如图1所示，某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验．当小车在l条橡皮筋的作用下沿木板滑行时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…橡皮筋重复实验时，设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W…．（1）实验室提供的器材如下：长木板、小车、橡皮筋多根、钉子、电火花计时器、纸带、电源等．还缺少的测量器材是刻度尺． （2）关于该实验，下列说法正确的是D．A．图中电火花计时器的工作电压是4～6V的交流电B．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C．实验中，每次释放小车的位置可以不同D．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加（3）图2中小车上有一固定小螺钉，图给出了4种橡皮筋与小螺钉的套接方式示意图，为减小实验误差，你认为最合理的套接方式是A．（4）在正确操作的情况下，某次所打的纸带如图3所示．打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带的GJ部分进行测量（根据下面所示的纸带回答）．（5）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B．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．【考点】．【专题】实验题．【分析】（1）处理实验数据时需要测出计数点间的距离，据此选择实验器材．（2）在利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致；小车的运动是先加速后匀速．（3）橡皮筋不能绕在小螺钉上；（4）实验时需要测出橡皮筋恢复原长，即小车做匀速直线运动时的速度，根据图示纸带分析答题；（5）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大．【解答】解：（1）处理实验数据时需要测量两计数点间的距离，因此还需要的器材是：刻度尺．（2）A、电火花计时器的工作电压是220V的交流电，故A错误；B、利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致，故B错误；C、通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，故橡皮条伸长量要保持一定，实验中，每次释放小车的位置必须相同．故C错误；D、该实验中由于橡皮筋的拉力是变力，所以不是测量每一次橡皮筋做的功，而是通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故D正确；故选：D（3）在测量小车的速度时，是测量小车脱离橡皮筋之后的速度，所以橡皮筋不能绕在小螺钉上．故只有A正确．（4）由图示纸带可知，GJ部分两点间的距离相等，小车做匀速直线运动，应选用的纸带是GJ部分；（5）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大，本题中木板水平放置，显然没有进行平衡摩擦力的操作，因此当小车的速度最大时，橡皮筋仍处于伸长状态，故ACD错误，B正确．故选：B故答案为：（1）刻度尺；（2）D；（3）A；（4）GJ；（5）B【点评】本题考查了实验器材、实验注意事项、实验数据处理，探究功与速度变化的关系实验，应求出橡皮筋完全恢复原长时的速度，应选纸带上相邻点间距离相等的纸带进行实验数据处理．声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。答题：听潮老师　难度：0.80真题：1组卷：6
解析质量好中差二、实验原理 探究功与物体动能变化的关系,可通过改变力对物体做_百度文库
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二、实验原理 探究功与物体动能变化的关系,可通过改变力对物体做
二​、​实​验​原​理​ ​探​究​功​与​物​体​动​能​变​化​的​关​系​,​可​通​过​改​变​力​对​物​体​做
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通过探究和体验橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得动能，来探究橡皮筋做的功与小车速度的关系，如图1（见普通高中课程标准实验教科书物理必修2·第七章第六节实验：探究功与速度变化的关系）。1．实验的设计思路：实验中用橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得动能，探究橡皮筋做的功与小车速度的关系。橡皮筋的弹力是变力，所做的功是变力功，没有现成的公式可以计算功的大小。即使知道弹力功的公式也不能用它进行计算，因为橡皮筋的劲度系数也是变化的。但是在相同的位移情况下，用一条橡皮筋做的功为W，用两条橡皮筋时做的功就是2W，可以找出功和速度的对应关系。实验方法巧妙地避开了应用功的公式计算恒力功的大小，设计思路充分体现了探究的精神。 　　2．注意事项 　　本实验中除了要平衡（滑轮和细绳、小车和木板、打点计时器和纸带之间等）外，橡皮筋也是影响实验效果的关键因素。因此建议选用航模专用橡皮筋。规格1mm×1mm或2mm×2的均可。这种橡皮筋使用前要先用清水洗一下，然后阴干，再用适量中性润滑济（如洗发水或洗手液等）用手搓揉均匀。用毕可用塑料袋装好放入冰箱里保存，可多次使用。
整理教师:&&
举一反三（巩固练习，成绩显著提升，去）
根据问他()知识点分析，
试题“某学习小组做“探究功与物体速度变化的关系”实验，如图1，图中...”，相似的试题还有：
