定量探究:外力做功与物体动能的变化之间的定量关系 (1)就下列几种物理情境.用牛顿运动定律推导:外力做功与物体动能的变化之间的定量关系. 用多媒体展示: 情境1:质量为m的物体.在光滑水平面上.受到与运动方向相同的水平外力F的作用下.发生一段位移L.速度由V1增加到V2 情境2:质量为m的物体.在粗糙水平面上.受摩擦力的作用下.发生一段位移L.速度由V1增加到V2 情境3:质量为m的物体.在粗糙水平面上.受到与运动方向相同的水平外力F和摩擦力的作用下.发生一段位移L.速度由V1增加到V2 按学生基础情况分组推导.将结论填入下面的表格中.并用语言表述本小组的结论: 物理情境 结论 1 2 - 3 教师在学生表述自己得出的结论后.引导学生得出动能定理的具体内容.及其理解动能的概念. 结论:合力的功等于物体动能的变化. 分析总结.讲解规律 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

精英家教网1.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图1,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行至速度最大,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.之后用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验.每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.
(1)为保证各次拉力做功大小与第一次成整倍数关系,除了橡皮筋规格要求一样外,每次实验中要求
 

(2)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是
 

A.橡皮筋处于原长状态                 B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉的连线处             D.小车已过两个铁钉的连线
(3)实验中“平衡摩擦力”这个操作的目的是
 

A、使摩擦力消失       B、使小车合力等于橡皮筋拉力         C、增大小车速度
2.某同学做“验证机械能守恒定律”实验
(1)该同学开始实验时情形如图2所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:(i)
 
;(ii)
 

(2)如果运用
1
2
mv2=mgh进行验证,要求纸带上打第一个点时物体速度等于
 

(3)若实验中所用重物的质量m=1kg,正确操作后得到纸带如图3所示,(各计数点距O点距离已标出)打点时间间隔为0.02s,则记录B点时,重物速度vB=
 
,由此算出重物动能记为Ek.从开始点O至B点时重物的重力势能减少量是
 
(结果均保留二位有效数字),计算后进行验证.
(4)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以
1
2
v2为纵轴、以h为横轴画出的图象应是图4中的
 

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(1)某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。

①该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△v2(△v2=v2v02),填入下表:

请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为_______N

②若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是__________________________________________________,实验操作中改进的措施是________________________________________________

(2)卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面几乎没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.假设某同学在这种环境设计了如图所示装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动.设航天器中具有基本的测量工具.

①物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是       ▲        

②实验时需要测量的物理量是    ▲  ▲     

③待测物体质量的表达式为m=            

点迹

s/cm

v 2/m2·s-2

O

/

/

1

1.60

0.04

2

3.60

0.09

3

6.00

0.15

4

7.00

0.18

5

9.20

0.23

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(1)在科学探究活动中,对实验数据进行分析归纳得出结论是非常重要的环节.下面表格中记录的是物体作直线运动中测得的位移x和对应时刻t的数据.
时刻t/s 0 0.89 1.24 1.52 1.76 1.97
位移x/m 0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25
T2/s2 0 0.79 1.54 2.31 3.10 3.88
将上表中时刻与位移数据对比分析,发现位移成倍增加但所甩时间不是成倍增加的,即x与t不是正比关系,于是他猜想x与t2可能是正比关系.为验证他猜想的正确性,请在坐标纸(图一)上作出x-t2图线;如果他的猜想正确,请由图线求出x与t2间的关系式,并写在横线上:
0.32t2
0.32t2
《斜率取2位有效数字》
(2)某课外兴趣小组在研究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中使用了如下实验装置(图二):
①该小组同学实验时在安装正确,操作规范的前提下(已平衡摩擦力),用钩码的重力表示小车受到的合外力,为减小由此带来的系统误差,钩码的质量和小车的总质量之间需满足的条件是:
钩码的质量远小于小车的总质量
钩码的质量远小于小车的总质量

②实验时,小车由静止开始释放,已知释放时钩码底端离地高度为H,现测出的物理量还有:小车由静止开始起发生的位移s(s<H)、小车发生位移s时的速度大小v,钩码的质量m,小车的总质量M,设重力加速度为g,则实际测量出的恒力的功mgs将
大于
大于
(选填“大于”、“小于”或“等于”) 小车动能的
变化;若用该实验装置验证系统机械能守恒定律,即需验证关系式
mgs=
1
2
(m+M)v2
mgs=
1
2
(m+M)v2

成立;

