1、實驗五探究功與速度變化的關系實驗目的和器材實驗目的和器材實驗原理實驗原理實實驗驗目目的的1.1.通過實驗探究外力做功與物通過實驗探究外力做功與物體速度的關系。體速度的關系。2.2.通過分析論證和實驗探究通過分析論證和實驗探究, ,培培養實驗探究能力和創新精神。養實驗探究能力和創新精神。通過改變力對物體做的功通過改變力對物體做的功, ,測出測出力對物體做不同的功時物體獲力對物體做不同的功時物體獲得的速度。為簡化實驗得的速度。為簡化實驗, ,將物體將物體初速度設置為零初速度設置為零, ,可用如圖所示可用如圖所示的裝置進行實驗的裝置進行實驗, ,通過增加橡皮通過增加橡皮筋的條數使橡皮筋對小車做的筋的

2、條數使橡皮筋對小車做的功成倍增加功成倍增加, ,再通過打點計時器再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度的末速度v v。實實驗驗器器材材小車小車( (前面帶小鉤前面帶小鉤) )、長木板、長木板( (兩兩側適當的對稱位置釘兩個鐵釘側適當的對稱位置釘兩個鐵釘) )、打點計時器及紙帶、學生電源打點計時器及紙帶、學生電源及導線及導線( (若使用電火花計時器則若使用電火花計時器則不用學生電源不用學生電源) )、5 56 6條等長的條等長的橡皮筋、毫米刻度尺。橡皮筋、毫米刻度尺。【實驗過程】【實驗過程】一、實驗步驟一、實驗步驟1.1.按原理圖將儀器安裝好。按原理圖將儀器

3、安裝好。2.2.平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木板板, ,反復移動木板的位置反復移動木板的位置, ,直至小車上不掛橡皮筋時直至小車上不掛橡皮筋時, ,紙帶打出紙帶打出的點間距均勻的點間距均勻, ,即小車能勻速運動為止。即小車能勻速運動為止。3.3.先用先用1 1條橡皮筋做實驗條橡皮筋做實驗, ,用打點計時器和紙帶測出小車獲得的用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度速度v v1 1, ,設此時橡皮筋對小車做的功為設此時橡皮筋對小車做的功為W,W,將這一組數據記入表將這一組數據記入表格。格。4.4.用用2 2條橡皮筋做實驗條橡皮

4、筋做實驗, ,實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同, ,這時橡皮筋對小車做的功為這時橡皮筋對小車做的功為2 W,2 W,測出小車獲得的速度測出小車獲得的速度v v2 2, ,將數將數據記入表格。據記入表格。5.5.用用3 3條、條、4 4條條橡皮筋做實驗橡皮筋做實驗, ,用同樣的方法測出功和速度用同樣的方法測出功和速度, ,記入表格。記入表格。橡皮筋橡皮筋條數條數位移位移x/mx/m時間時間t/st/s速度速度v/msv/ms-1-1速度平方速度平方v v2 2/m/m2 2ss-2-2二、數據處理二、數據處理1.1.測量小車的速度：實驗獲得如圖所示的紙帶測量小

5、車的速度：實驗獲得如圖所示的紙帶, ,為探究橡皮筋為探究橡皮筋彈力做的功和小車速度的關系彈力做的功和小車速度的關系, ,需要測量彈力做功結束時小車需要測量彈力做功結束時小車的速度的速度, ,即小車做勻速運動的速度即小車做勻速運動的速度, ,應在紙帶上測量的物理量：應在紙帶上測量的物理量：A A1 1、A A2 2間的距離間的距離x,x,小車速度的表達式是小車速度的表達式是v= (Tv= (T為打點計時器打為打點計時器打點的時間間隔點的時間間隔) )。xT2.2.記錄實驗數據：把計算出的速度填入表格中并算出記錄實驗數據：把計算出的速度填入表格中并算出v v2 2的值。的值。3.3.數據處理：在坐

6、標紙上畫出數據處理：在坐標紙上畫出W-vW-v或或W-vW-v2 2圖線圖線(“W”(“W”以一條橡以一條橡皮筋做的功為單位皮筋做的功為單位) )。4.4.實驗結論：從圖像分析外力對物體做功與物體速度變化的關實驗結論：從圖像分析外力對物體做功與物體速度變化的關系為系為WvWv2 2。【誤差分析】【誤差分析】類型類型產生原因產生原因減小方法減小方法偶然偶然誤差誤差小車速度的測量誤差小車速度的測量誤差多次測量多次測量x,x,求平均值求平均值摩擦力做功摩擦力做功平衡摩擦力適當平衡摩擦力適當系統系統誤差誤差橡皮筋的長度、橡皮筋的長度、粗細不一粗細不一選規格相同的橡皮筋選規格相同的橡皮筋【注意事項】【注