如图，某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”实验装置．图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，则橡皮筋对小车做的功可分别记做W、2W、3W…；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，几位同学根据测定的数据在坐标系中作出相应的图象，其中能准确反映橡皮筋对小车做的功与小车速度之间关系的是()
如图1所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小车做的功记为W．当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放，小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．①实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是()．②在正确操作情况下，打出如图2所示纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的()部分进行测量．
如图1所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小车做的功记为W．当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放，小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．①实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是()．②在正确操作情况下，打出如图2所示纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的()部分进行测量．欢迎来到高考学习网，
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& 2015年高一物理（人教版必修二）（教师用书）配套练习 7.6《实验：探究功与速度变化的关系》
2015年高一物理（人教版必修二）（教师用书）配套练习 7.6《实验：探究功与速度变化的关系》
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资料概述与简介
1.如图所示,在“探究功与速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法正确的是(
A.橡皮筋做的功可以直接测量
B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍
【解析】橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A、C错,B对。橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉伸为原来的两倍时,功变为原来的四倍,故D错。
2.某同学在做利用钩码、小车探究功与速度变化关系的实验时,拖着纸带的小车在钩码拉力的作用下由静止运动到木板底端,在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是(
A.始终是均匀的
B.先减小后增大
C.一直增大 D.先增大后减小
【解析】钩码对小车作用过程中小车速度增大,所以点间距一直增大,C正确;若在小车未到达长木板另一端之前钩码落地,绳子拉力消失,小车开始做减速运动,因此打下的点的间距再变小,D选项有可能。
【答案】CD
3.在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,下列画出的W-v的图象中,可能正确的是(
【解析】通过实验可知,做的功W与小车速度v2成正比,所以W与v应是二次函数关系,B正确,A、C、D均错。
4.关于“探究功与物体速度变化的关系”的实验,下列叙述正确的是(
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
【解析】本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要使得以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍就已经足够了,A错;每次实验橡皮筋伸长的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后每次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B错;小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差,C错;实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确。
5.某同学想利用自由落体运动研究功与物体速度的关系,实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有(
A.重物的质量
B.重力加速度
C.重物下落的高度
D.与重物下落高度对应的重物的瞬时速度
【解析】物体受力不变,可以利用下降高度与物体速度的关系代表功与物体速度的关系,所以必须测量下落高度,再利用下落高度计算对应各点的瞬时速度,故C、D对,A、B错。
【答案】CD
6.如图所示,探究橡皮筋的弹力对小车所做的功与小车速度变化的关系时,小车运动中会受到阻力,可以使木板略微倾斜,作为补偿。木板应该倾斜到什么程度?
【解析】本实验探究的是橡皮筋的弹力对小车做的功与小车速度变化的关系,在小车所受的力中,只有橡皮筋的弹力对小车做功,若不使木板倾斜,小车所受的阻力就对小车做负功,所以应该让木板稍倾斜,使小车所受到的木板的摩擦力与小车的重力沿斜面(木板)的分力平衡,此时就只有橡皮筋的弹力对小车做功了。
