物理實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理

實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系。2.通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)原理】1.改變功的大小:采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,用1條、2條、3條規(guī)格同樣的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢糜伸o止釋放,橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功依次為W、2W、3W2.確定速度的大小:小車獲得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出。3.尋找功與速度變化的關(guān)系:以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo),小車獲得的速度v為橫坐標(biāo),作出W-v或W-v2圖象。分析圖象,得出橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。【實(shí)驗(yàn)器材】小車(前面帶小鉤)、長(zhǎng)木板(在兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、學(xué)生電源(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、5條同規(guī)格的橡皮筋及毫米刻度尺。【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】1.儀器安裝:(1)按實(shí)驗(yàn)原理圖將儀器安裝好。(2)平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板,反復(fù)移動(dòng)木板的位置,直至小車上不掛橡皮筋時(shí),輕推小車,紙帶打出的點(diǎn)間距均勻,即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。2.測(cè)量與記錄:(1)先用1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W,將這一組數(shù)據(jù)記入表格。(2)用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W,測(cè)出小車獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格。(3)用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測(cè)出功和速度,記入表格?！緮?shù)據(jù)處理】1.求速度:實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶,利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離,如紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離x,則v= (其中T為打點(diǎn)周期)。x2T2.記數(shù)據(jù):計(jì)算W、2W、3W、時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值,填入表格。W Wv vn nW W2W2W3W3W4W4W5W5Wv vv v2 23.作圖象:在坐標(biāo)紙上分別作出W-v和W-v2圖線,從中找出功與速度變化的關(guān)系。4.得結(jié)論:從圖象分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2?！菊`差分析】產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因減小方法減小方法橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不同不同選擇規(guī)格相同的橡選擇規(guī)格相同的橡皮條皮條摩擦力做功摩擦力做功平衡摩擦力適當(dāng)平衡摩擦力適當(dāng)小車速度的測(cè)量誤差小車速度的測(cè)量誤差多次測(cè)量多次測(cè)量x,x,求平均求平均值值【注意事項(xiàng)】1.平衡摩擦力:將木板一端墊高,使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法:使小車連著紙帶并接通電源,輕推小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng),找到長(zhǎng)木板的一個(gè)合適的傾角。2.選點(diǎn)測(cè)速:測(cè)小車的速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的部分。3.橡皮筋的選擇:橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值。4.先后順序:開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并且要先接通電源再釋放小車。5.小車的選擇:小車質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些。熱點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作的考查【典例1】(2018西安模擬)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。導(dǎo)學(xué)號(hào)04450122(1)下列敘述正確的是。 A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致C.放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(2)(多選)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)得到了一條如圖乙所示的紙帶。這條紙帶上的點(diǎn)距并不均勻,下列說(shuō)法正確的是。 A.紙帶的左端是與小車相連的B.紙帶的右端是與小車相連的C.利用E、F、G、H、I、J這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度D.利用A、B、C、D這些點(diǎn)之間的距離來(lái)確定小車的速度(3)(多選)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜,這樣做。 A.是為了釋放小車后,小車能勻加速下滑B.是為了增大小車下滑的加速度C.