7、意事項】 1.1.平衡摩擦力時平衡摩擦力時, ,將木板一端墊高將木板一端墊高, ,使小車的重力沿斜面向下的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分力與摩擦阻力平衡。方法：使小車連著紙帶并接通電源, ,輕輕推小車推小車, ,由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運動否做勻速運動, ,找到長木板的一個合適的傾角。找到長木板的一個合適的傾角。2.2.測小車的速度時測小車的速度時, ,紙帶上的點應選均勻部分的紙帶上的點應選均勻部分的, ,也就是選小車也就是選小車做勻速運動時的那部分紙帶。做勻速運動時的那部

8、分紙帶。3.3.選擇橡皮筋時選擇橡皮筋時, ,應選規格一樣的。力對小車做的功以一條橡應選規格一樣的。力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可皮筋做的功為單位即可, ,不必計算出具體數值。不必計算出具體數值。4.4.開始實驗時開始實驗時, ,小車應靠近打點計時器小車應靠近打點計時器, ,并且要先接通電源再釋并且要先接通電源再釋放小車。放小車。5.5.選擇小車時選擇小車時, ,小車質量應適當大一些小車質量應適當大一些, ,使紙帶上打的點多一些。使紙帶上打的點多一些。【實驗改進】【實驗改進】1.1.本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接采集本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接采集, ,比

9、用比用打點計時器方便快捷且誤差較小。打點計時器方便快捷且誤差較小。2.2.可以把長木板換成氣墊導軌可以把長木板換成氣墊導軌, ,省略平衡摩擦力的操作步驟省略平衡摩擦力的操作步驟, ,達達到簡化實驗過程的目的。到簡化實驗過程的目的。 熱點熱點1 1 對實驗原理的理解對實驗原理的理解【典例【典例1 1】“探究功與速度變化的關系探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖甲所的實驗裝置如圖甲所示示, ,當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時, ,橡皮筋對小車做的功記橡皮筋對小車做的功記為為W W0 0。當用。當用4 4條、條、6 6條、條、8 8條條完全相同的橡皮筋并在一起進完全相同

10、的橡皮筋并在一起進行第行第2 2次、第次、第3 3次、第次、第4 4次次實驗時實驗時, ,橡皮筋對小車做的功記為橡皮筋對小車做的功記為2W2W0 0、3W3W0 0、4W4W0 0,每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打的紙帶測出。度可由打點計時器所打的紙帶測出。(1)(1)關于該實驗關于該實驗, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( () )A.A.打點計時器可以用直流電源供電打點計時器可以用直流電源供電, ,電壓為電壓為4 46V6VB.B.實驗中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等實驗中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等C.C.每次

11、實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出每次實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出D.D.利用每次測出的小車最大速度利用每次測出的小車最大速度v vm m和橡皮筋做的功和橡皮筋做的功W,W,依次作出依次作出W-vW-vm m、W-vW-vm m2 2、W-vW-vm m3 3、W W2 2-v-vm m、W W3 3-v-vm m的圖像的圖像, ,得出合力做功與物得出合力做功與物體速度變化的關系體速度變化的關系(2)(2)圖乙給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶圖乙給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶, ,從中截取了從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶測量物體最大速度所用的一段紙帶, ,測得測得O

12、O點到點到A A、B B、C C、D D、E E各點的距離分別為各點的距離分別為OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm10.40cm,OE=11.91cm。已知相鄰兩點打點時間間隔為。已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s,0.02s,則則小車獲得的最大速度小車獲得的最大速度v vm m= =m/sm/s。【標準解答】【標準解答】(1)(1)打點計時器一定用交流電源打點計時器一定用交流電源,A,A錯誤錯誤; ;實驗中一實驗中一定要用相同的橡皮筋定要用相同的橡皮筋,B,

