专题6.5本专题实验【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题6.5本专题实验【讲】
【讲核心素养】
科学探究：探究动能定理；实验：验证机械能守恒定律
（1）.熟悉“探究动能定理”的基本实验原理及注意事项
（2）.熟悉“验证机械能守恒定律”的基本实验原理及注意事项.
（3）.会验证创新实验的机械能守恒．
【讲考点题型】
【知识点一】探究动能定理
一、实验原理与操作
二、数据处理与误差分析
1．数据处理
（1）求小车速度
实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离x，则v＝（其中T为打点周期）。
（2）计算W，2W，3W，…时对应v、v2的数值，填入下面表格
W
2W
3W
4W
5W
v
v2
（3）作图像
在坐标纸上分别做出W­v和W­v2图线，从中找出功与速度变化的关系。
2．误差分析
（1）误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。
（2）没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
（3）利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。
三、注意事项
1．平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。
2．选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的。
3．橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同时，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。
【例1】 （2021·浙江·高考真题）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。
①关于这个实验，下列说法正确的是______；
A．需要补偿小车受到阻力的影响
B．该实验装置可以“验证机械能守恒定律”
C．需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行
D．需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量
②如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第______条（填写“I”或“II”）纸带；
③根据实验数据，在坐标纸上画出的W-v2图象是一条过原点的直线，据此图象______（填“能”或“不能”）求出小车的质量。
【答案】      ACD     Ⅱ     能
【解析】
①A．题中需要将盘和砝码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和砝码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A正确；
D．然后挂上盘与砝码，根据牛顿第二定律
对小车，根据牛顿第二定律
两式相比解得绳子拉力
当满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，即，盘和砝码的重力可当作牵引力，D正确；
B．实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故B错误。
C．细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和砝码的重力可完全当作牵引力，C正确。
故选ACD。
②小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第II条。
③根据动能定理可知，图像的斜率为，据能求出小车的质量。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学探究要求考生能理解实验原理及方法并且能利用纸带处理实验数据。
【变式训练1】（2022·黑龙江·齐齐哈尔市第一中学校二模）用图甲所示的实验装置探究“动能定理”。某学****小组在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条。细线一端连着滑块，另一端绕过气垫导轨左端的定滑轮与力电传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=_______mm。
（2）下列实验要求中不必要的一项是_______（请填写选项前对应的字母）。
A．应使A位置与光电门间的距离适当大些
B．应使滑块质量远大于钩码和力电传感器的总质量
C．应将气垫导轨调至水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力电传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能的变化量与合外力对它所做功的关系，处理实验数据时应作出的图象是_______（请填写选项前对应的字母）。
A．作出“t-F”图象