高中物理人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系测试题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系测试题，共5页。试卷主要包含了探究功与速度变化关系的思路，操作技巧，数据处理等内容，欢迎下载使用。







1．物体由于运动而具有的能称为________，动能的大小与速度的大小有关，速度越大，


动能________；通过做功能够改变物体的动能，因此，对物体做功也就意味着物体的速


度发生________．


2．探究功与速度变化关系的思路：(1)使平板上的小车在力的作用下从________开始运


动，测量力的大小及小车______________________________，可以计算力做的功，改变


力的大小或小车运动的距离，也就改变了____________________．


(2)小车的速度可以由____________和纸带测出．


(3)以________为纵坐标，以__________为横坐标，作出图线，由图线特征了解两者的定


量关系．


3．操作技巧：(1)平衡摩擦力．如果纸带上打出的点距是______的，说明纸带的运动是


匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力．


(2)选择纸带．对纸带上的点进行分析，选择相邻距离基本________的若干个点作为小车


匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度．


4．数据处理：根据实验测得的数据，分别作出W－v图线、W－eq \f(1,v)图线、W－v2图线、


W－v3图线…….如果哪一种图线更接近于过原点的倾斜直线，功与速度的某相关量之间


可能就是一种________关系．





【概念规律练】





知识点一 实验原理





1．在本实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少，只需测出以后各次实验时


橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是( )


A．用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s…进行第1次，第2次，第


3次…实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W…


B．让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F，第3次力为3F…实验时，


力对小车做的功就是W、2W、3W…


C．选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3


条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验时，橡皮筋对小车做的功就是W、


2W、3W…


D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离s，


便可求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W…


2．关于探究功与物体速度变化的关系实验中，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


知识点二 实验的注意事项


3．实验时小车在运动中会受到阻力作用．在小车沿长木板滑行的过程中，除橡皮筋对其


做功外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是使长木


板略为倾斜．对于长木板的倾斜程度，下列说法正确的是( )


①木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求 ②木板的倾斜角度在理论上应满足


以下条件，即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 ③如果小车在倾斜


的木板上做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的 ④其实木板不倾斜，问题也不


大，因为实验总是存在误差的


A．①② B．②③ C．③④ D．①④





【方法技巧练】





一、实验数据的处理方法


4．某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的几组数据，请你对这些数


据进行处理，并确定W与v之间的关系(W1为物体速度由0.00变化到0.80 m/s时所做的


功).





























二、用其他方法探究功与速度变化的关系


5．质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器


所接电源为6 V、50 Hz的交流电源，如图1所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打


点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计


数点与O点之间的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为


mm.则：





图1


(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表；








(2)求出物体下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功，并填入下表；








(3)适当选择坐标轴，在图2中作出物体重力做的功与物体速度之间的关系图象．图中


纵坐标表示____________，横坐标表示____________，由图可得重力所做的功与


__________成________关系．





图2





1．本实验的目的是( )


A．探究力与物体运动速度的关系


B．探究力与物体运动加速度的关系


C．探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系


D．探究力对物体做的功与物体速度变化的关系


2．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，甲、乙两位同学的实验操作均正确．甲同


学根据实验数据作出了功和速度的关系图线，如图3甲所示，并由此图线得出“功与速


度的平方一定成正比”的结论．乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线，


如图乙所示，并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论．关于甲、乙两位同


学的分析，你的评价是( )





图3


A．甲的分析不正确，乙的分析正确


B．甲的分析正确，乙的分析不正确


C．甲和乙的分析都正确


D．甲和乙的分析都不正确





图4


3．如图4所示，与小车相连、足够长且穿过打点计时器的一条纸带上的间距明显不均匀，


右端间距小，左端间距大，下面的分析和判断正确的是( )