13、B錯誤錯誤; ;每次實驗中每次實驗中, ,應使小車從同一位置應使小車從同一位置由靜止彈出由靜止彈出,C,C正確正確; ;在探究小車最大速度和橡皮筋做功在探究小車最大速度和橡皮筋做功W W的關系的關系時時, ,要作出各種不同的可能關系圖像要作出各種不同的可能關系圖像, ,得出合力做功與物體速度得出合力做功與物體速度變化的關系變化的關系,D,D正確。正確。(2)(2)小車獲得的最大速度應該用紙帶上點間距相等段求解小車獲得的最大速度應該用紙帶上點間距相等段求解, ,在圖在圖中紙帶上應用中紙帶上應用B B、D D段求小車的最大速度。段求小車的最大速度。答案：答案：(1)C(1)C、D D(2)0.82

14、(2)0.822m10.407.1210ODOBvm/s0.82 m/s2T2 0.02。熱點熱點2 2 實驗數據的處理和誤差分析實驗數據的處理和誤差分析【典例【典例2 2】(2013(2013珠海模擬珠海模擬) )某同學為探究某同學為探究“功與速度變化的功與速度變化的關系關系”設計了如下實驗設計了如下實驗, ,他的操作步驟：他的操作步驟：(1)(1)按圖甲擺好實驗裝置按圖甲擺好實驗裝置, ,其中小車質量其中小車質量M=0.20kg,M=0.20kg,鉤碼總質量鉤碼總質量m=0.05kgm=0.05kg。(2)(2)釋放小車釋放小車, ,然后接通打點計時器的電源然后接通打點計時器的電源( (電

15、源頻率為電源頻率為f=50Hz),f=50Hz),打出一條紙帶。打出一條紙帶。(3)(3)他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條, ,如如圖乙所示。把打下的第一點記作圖乙所示。把打下的第一點記作0,0,然后依次取若干個計數點然后依次取若干個計數點, ,相鄰計數點間還有相鄰計數點間還有4 4個點未畫出個點未畫出, ,用厘米刻度尺測得各計數點到用厘米刻度尺測得各計數點到0 0點距離分別為點距離分別為d d1 1=0.041m,d=0.041m,d2 2=0.055m,d=0.055m,d3 3=0.167m,d=0.167m,d4 4=0.

16、256m, =0.256m, d d5 5=0.360m,d=0.360m,d6 6=0.480m,=0.480m,他把鉤碼重力他把鉤碼重力( (當地重力加速度當地重力加速度g=10m/sg=10m/s2 2) )作為小車所受合力作為小車所受合力, ,算出打下算出打下0 0點到打下第點到打下第5 5點合力點合力做功做功W=W=J(J(結果保留三位有效數字結果保留三位有效數字),),用正確的公式用正確的公式E Ek k= =( (用相關數據前字母列式用相關數據前字母列式) )把打下第把打下第5 5點時小車的動能點時小車的動能作為小車動能的改變量作為小車動能的改變量, ,算得算得E Ek k=0.

17、125J=0.125J。(4)(4)此次實驗探究的結果此次實驗探究的結果, ,他沒能得到他沒能得到“合力對物體做的功等于合力對物體做的功等于物體動能的增量物體動能的增量”, ,且誤差很大。通過反思且誤差很大。通過反思, ,他認為產生誤差的他認為產生誤差的原因如下原因如下, ,其中正確的是其中正確的是。A.A.鉤碼質量太大鉤碼質量太大, ,使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多太多B.B.沒有平衡摩擦力沒有平衡摩擦力, ,使得合力對物體做功的測量值比真實值偏使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多大太多C.C.釋放小車和接通電源的次序有誤釋放小車和接通

18、電源的次序有誤, ,使得動能增量的測量值比使得動能增量的測量值比真實值偏小真實值偏小D.D.沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因重要原因【標準解答】【標準解答】若用鉤碼的重力作為小車受的合力若用鉤碼的重力作為小車受的合力, ,則則F F合合=mg=0.5N,=mg=0.5N,從從0 0點到打第點到打第5 5點時水平位移點時水平位移x=dx=d5 5=0.360m,=0.360m,所以所以W=W=F F合合x=0.5x=0.50.360J=0.180J0.360J=0.180J。打第打第5 5點時小車動能點時小車動能E