可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(4)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的W-v圖象如圖丙所示,根據(jù)圖線形狀,可知對(duì)W與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖丙中的。 【解題指導(dǎo)】(1)命題立意:本題意在考查探究功與速度變化的關(guān)系的原理(2)解題關(guān)鍵:完全相同的橡皮筋在伸長(zhǎng)量相同時(shí),n根橡皮筋對(duì)小車做的功是一根橡皮筋對(duì)小車做的功的n倍,無(wú)需計(jì)算功的具體數(shù)值。小車獲得的速度是指橡皮筋做功后小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度?！疽?guī)范解答】(1)橡皮筋對(duì)小車做的功和小車獲得的動(dòng)能滿足W= mv2的關(guān)系,所以當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí),W與v2成正比,只需要看W與v2是否成正比即可,故A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中改變拉力做功時(shí),為了能定量,所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長(zhǎng)度,這樣橡皮筋對(duì)小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系,故B錯(cuò)誤;從紙帶上看出,小車先加速運(yùn)動(dòng)后12勻速,這樣的話就需要平衡摩擦力,故木板應(yīng)該是傾斜的,故C錯(cuò)誤;利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到打點(diǎn)紙帶時(shí)應(yīng)先接通電源,后讓紙帶運(yùn)動(dòng),故D正確。(2)紙帶右端密集,故紙帶的右端是與小車相連的,要測(cè)量最大速度,應(yīng)該選用點(diǎn)跡間距均勻的部分,即應(yīng)選用紙帶的A、B、C、D部分進(jìn)行測(cè)量,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。(3)使木板傾斜,小車受到的摩擦力與小車所受重力的分量大小相等,在不施加拉力時(shí),小車在斜面上受到的合力為零,小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng);小車與橡皮筋連接后,小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力,橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功,故A、B錯(cuò)誤,C、D正確。(4)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),W與v2成正比,故W與v的圖象應(yīng)該是向上彎曲的曲線,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。答案:(1)D(2)B、D(3)C、D(4)C【強(qiáng)化訓(xùn)練】在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案:使小物塊在橡皮筋的作用下沿水平桌面被彈出,第二次、第三次操作時(shí)分別改用2根、3根同樣的橡皮筋將小物塊彈出。測(cè)出小物塊被彈出時(shí)的速度,然后找到牽引力對(duì)小物塊做的功與小物塊速度的關(guān)系。(1)要測(cè)得小物塊被彈出后的水平速度,需要測(cè)量哪些物理量(填正確答案標(biāo)號(hào),g已知)。 A.小物塊的質(zhì)量m B.橡皮筋的原長(zhǎng)xC.橡皮筋的伸長(zhǎng)量xD.桌面到地面的高度hE.小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L(2)用測(cè)量的物理量表示獲得速度大小的表達(dá)式。 (3)能夠?qū)崿F(xiàn)橡皮筋對(duì)小物塊做功整數(shù)倍變化的是。 A.增加相同橡皮筋的條數(shù),使小物塊每次從同一位置釋放B.橡皮筋兩端固定,使橡皮筋的伸長(zhǎng)量依次加倍C.橡皮筋兩端固定,使橡皮筋的長(zhǎng)度依次加倍D.釋放小物塊的位置等間距的變化(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出W-v2的圖象如圖乙所示,圖線不通過(guò)原點(diǎn)的原因是_。 【解析】(1)(2)物塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向h= gt2,水平方向L=vt,解得v=L ,要測(cè)物塊被彈出時(shí)的速度,需要測(cè)量桌面到地面的高度h,小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L,故D、E正確。12g2h(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),選擇相同的橡皮筋,使橡皮筋的形變量相同,通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變橡皮筋對(duì)小車所做的功,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。(4)物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí),彈力對(duì)物塊做正功,摩擦力對(duì)物塊做負(fù)功,由于物塊要克服摩擦力做功,則圖象不過(guò)原點(diǎn)。答案:(1)D、E(2)v=L (3)A(4)物塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服摩擦力做功g2h【反思?xì)w納】實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)橡皮筋對(duì)小車做功獲得的速度應(yīng)該是最大速度,即小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。(2)小車的釋放位置每一次必須相同。(3)小車的質(zhì)量不需要測(cè)量,橡皮筋對(duì)小車做的功也無(wú)需測(cè)出具體數(shù)值。熱點(diǎn)二對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查【典例2】(2017北京高考)如圖甲所示,用質(zhì)量為m的重物通過(guò)滑輪牽引小車,使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)學(xué)號(hào)04450123(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.