【答案】木板应该倾斜到使小车在无牵引力的作用下,牵引纸带做匀速直线运动
7.某学习小组做探究合力的功和物体速度变化关系的实验,如图甲所示,图中小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功记为W。 当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。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)除了图甲中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和
(填“交流”或“直流”)电源。
(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)在正确操作的情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的
部分进行测量(根据如图乙所示的纸带回答)。
【解析】(1)打点计时器使用的是交流电源。
(2)木板水平放置时,木板对小车有摩擦力作用,当橡皮筋对小车的拉力与摩擦力平衡时,小车的速度最大,所以橡皮筋仍处于伸长状态,故B正确。
(3)应选用纸带上点间隔不变的一段求速度,即GJ。
【答案】(1)交流 (2)B (3)GJ
8.用图甲所示的实验装置探究恒力做功和物体速度变化间的关系。
(1)某同学的实验方案如图甲所示,用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是①②
(2)图乙是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T。距离如图乙所示,则打B点时小车的速度为要验证合外力的功与速度变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有
【解析】(1)要探究合外力的功和动能变化间的关系,在本实验中是用绳子拉力代表小车所受合外力,所以除拉力外,外力的矢量和应为0,所以要平衡摩擦力。只有钩码质量M>>小车总质量m,拉力才约等于钩码重力。
(2)B点的速度vB=,由于认为小车所受的合外力等于钩码的质量,所以要测出钩码的质量和小车的质量。
【答案】(1)①平衡摩擦力 ②钩码的质量远小于小车的总质量
(2) 钩码的质量和小车的质量
9.现有以下器材:打点计时器、重锤、纸带、铁架台、直尺、铅笔等,试设计一个实验,研究合外力的功与物体的速度的关系。要求:
(1)构思实验方案。
(2)说明探究功与速度关系的方法。
【解析】本题考查学生探究功与速度变化关系实验的迁移能力,涉及实验原理、实验方法(步骤)和数据的测量及处理等多个方面。
(1)实验方案:
①让重锤牵动纸带做自由落体运动,重锤下落不同高度时,重力做的功也不相同,由此可以取得重力做的功的不同数值。
②由打点计时器打出的纸带可以求出物体下落不同高度时的瞬时速度。
③研究重力做的功与物体获得速度的关系。
(2)探究功和速度之间的关系:
①在坐标纸上规定适当的标度,建立W-v坐标系,描出一系列的点。
②用平滑的曲线连接各个点,得到一条曲线,研究规律。
③如果从曲线中很难发现功与速度的关系,可尝试取v2、v3或为横坐标,再描点连线进行研究。
【答案】见解析
10.某兴趣小组在做探究合力做功和物体速度变化关系的实验前,提出了以下几种猜想:①W∝②W∝v2; ③W∝。他们的实验装置如图所示,PQ为一块倾斜放置的薄木板,实验开始,他们共同探究如何测量出小车通过斜面底端Q点的速度。有位同学认为可以通过实验改进,不需要测出小车通过Q点的速度,也能完成实验。他的方案是:
①将另一长木板置于水平桌面。
②在薄木板上标出等距离的位置点,然后将薄木板倾斜放置于长木板上并固定。
③将小车从薄木板上离长木板最近的第1位置释放,记下小车在长木板上停止的位置x1。
④将小车分别从薄木板第2、第3……位置释放,记下小车在长木板上停止的位置x2、x3……
⑤用刻度尺测量出各位置点离斜面底部的距离。
大家经过讨论采纳了该同学的建议,请你思考他们的探究思路并回答下列问题。
(1)小车从斜面某一位置静止下滑,下滑过程中合力做功,本实验中通过改变
来控制合力所做的功成倍增加。
(2)该实验中,将小车滑到斜面底部Q点速度的测量转化为
(3)下表是实验测得的数据。
数据组 1 2 3 4
功 W 2W 3W 4W
水平位移x(cm) 2.9 6.2 9.2 12.2
根据表格,可以确定小车在斜面上下滑过程中,合力对小车做的功与小车获得的速度的关系为:
(4)在本实验方案中,薄木板与小车间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果?为什么?
(5)实验过程中,薄木板倾斜度大一些好还是小一些好?
【解析】小车从斜面某一位置静止下滑,下滑过程中重力和摩擦力的合力做功。对同一小车来说,重力和摩擦力不变。要使合力所做的功W=FL成倍增加,可通过改变小车在斜面上的下滑位置来控制,也就是使物块下滑的距离为L、2L、3L、…,相应的合力所做的功也就为W、2W、3W、…。
小车从斜面滑下后,在长木板上将在摩擦阻力作用下做匀减速直线运动,并最终停下。设小车到斜面底部时的速度为v,在长木板上滑行的距离为x,则v2=2ax。对于同一小车,在同一长木板上所受摩擦力不变,则加速度也不变,即v2与x成正比。由所给数据可知,W与x成正比,所以W与v2成正比。
【答案】(1)小车在斜面上的下滑位置
(2)在长木板上滑行的距离
(3)在误差允许的范围内,合外力所做的功与小车速度的平方成正比
(4)不会; 摩擦力和重力的合力对物体做的功与距离L成正比
(5)小一些好(倾斜度太大,小车下滑到水平面时产生太大的撞击,增大了实验误差)
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