(课堂设计)2014-2015高中物理4.4.2研究合外力做功和动能变化的关系每课一练教科版必修2

第2课时研究合外力做功和动能变化的关系一、选择题1．在利用自由落体运动“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，下列物理量需要用工具直接测量的有()A．重锤的质量B．重力加速度C．重锤下落的高度D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度2．在做“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，发现重力做的功总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是()A．选用的重锤质量过大B．选用的重锤质量过小C．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力D．实验时操作不精细，实验数据测量不准确二、非选择题3．在“探究物体做功与动能变化的关系”的实验中，实验装置已安装完毕，请完成如下实验操作：(1)将纸带穿过打点计时器的________，纸带下端固定在重锤上，上端用手提住，纸带不与限位孔接触．(2)接通打点计时器的电源使它工作，让纸带从________状态开始释放，计时器在纸带上打出一系列的点．(3)更换纸带重复进行四次实验，从打出的几条纸带中挑选第1、2点距离接近________mm、并且点迹清晰的纸带进行下面的测量．(4)取纸带上的第1个点记为O，在第1个点后距离较远处任意选取一点P，记P点为n，用刻度尺测出________的距离h.(5)打点计时器工作电源频率为50Hz，则打点间隔时间为________s．根据公式________计算出P点的速度v.(6)由上面的h和v分别计算________和________，看两者________．(7)在其他纸带上再另选几个点，重复步骤(4)、(5)、(6)．4．在利用打点计时器探究“物体做功与动能变化的关系”的实验中，如果纸带上前面几点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图1所示，取O点为起始点，各点间的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为50Hz，重物的质量为mkg.图1(1)打A点时，重物下落速度为vA＝________，重物动能EkA________.(2)打F点时，重物下落速度为vF＝________，重物动能EkF＝________(3)打点计时器自打下A点开始到打出F点，重物重力做的功为______，动能的增加量为________．(4)根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出A点到打出F点的过程中，得到的结论是_____________________________________________________________________________________________________________________.5．质量为1kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动过程，打点计时器所接电源为6V、50Hz的交流电源，如图2所示，纸带上O点为重物自由下落时打点的起点，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点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度为9.8m/s2，则图2图3(1)求出B、C、D、E、F各点速度并填入下表．计数点BCDEF速度(m·s－1)(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.计数点BCDEF功(J)(3)适当选择坐标轴，在图3中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图．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．第2课时研究合外力做功和动能变化的关系1．C2.C3．(1)限位孔并在复写纸下面经过(2)静止(3)2(4)O点到P点(5)0.02hn＋1－hn－12T(6)重锤重力做的功WG＝mgh重锤动能增加量ΔEk＝12mv2是否近似相等解析为了在纸带上留下清晰的点，(1)中应填“限位孔并在复写纸下面经过”；在数据处理中需测量物体的下落高度，所以必须保证物体(纸带)从“静止”状态开始释放；开始下落的前两个点间距离应满足Δh＝12gT2＝12×10m/s2×(0.02s)2＝2mm.所以(3)中应填“2”；在计算下落过程中外力做功时需找到下落高度，即应测出O点到P点的距离h；由于交流电源的频率为50Hz，则打点间隔为150s即0.02s，测P点速度时，应根据匀变速运动中某段时间的平均速度即为中间时刻的瞬时速度，即v＝hn＋1－hn－12T求得；在验证时应计算出外力的功即重力做功mgh和下落对应高度获得的动能12mv2，然后看二者在误差允许范围内是否相等．4．(1)1.30m/s0.85mJ(2)2.28m/s2.60mJ(3)1.75mJ1.75mJ(4)见解析解析本题考查实验数据的处理问题．重物在各点的速度可由前后相邻的两段时间内的平均速度计算，再由Ek＝12mv2计算出其动能；测出相对应的物体下落的高度h，便可求出重力的功，然后比较，便可得出本实验的结论．(1)vA＝OB2T＝＋－22×0.02m/s＝1.30m/sEkA＝12mv2A＝12m×1.32J＝0.85mJ.(2)vF＝EG2T＝＋－22×0.02m/s＝2.28m/sEkF＝12mv2F＝12m×2.282J＝2.60mJ.(3)WG＝mghAF＝m×9.8×(2.79＋3.19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2J≈1.75mJ.ΔEk＝EkF－EkA＝2.60mJ－0.85mJ＝1.75mJ(4)因为在实验误差范围内WG＝ΔEk，即重力做的功等于物体动能的变化．5．(1)1.181.571.962.352.74(2)0.691.231.922.763.76(3)如下图所示重力做的功WG速度的平方v2速度的平方v2正比解析(1)各点速度由公式v＝v＝ΔxΔt，求出vB＝ACΔt＝－－34×0.02m/s≈1.18m/s同理vC≈1.57m/s，vD≈1.96m/s，vE≈2.35m/s，vF≈2.74m/s(2)重力做的功由W＝mgΔx求出WB＝mgOB＝1×9.8×70.6×10－3J≈0.69J同理WC≈1.23J，WD≈1.92J，WE≈2.76J，WF≈3.76J