直流電源B.交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.把長(zhǎng)木板右端墊高B.改變小車的質(zhì)量在不掛重物且(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下,輕推一下小車,若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng),表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn)B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)(3)接通電源,釋放小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測(cè)得A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3,如圖乙所示。 實(shí)驗(yàn)中,重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg,從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力對(duì)小車做的功W=,打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v=。 (4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作如圖丙所示的v2-W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_(kāi)。根據(jù)功與能的關(guān)系,動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子;分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_。 (5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖丁中正確反映v2-W關(guān)系的是_。 【解題指導(dǎo)】(1)命題立意:本題意在考查探究動(dòng)能定理的數(shù)據(jù)處理和誤差分析。(2)解題關(guān)鍵:平衡摩擦力既要平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力,同時(shí) 也要平衡紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到的圖象要從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)明確圖象的意義。【規(guī)范解答】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要使用交流電源,選B。(2)平衡摩擦力是把長(zhǎng)木板右端墊高,讓重力的分力與阻力相平衡,從而消除阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,而紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔時(shí),也會(huì)受到摩擦阻力,所以平衡摩擦力要在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下進(jìn)行。(3)實(shí)驗(yàn)中,將小車所受的拉力大小看作mg,所以從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力對(duì)小車做的功為mgx2;打B點(diǎn)的速度等于A、C間的平均速度,即vB= 。31xx2T(4)根據(jù)圖象可求出直線的斜率為4.69,所以v2隨W變化的表達(dá)式為v2=4.69W。功是能量轉(zhuǎn)化的量度,功與能的單位相同,功的單位是J=Nm=kgm2/s2,動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子,v2的單位是m2/s2,比較功與v2的單位發(fā)現(xiàn)相差的是質(zhì)量的單位,所以與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。(5)小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)小車和重物整體分析有mg= (M+m)a,對(duì)小車有FT=Ma,解得小車受到的拉力為FT= ,小車受到的拉力與重物的重力成正比,小車受到的拉力做的功與小車速度的平方成正比,則重物重力做的功與小車速度的平方成正比,選A。MmgM m答案:(1)B (2)AB (3)mgx2 (4) v2=4.69W 質(zhì)量(5)A31xx2T【強(qiáng)化訓(xùn)練】(2017江蘇高考)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電。(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到_。 (2)掛上鉤碼,按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示。選擇某一點(diǎn)為O,依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x,記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1=_m/s。 (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力,g取9.80 m/s2,利用W=mgx算出拉力對(duì)小車做的功W。利用Ek= Mv2算出小車動(dòng)能,并求出動(dòng)能的變化量Ek。計(jì)算結(jié)果如表所示。W/W/1010-3-3 J J2.452.452.922.923.353.353.813.814.264.26EEk k/ /1010-3-3 J J2.312.312.732.733.123.123.613.614.004.0012請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出Ek-W圖象。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ek總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F=_。 【解析】(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),即紙帶上的點(diǎn)跡間距均勻。(2)v1= 10-2 m/s=0.228 m/s。2.06 2.502 0.1(3)如圖所示(4)對(duì)鉤碼有mg-F=ma,a=10-2 m/s2,聯(lián)立解得F=0.093 N。