越好，即沙和沙桶的总质量远小于小车的质量  （或m＜＜M）； 
     （3）该做法是合理的，通过两光电门的速度相等，说明小车做的是匀速直线运动，则小车重力的分力等于摩擦力；
     （4）小车运动中合外力的功为沙桶做功，即W=mgs；
    而动能的变化量为：
    1
    2
    Mv22-
    1
    2
    Mv12；
    故由动能定理可知：mgs=
    1
    2
    Mv22-
    1
    2
    Mv12；
    故答案为：（1）DF； （2）m＜＜M； （3）合理；（4）mgs=
    1
    2
    Mv22-
    1
    2
    Mv12．
    点评：对于实验题的考查一般在于考查实对实验原理的把握、数据分析及误差分析；在学习中要注意对原理的把握，并能灵活应用．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上40g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点．图中的纸带只是打出的纸带的一部分，所标注的点是计时器每打5点所取的一个计数点，测量数据如图．则：（所用交流电的频率为50Hz，重力加速度g=9.80m/s2）
    （1）b点所对应的小车运动的动能为
    0.057
    0.057
    J；
    （2）从b点到e点，小车动能的增加量为
    0.051
    0.051
    J；
    （3）从b点到e点，砂桶对小车做功
    0.051
    0.051
    J．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学采用如下图装置，小车质量M，在平衡摩擦力之后，挂上重物m后，小车拖动纸带并打出一系列的点．图中的纸带只是打出的纸带的一部分，所标注的点相邻两点的时间间隔为T．使用毫米刻度尺进行测量后，将数据记录在图中．则：（重力加速度为g）

    （1）若在该实验装置中绳子对小车的拉力取为mg，则小车质量M与所挂重物质量m应满足什么关系
    B
    B

    A、M＞m      B、M＞＞m      C、M＜m        D、M＜＜m
    （2）若小车质量M和重物质量m满足（1）中条件，请用题目所给各个物理量的符号计算下面问题：
    b点所对应的小车运动的动能为
    M(s1+s2)2
    8T2
    M(s1+s2)2
    8T2
    ；
    从b点到e点，小车动能的增加量为
    M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
    8T2
    M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
    8T2
    ；
    从b点到e点，重物对小车做功
    mg（s2+s3+s4）
    mg（s2+s3+s4）
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：精英家教网
    ①把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器
    ②改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
    ③用细线将木板七的小车通过-个定滑轮与悬吊的托盘相连
    ④接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点
    ⑤测出s、s1、s2 （如图乙所示），查得打点周期为T
    判断已平衡摩擦力的直接证据是
     
    ；本实验还需直接测量的物理量是：
     
    ．（并用相应的符号表示）
    探究结果的表达式是
     
    ．（用相应的符号表示）
    （2）利用本装置还可以测量滑块与木板之间的动摩擦因数．将小车换成滑块，木板平放在水平桌面上，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放人适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．
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    ①上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、l、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度α=
     
    （保留三位有效数字）．
    ②为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有
     
    ．（填入所选物理量前的字母）
    A、木板的长度l
    B、木板的质量m1
    C、滑块的质量m2
    D、托盘和砝码的总质量m3
    E、滑块运动的时间t
    测量上述所选定的物理量时需要的实验器材是
     
    ．
    ③滑块与木板间的动摩擦因数μ=
     
    （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）．

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    科目：高中物理 来源：2011-2012学年海南省海南中学高一下学期期中考试物理试卷（带解析） 题型：实验题

    在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上44g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点。图4中的纸带只是打出的纸带的一部分，相邻计数点时间间隔为0.10s，测量数据如图4所示。（重力加速度g =9.80m/s2；）则：（结果保留两位有效数字）

    （1）b点所对应的小车运动的动能为         J；
    （2）从b点到e点，小车动能的增加量为         J；
    （3）从b点到e点，砂桶对小车做功          J。

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    科目：高中物理 来源：2014届海南省高一下学期期中考试物理试卷（解析版） 题型：实验题

    在探究“恒力做功与动能改变的关系”的实验中，某同学用1kg的小车，在平衡摩擦力之后，挂上44g的小砂桶后，小车拖动纸带并打出一系列的点。图4中的纸带只是打出的纸带的一部分，相邻计数点时间间隔为0.10s，测量数据如图4所示。（重力加速度g =9.80m/s2；）则：（结果保留两位有效数字）

    （1）b点所对应的小车运动的动能为          J；

    （2）从b点到e点，小车动能的增加量为          J；

    （3）从b点到e点，砂桶对小车做功           J。

     

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