A．若左端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大


B．若右端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大


C．若左端与小车相连，可能小车有一定的初速度，实验前忘记平衡摩擦力或没有完全


平衡摩擦力


D．若右端与小车相连，可能小车运动前忘记或没有完全平衡摩擦力


4．在用如图5所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是


( )．








图5


A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时


器的纸带自由下滑时能保持匀速运动


B．为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样


C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值


D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值


E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源


F．通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度


G．通过分析打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度


5．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图6所示，实


验主要过程如下：





图6


(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…；


(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…；


(3)作出W－v草图；


(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑


是否存在W∝v2、W∝v3、W∝eq \r(v)等关系．


以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________．


A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W….所采用的方法是选用同样


的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，


橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…


实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W…


B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法是可以使木板适当倾斜


C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏．出


现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小


D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一


点的距离来进行计算


第6节 实验：探究功与速度变化的关系


课前预习练


1．动能 越大 变化


2．(1)静止 在力的作用下运动的距离 力对小车做的功的大小 (2)打点计时器 (3)功W 速度v


3．(1)均匀 (2)相同


4．正比


课堂探究练


1．C [实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，就可以保证每根橡皮筋所产生的拉力相等，且每次实验时小车在力的方向上发生的位移相等，C正确．]


2．D [本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，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．]


3．B [由动力学知识可以知道，要平衡摩擦力，就应使物体的重力沿斜面向下的分力等于物体受到的阻力，使小车能够匀速运动．]


4．见解析


解析 以W为纵坐标，v为横坐标，作出W－v图线(如图甲)．以W为纵坐标，v2为横坐标，作出W－v2图线(如图乙)．由图象可看出：W∝v2.





方法总结 用图象分析两个物理量间的关系很直观，也很清晰，通过图线的形状确定W和v以及W和v2的关系．


5．(1)1.18 1.57 1.96 2.35 2.74


(2)0.69 1.23 1.92 2.76 3.76


(3)如图所示





重力做的功WG 物体速度的平方v2 物体速度的平方v2 正比


解析 (1)各点速度由公式v＝eq \x\t(v)＝eq \f(Δx,Δt)，求出


vB＝eq \f(\x\t(AC),Δt)＝eq \f(125.4－31.4×10－3,4×0.02) m/s≈1.18 m/s


同理vC≈1.57 m/s，vD≈1.96 m/s，vE≈2.35 m/s，vF≈2.74 m/s


(2)重力做的功由W＝mgΔx求出


WB＝mgeq \x\t(OB)＝1×9.8×70.6×10－3 J≈0.69 J


同理WC≈1.23 J，WD≈1.92 J，WE≈2.76 J，WF≈3.76 J


课后巩固练


1．D


2．A [仅仅由题图甲所示的W－v图线不能确定“功与速度的平方一定成正比”．]


3．BC [若纸带左端与小车相连，从纸带间距可以判断小车做减速运动，小车有一定初速度，减速原因可能是忘记或没有完全平衡摩擦力，C对，A错．若纸带右端与小车相连，小车一直做加速运动，说明可能平衡摩擦力时，倾角太大，B对，D错．]


4．ABCF [平衡摩擦力时，应把长木板固定打点计时器的一端垫高，使小车下滑时所受到的阻力与重力沿长木板向下的分力平衡，A正确；为了计算功时方便，实验中以一根橡皮筋做的功为单位功W，因此选用的橡皮筋规格要相同，且每根的拉伸长度也要相等，这样可由橡皮筋的条数得到拉力的功的数值，B、C正确，D错误；实验中应先接通电源，再释放小车，E错误；测小车的速度时，应测量橡皮筋恢复原长时的速度，故F正确，G错误．]


5．D [求解速度的方法是选取纸带上点距均匀处来进行计算，以求得小车获得的速度．因此选项D错，其他选项都对．]W/W1
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
v/(m/s)
0.00
0.80
1.10
1.28
1.53
1.76
1.89
v2/(m2/s2)
0.00
0.64
1.21
1.64
2.34
3.10
3.57
计数点
B
C
D
E
F
速度(m·s－1)
计数点
B
C
D
E
F
功(J)
题 号
1
2
3
4
5
答 案