7.6《实验：探究功与速度变化的关系》

7.6 课时作业 基础达标 1．在“探究功与速度变化的关系”实验中作出W－v图象如图所示，符合实际的是( )

【解析】 由于W－v2是一条直线，所以W－v图象应是开口向上的抛物线，只有C对． 【答案】 C 2．关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，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 【解析】 理解实验原理与探究步骤是解题的基础，回答该类问题，应该围绕实验探究原理与思路、数据处理与减少误差等因素加以分析判断． 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． 【答案】 D 3．在探究力对物体做的功与物体速度的关系的实验中，有关小车质量的选择下列说法正确的是( ) A．小车质量应该尽量小一些 B．小车质量应该大一些 C．与小车质量无关 D．以上说法都不对 【解析】 此实验中，如果小车质量较轻，操作更困难；再者质量小，小车获得速度会大些，会造成纸带上的点太少，不便于处理纸带，所以B正确． 【答案】 B 4．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，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

(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∝v等关系． 以下关于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为2W、3W„„ B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，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 【解析】 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错误，其他选项都对． 【答案】 D 5．某同学在研究“对不同物体做相同功情况下，物体质量与速度的关系”时，提出了以下四种猜想：

A．m∝v B．m∝1v C．m∝v2 D．m∝1v2 为验证猜想的正确性，该同学用如图所示的装置进行实验：将长木板平放在水平桌面上，木块固定在长木板一端，打点计时器固定在木块上，木块右侧固定一轻弹簧．用连接纸带的小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，打点计时器在纸带上打下一系列点，选取点迹均匀的一部分纸带，计算出小车匀速运动的速度v1，测出小车的质量m1；然后在小车上加砝码，再次压缩弹簧至木板虚线处由静止释放小车，计算出小车和砝码匀速运动的速度v2，测出小车和砝码的总质量m2；再在小车上加砝码，重复以上操作，分别测出v3、m3„„ (1)每次实验中，都将小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，目的是________________________；若要消除每次实验中小车和纸带受到的阻力对小车运动的影响，应进行的实验操作是________________________________________． (2)某次实验采集的五组数据如下表： m/kg 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 v/(m·s－1) 1.000 0.707 0.577 0.500 0.447

由表格数据直观判断，明显不正确的两个猜想是A、B、C、D中的________；若对某个猜想进行数据处理并作图，画出了如图所示的图象，则图中的横坐标应是________． 【解析】 (1)每次将小车压缩弹簧至长木板的虚线处，弹簧具有相同的弹性势能，这样每次对小车做的功相同，小车获得的动能相同；要消除阻力对小车运动的影响，应先平衡摩擦力，可垫高木板固定打点计时器的一端，静止释放小车时，小车连同纸带一起在木板上匀速运动． (2)由表中数据可知，明显不正确的两个猜想是A和C；由表中数据及图象可知小车的

质量m跟1v2成正比，故横坐标为1v2. 【答案】 (1)使小车获得相同的动能(弹簧对小车做功相同) 垫高木板固定打点计时器的一端，静止释放小车时，小车连同纸带一起在木板上匀速运动(平衡摩擦力)

(2)AC 1v2 能力提升 1. 某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、„„、n时的平抛距离x1、x2、x3、„„、xn，则( ) A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n为橡皮筋条数) B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n为橡皮筋条数) C．该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差 D．该实验中倾斜木板会产生误差 【解析】 由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，选项B正确．该实验应用了平抛原理，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差．选项D正确． 【答案】 BD 2．某学习小组做“探究恒力做功与物体速度变化的关系”的实验如图，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．每次实验中小车获得的速度由打点计时器打出的纸带测出．

(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源(填“交流”或“直流”)； (2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是( ) A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 (3)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 (4)在正确操作情况下，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(根据下面所示的纸带回答)．

【解析】 (1)打点计时器使用的是交流电源；(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，故选项D正确；(3)放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，选项B正确；(4)从纸带上看，纸带的GK段打点比较均匀，所以应选用纸带的GK段进行测量． 【答案】 (1)交流 (2)D (3)B (4)GK 3．某兴趣小组在做“探究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∝v，②W∝v2，③W∝v.他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)．在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的读数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议．

(1)请你简要说明为什么不需要测出物体的质量． (2)让小球分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离s1、s2、s3、s4„„读出小球每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4„„并绘制了如图乙所示的s－v图象．若为了更直观地看出s和v的变化关系，他们下一步应怎么做？ (3)在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果，为什么？ 【答案】 (1)因为对物体做的功W与物体初始位置到测速器的距离s成正比 (2)下一步应该绘制s－v2图象 (3)不会，摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离s成正比

4．如果提供给你天平、气垫导轨、数字计时器及计算机辅助设备，请设计探究功与质量、速度间定量关系的实验方法． 【解析】 如题图所示，滑块在气垫导轨上受重力和支持力两个力的作用，当滑块沿导

轨滑行时，滑块重力沿倾斜导轨方向的分力对滑块做功．这一分力为F1＝mghl 在滑块经过两光电门的过程中，这一分力所做的功为 W＝F1s＝mghsl 式中m为滑块(连同遮光条)的质量，可用天平测出，h为垫块的高度， l为垫块与导轨接触点到导轨底端的距离，s为两光电门间的距离，均可用刻度尺测出． 以v1、v2分别表示滑块经过光电门G1、G2时的速度，根据固定在滑块上的两条遮光条的间距和由数字计时器显示的滑块经过光电门G1、G2的时间，即可算出v1、v2. 由m、v1、v2组成的式子可能为 m(v2－v1)、m(v2－v1)2、m(v22－v21)、m(v2－v1)3、m(v32－v31)„„ 将实验数据分别代入以上各式，运用计算机辅助设备进行数据处理，即可发现功与质量、速度间的定量关系． 【答案】 见解析