19、Ek k= , ,= , ,式中式中tt為為5 5個時個時間間隔間間隔, ,即即t= ,t= ,故故從該同學的實驗操作情況來看從該同學的實驗操作情況來看, ,造成很大誤差的主要原因是把造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當成了小車的合力鉤碼的重力當成了小車的合力, ,實驗前沒有平衡摩擦力實驗前沒有平衡摩擦力, ,故選項故選項A A、B B正確。正確。C C、D D兩個選項中提到的問題不能對實驗結果造成重兩個選項中提到的問題不能對實驗結果造成重大影響大影響, ,故不選故不選C C、D D。答案：答案：(3)0.180(3)0.180 (d(d6 6-d-d4 4) )2 2 (4)A(4)A、B

20、 B251Mv2645ddv2 t5f22k64MfEdd200。2Mf200【雙基題組】【雙基題組】1.1.在在“探究功與速度變化的關系探究功與速度變化的關系”的實驗中的實驗中, ,每次選取紙帶后每次選取紙帶后, ,我們應選取紙帶上的哪些點來求小車的速度我們應選取紙帶上的哪些點來求小車的速度( () )A.A.間距均勻的間距均勻的B.B.間距不均勻的間距不均勻的C.C.間距均勻的與不均勻的都可間距均勻的與不均勻的都可D.D.最好是間距均勻的最好是間距均勻的, ,若紙帶上沒有間距均勻的若紙帶上沒有間距均勻的, ,也可用間距不也可用間距不均勻的均勻的【解析】【解析】選選A A。橡皮筋完全恢復后不

21、再有力對小車做功。橡皮筋完全恢復后不再有力對小車做功, ,小車做小車做勻速運動勻速運動, ,紙帶上的點間距是均勻的紙帶上的點間距是均勻的, ,故故A A對對,B,B、C C錯錯; ;若紙帶上若紙帶上沒有間距均勻的點沒有間距均勻的點, ,說明紙帶太短說明紙帶太短, ,橡皮筋還沒完全恢復原狀紙橡皮筋還沒完全恢復原狀紙帶已完全通過打點計時器帶已完全通過打點計時器, ,在這種情況下應選用更長的紙帶在這種情況下應選用更長的紙帶, ,或或者是因為沒有完全平衡摩擦力者是因為沒有完全平衡摩擦力, ,需重新平衡摩擦力需重新平衡摩擦力, ,故故D D錯。錯。2.(20132.(2013湖州模擬湖州模擬) )某實驗

22、小組采用如圖所示的裝置探究功與某實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關系速度變化的關系, ,小車在橡皮筋的作用下彈出后小車在橡皮筋的作用下彈出后, ,沿木板滑行。沿木板滑行。(1)(1)實驗中木板略微傾斜實驗中木板略微傾斜, ,這樣做這樣做; ;A.A.是為了使釋放小車后是為了使釋放小車后, ,小車能勻加速下滑小車能勻加速下滑B.B.是為了增大小車下滑的加速度是為了增大小車下滑的加速度C.C.可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功D.D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動(2)(2)實驗中實驗中, ,打點計時器使用的交

23、流電頻率為打點計時器使用的交流電頻率為50Hz50Hz。某同學打出。某同學打出的一段紙帶如圖所示的一段紙帶如圖所示, ,則小車勻速運動時的速度大小為則小車勻速運動時的速度大小為 m/sm/s。( (計算結果保留計算結果保留2 2位有效數字位有效數字) )【解析】【解析】(1)(1)選選C C、D D。傾斜木板的目的是平衡小車的摩擦力。傾斜木板的目的是平衡小車的摩擦力, ,讓讓小車在不受拉力的情況下小車在不受拉力的情況下, ,向下勻速運動向下勻速運動, ,合外力為零合外力為零, ,這樣橡這樣橡皮筋對小車的拉力即為小車受到的合外力皮筋對小車的拉力即為小車受到的合外力, ,故故A A、B B錯誤錯誤

24、,C,C、D D正正確。確。(2)(2)答案：答案：(1)C(1)C、D D(2)2.0(2)2.024.00 10v m /s2.0 m /s0.023.(20133.(2013梅州模擬梅州模擬) )某高中探究學習小組欲驗證動能定理某高中探究學習小組欲驗證動能定理, ,他他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置。置于長木板上的滑塊們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置。置于長木板上的滑塊一開始處于靜止狀態一開始處于靜止狀態,A,A、B B是兩個光電門是兩個光電門, ,用細線將滑塊通過一用細線將滑塊通過一個定滑輪與一小沙桶相連個定滑輪與一小沙桶相連, ,小沙桶內放適量細沙小沙桶內放適量細沙, ,釋放小