(3)要测量电压表V1的内阻r.现有如下器材:
A.待测电压表V1(量程3V,内阻约几千欧)    B.电压表V2(量程15V,内阻约30kΩ)
C.定值电阻R(3.0kΩ)                      D.滑动变阻器R1(O~10Ω)
E.直流电源E(约9V,内阻约2Ω)           F.开关S及导线若干.
①因为所给V1、V2、R都很大,即使它们并联所得电阻也很大,故最大值为10Ω的滑动变阻器在电路中必须使用
分压
分压
接法(“分压”或“限流”)才能对电路起到控制作用;
②待测电压表V1两端的电压值可以由V1的示数直接读出,通过V1的电流因缺少电流表而不能直接测量,但可以借助题中给出的定值电阻R、电压表V2间接的测出.为了测出通过V1的电流,甲、乙、丙三位同学分别设计了
三种电路(如图三),其中合理的是
同学设计的电路.
③在图三方框内画出测量电压表V1的内阻r的完整的实验电路图.

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选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答则按A、B两小题评分.)
A. (选修模块3-3)
(1)一定质量的理想气体发生等容变化,下列图象正确的是
C
C

(2)将剩有半杯热水的玻璃杯盖子旋紧后经过一段时间,若玻璃杯盖子不漏气,则杯内水蒸汽分子内能
减小
减小
  (填“增大”、“减小”或“不变”),杯内气体压强
减小
减小
  (填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)如图气缸放置在水平地面上,缸内封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,外界大气压强为p0,气缸内电热丝热功率为P,测得通电时间t内活塞缓慢向左移动距离为h,气缸向外界放出热量为Q,不计活塞与气缸之间的摩擦,则在时间t内缸内气体内能的变化量为
Pt-p0Sh-Q
Pt-p0Sh-Q


B.(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是
D
D

A.X射线穿透物质的本领比γ射线更强
B.在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐
C.同一列声波在不同介质中传播速度不同,光波在不同介质中传播速度相同
D.爱因斯坦狭义相对论指出:真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
(2)如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=2m/s.试回答下列问题:

①写出x=0.5m处的质点做简谐运动的表达式:
y=5cos2πt
y=5cos2πt
 cm;
②x=0.5m处质点在0~5.5s内通过的路程为
110
110
   cm.
(3)(4分)直角玻璃三棱镜的截面如图2所示,一条光线从AB面入射,ab为其折射光线,ab与AB面的夹角α=60°.已知这种玻璃的折射率n
2
,则:
①这条光线在AB面上的入射角为
45°
45°

②图中光线ab
不能
不能
(填“能”或“不能”)从AC面折射出去.
C. (选修模块3-5)幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是
AB
AB
 
A.图甲:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
B.图乙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的
C.图丙:卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子
D.图丁:根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有粒子性
(2)(4分)目前核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的.请完成下面铀核裂变可能的一个反应方程:
 
235
52
U
+
1
0
n
141
56
Ba
+
92
36
Kr+
310n
310n
.已知
 
235
52
U
 
141
56
Ba
 
92
36
Kr
和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4,则此反应中一个铀核裂变释放的能量为
(m1-m2-m3-2m4)c2
(m1-m2-m3-2m4)c2

(3)一同学利用水平气垫导轨做《探究碰撞中的不变量》的实验时,测出一个质量为0.8kg的滑块甲以0.4m/s的速度与另一个质量为0.6kg、速度为0.2m/s的滑块乙迎面相撞,碰撞后滑块乙的速度大小变为0.3m/s,此时滑块甲的速度大小为
0.025
0.025
 m/s,方向与它原来的速度方向
相同
相同
(选填“相同”或“相反”).

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某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.
(1)为消除摩擦力对实验的影响,可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力,则在不挂钩码的情况下,下面操作正确的是
D
D

A.未连接纸带前,放开小车,小车能由静止开始沿木板下滑
B.未连接纸带前,轻碰小车,小车能匀速稳定下滑
C.放开拖着纸带的小车,小车能由静止开始沿木板下滑
D.放开拖着纸带的小车,轻碰小车,小车能匀速稳定下滑
(2)平衡摩擦力后,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,则实验中应满足:
钩码的质量远远小于小车的质量
钩码的质量远远小于小车的质量

(3)该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清晰的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O点之间的距离x,计算出它们与O点之间的速度平方差v2=v2-
v
2
0
,然后在坐标纸上建立△v2-x坐标系,并根据上述数据进行如图所示的描点,请画出△v2-x变化图象.
(4)若测出小车质量为0.2kg,悬挂钩码质量为0.026kg,g=10m/s2,由△v2-x变化图象,取x=6.00cm,小车动能增量为
0.0150
0.0150
J,恒力做功为
0.0153
0.0153
J,在误差允许范围内可认为二者相等.(保留三位有效数字)

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同步练习册答案