實(shí)驗(yàn)5探究動(dòng)能定理.ppt

實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系 2通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系,二、實(shí)驗(yàn)原理 1不是直接測(cè)量對(duì)小車做功，而是通過(guò)改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車做功W、2W、3W. 2由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出這樣，進(jìn)行若干次測(cè)量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù) 3以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出Wv曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系,三、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長(zhǎng)木板，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)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、56條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1按如圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力,2先用一條橡皮筋做實(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W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3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，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格 4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,2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄,3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上(右下圖)畫(huà)出Wv和Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位) 4實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2.,六、注意事項(xiàng) 1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，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勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角 2測(cè)小車速度時(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)狀態(tài)的 3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小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些,七、誤差分析 1誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 2沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大 3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差,八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)中物體運(yùn)動(dòng)的速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方便快捷且誤差較??；實(shí)驗(yàn)情景也可加以改進(jìn)，如研究物體以不同的初速度沿粗糙水平面滑動(dòng)的距離，得出物體的初動(dòng)能大小與克服摩擦力做功的情況，這時(shí)必須保證物體與水平面上各處的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.,(2013福建理綜，19(1)在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖甲)：,實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析,(1)下列說(shuō)法哪一項(xiàng)是正確的_(填選項(xiàng)前字母) A平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過(guò)細(xì)線掛在小車上 B為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放 (2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_(kāi) m/s(保留3位有效數(shù)字),C,0.653,(2013四川理綜，8(2)如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,(1)為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤(pán)，通過(guò)調(diào)整墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做_運(yùn)動(dòng)。,勻速直線,(2)連接細(xì)繩及托盤(pán)，放入砝碼，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2 N，小車的質(zhì)量為0.2 kg. 請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化Ek.補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位).,分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)WEk.與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。 (3)實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤(pán)質(zhì)量為7.7103kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤(pán)中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為_(kāi)kg.(g取9.8 m/s2，結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位. ),0.1115,0.1105,0. 015,(2013重慶理綜，6(1)我國(guó)艦載飛機(jī)在“遼寧艦”上成功著艦后，某課外活動(dòng)小組對(duì)艦載飛機(jī)利用阻攔索著艦的力學(xué)問(wèn)題很感興趣他們找來(lái)了木板、鋼球、鐵釘、橡皮條以及墨水，制作了如圖所示的裝置，準(zhǔn)備定量研究鋼球在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離與被阻攔前速率的關(guān)系要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，需直接測(cè)量的物理量是鋼球由靜止釋放時(shí)的_和在橡皮條阻攔下前進(jìn)的距離，還必須增加的一種實(shí)驗(yàn)器材是_忽略鋼球所受的摩擦力和空氣阻力，重力加速度已知，根據(jù)_定律(定理)，可得到鋼球被阻攔前的速率,實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì),高度,刻度尺,機(jī)械能守恒,1用如圖所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ),A為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng) B每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長(zhǎng)度要一樣 C可以通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做功的數(shù)值 D可以通過(guò)改變小車的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值 E實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 F通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度 G通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度,ABCF,2在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，每次選取紙帶后，我們應(yīng)選取紙帶上的哪些點(diǎn)來(lái)求小車的速度 ( ) A間距均勻的 B間距不均勻的 C間距均勻的與不均勻的都可 D最好是間距均勻的，若紙帶上沒(méi)有間距均勻的，也可用間距不均勻的,A,3(2014天津耀華中學(xué)模擬)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示的裝置來(lái)研究有關(guān)做功的問(wèn)題,(1)如圖甲，在保持Mm條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力近似等于砂和砂桶的總重力，在控制小車質(zhì)量不變的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)紙帶，已知交流電的頻率為50 Hz.圖乙是在m100 g、M1 kg情況下打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為過(guò)程中3個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙，則打B點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能Ek_J，從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到打B點(diǎn)時(shí)，繩的拉力對(duì)小車做的功W_ J(保留2位有效數(shù)字，g9.8 m/s2) (2)在第(1)問(wèn)中，繩的拉力對(duì)小車做的功W大于小車獲得的動(dòng)能Ek，請(qǐng)你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因：(寫(xiě)出一種即可) _.,0.50,0.51,摩擦沒(méi)有完全抵消；砂與砂桶的重力大于繩的拉力,4(2014泉州質(zhì)檢)某同學(xué)利用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。在盡量減小摩擦阻力的情況下，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放紙帶，讓質(zhì)量m1. 00 kg的重物由靜止下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖乙所示，A、B、C分別為所選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，且O為開(kāi)始打出的第一點(diǎn)，OA之間有 若干點(diǎn)未標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí) 間間隔為0.02 s，重力加速度g取 9.80 m/s2.,(1)釋放紙帶前，紙帶的_(選填“O”或“C”)端在上面； (2)重物從O運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，動(dòng)能的變化量Ek_ J(取兩位有效數(shù)字)； (3)列舉一種能有效減小實(shí)驗(yàn)誤差的做法_,C,0.67,多次測(cè)量取平均值,5某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz.,(1)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條、，并起來(lái)掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚢训?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W1，第2次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W1，；橡皮筋對(duì)小車做功后而使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出根據(jù)第4次的紙帶(如圖所示)求得小車獲得的速度為_(kāi)m/s.,2,(2)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的Wv草圖如圖所示，根據(jù)圖線形狀，對(duì)W與v的關(guān)系作出的猜想，如果猜想Wv2是正確的，則畫(huà)出的Wv2圖象應(yīng)是_,(3)在本實(shí)驗(yàn)中你認(rèn)為影響實(shí)驗(yàn)效果的可能原因是 _(只要回答出一種原因即可),過(guò)原點(diǎn)的一條直線,影響實(shí)驗(yàn)效果的可能原因是橡皮筋粗細(xì)不均勻，木板傾斜不夠或太過(guò)傾斜等,6某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小在水平桌面上相 距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速 度傳感器，記錄小車通過(guò)A、B時(shí)的 速度大小小車中可以放置砝碼,(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 測(cè)量_和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路； 將小車停在C點(diǎn)，_，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過(guò)A、B時(shí)的速度 在小車中增