25、桶釋放小桶, ,讓讓滑塊做加速運動。滑塊做加速運動。(1)(1)本實驗中有一個重要的疏漏是本實驗中有一個重要的疏漏是_。(2)(2)本實驗除了需要測量滑塊經過光電門本實驗除了需要測量滑塊經過光電門A A、B B處的速度處的速度v v1 1、v v2 2之之外外, ,還需要測量的物理量有還需要測量的物理量有_。( (每個物理量都要標上相應的字母每個物理量都要標上相應的字母) )(3)(3)本實驗最終要驗證的數學表達式為本實驗最終要驗證的數學表達式為_ 請用請用v v1 1、v v2 2和第和第(2)(2)問中的物理量表示問中的物理量表示 。【解析】【解析】在本實驗中在本實驗中, ,合力指的是小沙

26、桶和細沙的總重力合力指的是小沙桶和細沙的總重力, ,所以所以實驗前要首先平衡摩擦力。根據動能定理實驗前要首先平衡摩擦力。根據動能定理, ,細線對滑塊做的功細線對滑塊做的功等于滑塊動能的變化等于滑塊動能的變化, ,需要驗證需要驗證 實驗中要實驗中要確定滑塊初、末狀態的動能和拉力做的功確定滑塊初、末狀態的動能和拉力做的功, ,所以實驗需要測量所以實驗需要測量滑塊的質量滑塊的質量M M、小沙桶和細沙的總質量、小沙桶和細沙的總質量m m、兩個光電門之間的距、兩個光電門之間的距離離L L。答案：答案：(1)(1)未平衡摩擦力未平衡摩擦力(2)(2)滑塊的質量滑塊的質量M M、小沙桶和細沙的總質量、小沙桶

27、和細沙的總質量m m、兩個光電門之間、兩個光電門之間的距離的距離L L(3)(3)222111mgLMvMv22。222111mgLMvMv22。4.(20134.(2013紹興模擬紹興模擬) )為了探究功與速度變化的關系為了探究功與速度變化的關系, ,某同學設某同學設計了如下實驗方案：計了如下實驗方案：A.A.第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起, ,把質量為把質量為M M的滑塊通過細繩與質量為的滑塊通過細繩與質量為m m的帶夾重錘相連的帶夾重錘相連, ,然后跨過定滑輪然后跨過定滑輪, ,重錘夾后連一紙帶重錘夾后連一紙帶, ,穿過打點計時器穿過

28、打點計時器, ,調整木板傾角調整木板傾角, ,直到輕推直到輕推滑塊后滑塊后, ,滑塊沿木板勻速運動如圖甲所示。滑塊沿木板勻速運動如圖甲所示。B.B.第二步保持長木板的傾角不變第二步保持長木板的傾角不變, ,將打點計時器安裝在長木板將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處靠近滑輪處, ,取下細繩和鉤碼取下細繩和鉤碼, ,將滑塊與紙帶相連將滑塊與紙帶相連, ,使其穿過打使其穿過打點計時器點計時器, ,然后接通電源釋放滑塊然后接通電源釋放滑塊, ,使之從靜止開始加速運動使之從靜止開始加速運動, ,打出紙帶打出紙帶, ,如圖乙所示。如圖乙所示。打出的紙帶如圖：打出的紙帶如圖：試回答下列問題：試回答下列問題：

29、(1)(1)已知已知O O、A A、B B、C C、D D、E E、F F相鄰計數點的時間間隔為相鄰計數點的時間間隔為t,t,根根據紙帶求滑塊速度據紙帶求滑塊速度, ,當打點計時器打當打點計時器打A A點時滑塊速度點時滑塊速度v vA A= =, ,打點計時器打打點計時器打B B點時滑塊速度點時滑塊速度v vB B= =。(2)(2)已知重錘質量為已知重錘質量為m,m,當地的重力加速度為當地的重力加速度為g,g,要測出某一過程要測出某一過程合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊( (寫出物寫出物理量名稱及符號理量名稱及符號),),合外力對滑塊做功的表達