答案:(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228(3)見(jiàn)解析圖(4)0.093 24.81 4.35 3.892.50 2.98 3.42(3 0.1)【反思?xì)w納】數(shù)據(jù)處理時(shí)的兩點(diǎn)注意(1)數(shù)據(jù)計(jì)算要注意有效數(shù)字的保留。(2)利用圖象處理數(shù)據(jù)得出結(jié)論,只有圖象為直線時(shí)可直接得出物理量間的關(guān)系,如果圖象為曲線不能直接得出物理量間的關(guān)系,應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行分析討論。熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【典例3】(2018玉林模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。導(dǎo)學(xué)號(hào)04450124(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平,安裝好實(shí)驗(yàn)器材,從圖中讀出兩光電門中心之間的距離s=_cm。 (2)測(cè)量擋光條的寬度d,記錄擋光條通過(guò)光電門1和2所用的時(shí)間t1和t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了完成實(shí)驗(yàn),還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是_。 (3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量?_(選填“是”或“否”)。 【創(chuàng)新方向分析】(1)實(shí)驗(yàn)器材的變遷:利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板,實(shí)驗(yàn)中不必再平衡滑塊的摩擦力;擋光條和光電門替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶,測(cè)量速度更準(zhǔn)確;細(xì)繩和拉力傳感器替代橡皮條測(cè)量拉力的功更方便,結(jié)果更準(zhǔn)確。(2)實(shí)驗(yàn)原理的變遷:實(shí)驗(yàn)研究滑塊通過(guò)兩光電門之間的過(guò)程中合外力做功與動(dòng)能改變量的關(guān)系,研究對(duì)象為滑塊、擋光條和拉力傳感器整體;因用拉力傳感器直接測(cè)細(xì)繩拉力大小,故不必滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量?！疽?guī)范解答】(1)光電門1處刻度尺讀數(shù)為20.00 cm,光電門2處刻度尺讀數(shù)為70.00 cm,故兩光電門中心之間的距離s=70.00 cm-20.00 cm=50.00 cm。(2)由于光電門的寬度d很小,所以用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度,則滑塊通過(guò)光電門1的速度為v1= ,滑塊通過(guò)光電門2的速度為v2= ,由功能關(guān)系需要驗(yàn)證的關(guān)系式為Fs= 可見(jiàn)還需要測(cè)量出M,即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。2dt 1dt 222111MvMv22221dM()2t 211dM()2t(3)該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小,不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力,故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。答案:(1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否【強(qiáng)化訓(xùn)練】(2018郴州模擬)晨晨同學(xué)利用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理,ABC為在B點(diǎn)平滑連接的斜槽裝置,AB傾斜,BC水平。該同學(xué)操作如下:A.安裝好斜槽裝置,并調(diào)節(jié)斜槽末端C點(diǎn)的切線水平;B.將一木板豎直放置在斜槽末端的前方水平距離為d處固定,在木板上依次固定好白紙、復(fù)寫紙;C.將小球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度h,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球離開(kāi)斜槽后的豎直位移y;D.改變小球在斜槽上的釋放位置,進(jìn)行多次測(cè)量。(1)若不計(jì)小球與斜槽之間的摩擦,小球從斜槽上滑下的過(guò)程中,驗(yàn)證動(dòng)能定理成立的關(guān)系式是_(用圖中已知物理量和測(cè)量的物理量表示)。 (2)在滿足(1)問(wèn)的條件下,若想利用圖象直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,應(yīng)以h為橫坐標(biāo),以_為縱坐標(biāo),描點(diǎn)作圖。 (3)銳銳同學(xué)受到同學(xué)的啟發(fā),利用此裝置來(lái)測(cè)量小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù),銳銳同學(xué)在晨晨同學(xué)測(cè)量的基礎(chǔ)上只需要再測(cè)量一個(gè)物理量即可,則此物理量為_(kāi)。 【解析】(1)不計(jì)小球與斜槽之間的摩擦,小球下滑h高度,重力做功為mgh,根據(jù)y= gt2得,t= ,則小球滑動(dòng)到底端時(shí)的速度為v= =d ,則動(dòng)能的變化量為Ek= mv2= md2 = ,則驗(yàn)證動(dòng)能定理的表達(dá)式為mgh= ,即h= 。122ygdtg2y1212g2y2mgd4y2mgd4y2d4y(2)利用圖象直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,需通過(guò)線性關(guān)系圖線分析,可知以h為橫坐標(biāo),以 為縱坐標(biāo)描點(diǎn)作圖。1y(3)根據(jù)動(dòng)能定理得mgh-mgcos -mgx= mv2-0,因?yàn)閏os +x=x,x表示小球釋放點(diǎn)與斜槽末端的水平距離,則有mgh-mgx= mv2,可知測(cè)出小球釋放點(diǎn)與斜槽末端的水平距離x,即可得出動(dòng)摩擦因數(shù)的大小。hsin12hsin12答案:(1)h= (2) (3)小球釋放點(diǎn)與斜槽末端的水平距離x2d4y1y