高考物理一輪復(fù)習(xí) 6.4.6 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理課件 粵教版必修2.ppt

第四單元實(shí)驗(yàn)與探究第6課時(shí)實(shí)驗(yàn) 探究動(dòng)能定理 必修2第六章機(jī)械能和能源 基礎(chǔ)回顧 1 猜想與假設(shè)根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)猜想 外力對(duì)物體做的功可能 物體動(dòng)能的變化量 2 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示 在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤 木塊將在砝碼盤對(duì)它的拉力及長木板對(duì)它的摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng) 在紙帶記錄的物體運(yùn)動(dòng)的勻加速階段 適當(dāng)間隔地取兩個(gè)點(diǎn)a b 只要取計(jì)算一小段位移的 即可確定a b兩點(diǎn)各自的速度va vb 再數(shù)出a b兩點(diǎn)的時(shí)間間隔 t 根據(jù)a 算出加速度a 根據(jù)牛頓第二定律f合 ma算出f 在這段過程中物體運(yùn)動(dòng)的距離s可通過運(yùn)動(dòng)紙帶測出 我們即可算出合外力做的功 w 另一方面 此過程中物體動(dòng)能的變化量為 ek 通過比較w和 ek的值 就可以找出兩者之間的關(guān)系 答案 1 等于2 平均速度 要點(diǎn)深化 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 通過實(shí)驗(yàn) 探究功與物體速度變化的關(guān)系 2 了解探究功與物體速度變化關(guān)系的原理 2 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示 在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤 木塊將在砝碼盤對(duì)它的拉力及長木板對(duì)它的摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng) 在紙帶記錄的物體運(yùn)動(dòng)的勻加速階段 適當(dāng)間隔地取兩個(gè)點(diǎn)a b 只要取計(jì)算一小段位移的平均速度即可確定a b兩點(diǎn)各自的速度va vb 再數(shù)出a b兩點(diǎn)的時(shí)間間隔 t 根據(jù)a 算出加速度a 根據(jù)牛頓第二定律f合 ma算出f合 在這段過程中物體運(yùn)動(dòng)的距離s可通過運(yùn)動(dòng)紙帶測出 我們可即算出合外力做的功 另一方面 此過程中物體動(dòng)能的變化量為通過比較w和 ek的值 就可以找出兩者之間的關(guān)系 在木塊運(yùn)動(dòng)到長木板的中間位置時(shí) 用手托住砝碼盤 砝碼盤不再對(duì)木塊有拉力 木塊將在長木板的摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng) 外力對(duì)物體做負(fù)功 同樣的 我們?cè)诩垘в涗浀奈矬w運(yùn)動(dòng)的勻減速階段取兩個(gè)有一定間隔的點(diǎn)c d 測出各自的速度vc vd 根據(jù)求出加速度a 進(jìn)而求出合外力f合 并算出外力所做的功w 另一方面 物體動(dòng)能的變化為比較w和 ek的值 尋找兩者的關(guān)系 3 實(shí)驗(yàn)器材長木板 一端帶滑輪 刻度尺 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 導(dǎo)線 電源 小車 細(xì)線 砝碼盤 砝碼 天平 4 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 1 用天平測出木塊的質(zhì)量 把器材按圖裝置好 紙帶固定在木塊中間的方孔內(nèi) 2 把木塊放在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 用手按住 往砝碼盤中加砝碼 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 讓它工作 放開木塊 讓它做加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到木板中點(diǎn)時(shí) 用手托住砝碼盤 讓木塊在木板摩擦力作用下做減速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)木塊到達(dá)定滑輪處 或靜止 時(shí) 斷開電源 3 取下紙帶 在紙帶上反映物體加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的兩部分點(diǎn)跡中較理想的一段 如下圖所示 分別各取兩點(diǎn) 其間點(diǎn)跡數(shù)不少于9點(diǎn) 量出sa sb sc sd和sab scd 由sa sb sc sd及相應(yīng)的時(shí)間間隔 t 如0 08秒 算出va vb 利用va vb和a b間的時(shí)間間隔 tab求出a b間木塊運(yùn)動(dòng)的加速度aab 同法求出acd 則木塊質(zhì)量m與aab acd的乘積分別表示在ab段和cd段木塊受的合力 4 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果填好下表 看w與 ek是否相等 5 重新取計(jì)數(shù)點(diǎn) 重復(fù)步驟 3 和 4 再驗(yàn)證一次 5 誤差分析 1 木塊與桌面的粗糙程度不固定造成實(shí)驗(yàn)的誤差 2 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上打出的紙帶讀位移或計(jì)算速度時(shí) 測量不準(zhǔn)確帶來誤差 題型一實(shí)驗(yàn)原理探究 在 探究動(dòng)能定理 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)按下列步驟進(jìn)行 把實(shí)驗(yàn)器材按下圖安裝好 把木塊放在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 用手按住 往砝碼盤中加砝碼 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 待其正常工作后放開木塊 讓它做勻加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)木塊運(yùn)動(dòng)到木板長的1 2左右時(shí) 用手托住砝碼盤 讓木塊在摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)木塊到達(dá)定滑輪處 或靜止 時(shí) 斷開電源 取下紙帶 在紙帶上反映物體加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)的兩部分點(diǎn)跡中較理想的一段 分別各取兩點(diǎn) 其間點(diǎn)跡數(shù)不少于9點(diǎn) 如圖所示 采集數(shù)據(jù) 利用紙帶上提供的信息分析 得出結(jié)論 問題 1 實(shí)驗(yàn)中需不需要用天平測出木塊質(zhì)量m的具體數(shù)值 2 利用紙帶上提供的信息進(jìn)行分析時(shí) 若以a點(diǎn)為中間時(shí)刻 量出包含a點(diǎn)的一小段時(shí)間 t 如0 08s 內(nèi)的位移為sa 則va 同理可確定vb 設(shè)從a至b的時(shí)間為 tab 在木塊加速過程中 加速度aab 木塊所受的合外力為fab 測量a b間的位移sab 試寫出木塊加速過程中外力做功與動(dòng)能變化的可能關(guān)系式 答案 1 需要 