30、式合外力對滑塊做功的表達式W W合合= =。(3)(3)測出滑塊運動測出滑塊運動OAOA段、段、OBOB段、段、OCOC段、段、ODOD段、段、OEOE段合外力對滑段合外力對滑塊所做的功塊所做的功, ,算出算出v vA A、v vB B、v vC C、v vD D、v vE E, ,以以v v2 2為縱軸為縱軸, ,以以W W為橫軸建為橫軸建坐標系坐標系, ,描點作出描點作出v v2 2-W-W圖像圖像, ,可知它是一條過坐標原點的傾斜直可知它是一條過坐標原點的傾斜直線線, ,若直線斜率為若直線斜率為k,k,則滑塊質量則滑塊質量M=M=。【解析】【解析】(1)(1)由于一段時間內的平均速度等于

31、中間時刻的瞬時由于一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，所以速度，所以(2)(2)取下重錘后，滑塊下滑的合外力即為取下重錘后，滑塊下滑的合外力即為F=mg,F=mg,所以還要測出所以還要測出滑塊下滑的位移滑塊下滑的位移x x，才能求出合外力的功，表達式，才能求出合外力的功，表達式W W合合=Fx=mgx=Fx=mgx。(3)(3)由于由于W= W= ，故，故 , ,斜率斜率k= k= ，所以滑塊質量，所以滑塊質量M=M= 。答案：答案：(1) (2)(1) (2)下滑的位移下滑的位移x mgxx mgx(3) (3) 312ABxxxv,v2 t2 t。21Mv222WvM2M2k312

32、 xxx 2 t2 t2k【高考題組】【高考題組】5.(20125.(2012海南高考海南高考) )一水平放置的輕彈簧一水平放置的輕彈簧, ,一端固定一端固定, ,另一端與另一端與一小滑塊接觸一小滑塊接觸, ,但不粘連但不粘連; ;初始時滑塊靜止于水平氣墊導軌上的初始時滑塊靜止于水平氣墊導軌上的O O點點, ,如圖甲所示。現利用此裝置探究彈簧的彈性勢能如圖甲所示。現利用此裝置探究彈簧的彈性勢能E Ep p與其被與其被壓縮時長度的改變量壓縮時長度的改變量x x的關系。先推動小滑塊壓縮彈簧的關系。先推動小滑塊壓縮彈簧, ,用米尺用米尺測出測出x x的數值的數值; ;然后將小滑塊從靜止釋放。用計時器

33、測出小滑塊然后將小滑塊從靜止釋放。用計時器測出小滑塊從從O O點運動至氣墊導軌上另一固定點點運動至氣墊導軌上另一固定點A A所用的時間所用的時間t t。多次改變。多次改變x,x,測得的測得的x x值及其對應的值及其對應的t t值如表所示值如表所示( (表中的表中的 值是根據值是根據t t值計算值計算得出的得出的) )。1tx/cmx/cm1.001.001.501.502.002.002.502.503.003.00t/st/s3.333.332.202.201.601.601.321.321.081.08 /s /s-1-10.3000.3000.4550.4550.6250.6250.75

34、80.7580.9260.9261t(1)(1)根據表中數據根據表中數據, ,在圖乙中的方格紙上作在圖乙中的方格紙上作 -x-x圖線。圖線。1t(2)(2)回答下列問題：回答下列問題：( (不要求寫出計算或推導過程不要求寫出計算或推導過程) )已知點已知點(0,0)(0,0)在在 -x-x圖線上圖線上, ,從從 -x-x圖線看圖線看, , 與與x x是什么關系是什么關系? ?從理論上分析從理論上分析, ,小滑塊剛脫離彈簧時的動能小滑塊剛脫離彈簧時的動能E Ek k與與 是什么關是什么關系系?(?(不考慮摩擦力不考慮摩擦力) )當彈簧長度改變量為當彈簧長度改變量為x x時時, ,彈性勢能彈性勢能E Ep p與相應的與相應的E Ek k是什么關系是什么關系? ?綜合考慮以上分析綜合考慮以上分析,E,Ep p與與x x是什么關系是什么關系? ?1t1t1t1t【解析】【解析】(1)(1)描點描點, ,作直線作直線, ,如圖所示。如圖所示。(2)(2)滑塊運動到滑塊運動到O O點過程，彈性勢能轉化為動能，機械能守恒，點過程，彈性勢能轉化為動能，機械能守恒，即壓縮即壓縮x x時的彈性勢能時的彈性勢能E Ep p等于滑塊在等于滑塊在O O點時的動能點時的動能E Ek k，滑塊在，滑塊在O O點的右邊做勻速直線運動，設點的右邊做勻速直線運動