點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)原理探究 就是選擇題給的裝置探究物理關(guān)系或利用題給設(shè)備科學(xué)分析測量物理量可能依據(jù)的原理 同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的試題 本題一定要掌握本實(shí)驗(yàn)的來龍去脈 才能對(duì)上述要求進(jìn)行填空 題型訓(xùn)練 1 上例中 假設(shè)在減速階段也符合動(dòng)能定理 試由紙帶上的信息寫出計(jì)算木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式 答案 題型二利用橡皮筋做功探究動(dòng)能定理 如下圖所示 是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究 橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行的情形 這時(shí) 橡皮筋對(duì)小車做的功記為w 當(dāng)我們用2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放 小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出 1 除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外 還需要的器材有 2 實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng) 應(yīng)采取的措施是 3 每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的 為了測量小車獲得的速度 應(yīng)選用紙帶的 部分進(jìn)行測量 4 下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表 請(qǐng)將第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置 5 從理論上講 橡皮筋做的功wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是wn 請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在下圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性 6 若在實(shí)驗(yàn)中你做出的圖線與理論的推測不完全一致 你處理這種情況的做法是 答案 1 刻度尺 2 把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力 3 點(diǎn)距均勻 4 2w3w4w5w 5 v2n圖象如下圖所示 6 分析誤差來源或改進(jìn)試驗(yàn)方案或測量手段 重新進(jìn)行試驗(yàn) 題型訓(xùn)練 2 在用如下圖所示的裝置做 探究動(dòng)能定理 的實(shí)驗(yàn)中 下列說法正確的是 a 通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值b 通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值c 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度d 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 解析 因?yàn)闂l數(shù)增大到n條 當(dāng)橡皮筋被拉至同樣的長度時(shí) 做功也增大到nw 若填成 長度 是錯(cuò)誤的 因?yàn)殚L度成倍增大 但夾角變了 力不是成倍增大 故無法確定功 速度也不能填 平均 速度 因?yàn)閯?dòng)能定理中做功對(duì)應(yīng)的是動(dòng)能的瞬時(shí)值 針對(duì)其變化量改變橡皮筋的長度會(huì)改變兩個(gè)拉力的夾角 這樣無法確定后來拉力做的功 答案 ac 題型三利用自由落體探究動(dòng)能定理 物體在空中下落的過程中 重力做正功 物體的動(dòng)能越來越大 為了 探究重力做功和物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系 我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 1 某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)結(jié)合右圖設(shè)計(jì)一個(gè)本實(shí)驗(yàn)情景的命題 如圖如示 質(zhì)量為m的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的 通過光電門時(shí)的 試探究重力做的功 與小球動(dòng)能變化量 的定量關(guān)系 請(qǐng)?jiān)?空格處填寫物理量的名稱和對(duì)應(yīng)符號(hào) 在 空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式 2 某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字 用天平測定小球的質(zhì)量為0 50kg 用游標(biāo)尺測出小球的直徑為10 0mm 用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82 80cm 電磁鐵先通電 讓小球吸在開始端 電磁鐵斷電時(shí) 小球自由下落 在小球經(jīng)過光電門時(shí)間內(nèi) 計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為2 50 10 3s 由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度為 m s 計(jì)算得出重力做的功為 j 小球動(dòng)能變化量為 j g取9 8m s2 結(jié)果保留三位數(shù)字 3 試根據(jù) 2 下好本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論 解析 1 中根據(jù)動(dòng)能定理的思想去填空 2 中采用極限思維法去計(jì)算速度 再結(jié)合以上公式計(jì)算 因小球直徑對(duì)計(jì)算的影響很小 故沒有考慮結(jié)果也正確 3 的結(jié)論下成重力做的功與物體動(dòng)能的變化量成正比也可 答案 1 位移s瞬時(shí)速度vmgs 2 4 0 4 014 00 3 在誤差允許范圍內(nèi) 重力做的功等于物體動(dòng)能的變化量 題型訓(xùn)練 3 某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中 設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn) 將紙帶固定在重物上 讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 先用手提著紙帶 使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方 然后接通電源 松開紙帶 讓重物自由下落 計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn) 得到的紙帶如圖乙所示 o點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn) 該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理 取oa ab bc 并根據(jù)紙帶算出了a b c三點(diǎn)的速度分別為va 0 12m s vb 0 17m s vc 0 21m s 解析 設(shè)由o到a的過程中 重力對(duì)重物所做的功為w 那么