高考物理一輪總復習 實驗5 探究動能定理課件

1、實驗五探究動能定理,1實驗原理 探究功與速度變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同的功時物體的速度，為簡化實驗可將物體初速度設置為零，可用如圖所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v. 2實驗器材 小車(前面帶小鉤)、100200 g砝碼、長木板、兩側(cè)適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線(使用電火花計時器不用學生電源)、56條相同規(guī)格的橡皮筋、刻度尺,實驗要求,3實驗步驟 (1)按上圖所示將實驗儀器安裝好 (2)平衡摩擦力：在長木板有打點計時器的一端下面墊一塊木板，反復移動

2、木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時，紙帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止 (3)先用1條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設此時橡皮筋對小車做的功為W，將這一組數(shù)據(jù)記入表格 (4)用2條橡皮筋做實驗，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2W，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格 (5)用3條、4條橡皮筋做實驗測出功和速度,方法規(guī)律,2誤差分析 (1)誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 (2)沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差 (3)利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶

3、來誤差,3注意事項 (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，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角 (2)測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動的部分 (3)橡皮筋應選規(guī)格一樣的 (4)小車質(zhì)量應大一些，使紙帶上打的點多一些,1實驗原理的理解 (1)為使橡皮筋的拉力做功等于合外力做功，需要先平衡摩擦力 (2)平衡摩擦力時不掛橡皮筋，輕推小車，只要紙帶上點間距相等，小車做勻速運動即可完成 2實驗操作的注意事項 由同一位置靜止釋放小車，橡皮筋恢復原長時，小車獲得速度最大，該過程

4、小車的動能增量等于小車的末動能,考點1實驗考查,3數(shù)據(jù)處理的方法 (1)紙帶上點間距相等部分對應橡皮筋松弛后小車獲得的末速度 (2)因完全相同的橡皮筋，拉伸相同的長度，故橡皮筋對小車做的總功與橡皮筋條數(shù)成正比 4利用圖象探究物理量間的關(guān)系 (1)利用圖象探究物理量間的關(guān)系時，首先確定橫、縱坐標軸對應的物理量及單位 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定橫、縱坐標軸的標度 (3)認真描寫各坐標點 (4)連線時要注意連線原則，偏離直線較遠的點要舍去,例1某學習小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條完全相同的橡皮筋并在

5、一起進行第2次、第3次實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算,1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻度尺和_(填“交流”或“直流”)電源 (2)實驗中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是() A放開小車，能夠自由下滑即可 B放開小車，能夠勻速下滑即可 C放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可,3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是() A橡皮筋處于原長狀

6、態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 (4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的_部分進行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答) 思路剖析：(1)電磁打點計時器使用的電源有什么要求？(2)如何明確是否平衡摩擦力？(3)木板水平放置，小車速度最大時，合外力為零，此時橡皮筋什么狀態(tài)？(4)小車的末狀態(tài)如何確定,答案】(1)交流(2)D(3)B(4)GJ 【解析】(1)打點計時器使用的是交流電源 (2)平衡摩擦力時，應將紙帶穿過打點計時器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，D項正確 (3)水平放置木板，放開小車后

7、，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，小車沒過兩個鐵釘?shù)倪B線，選項B正確，A、C、D錯誤 (4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點比較均勻，所以應選用紙帶的GJ段進行測量,練1某同學利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊緣，如圖所示向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，小球離開桌面后落到水平地面通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能,回答下列問題： (1)本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球被拋出時的動能Ek相等已

8、知重力加速度大小為g.為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的_(填正確答案標號) A小球的質(zhì)量m B小球拋出點到落地點的水平距離s C桌面到地面的高度h D彈簧的壓縮量x E彈簧原長l0,2)用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek_. (3)下圖中的直線是實驗測量得到的sx圖線從理論上可推出，如果h不變，m增加，則sx圖線的斜率會_(填“增大”“減小”或“不變”)；如果m不變，h增加，則sx圖線的斜率會_(填“增大”“減小”或“不變”)由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知，Ep與x的_次方成正比,探究動能定理時的注意點 1平衡摩擦力：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

9、方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角 2選點測速：測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的 3規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值,1實驗原理的創(chuàng)新 (1)合外力若為恒力，保持恒力不變時，使物體的位移成倍增加，因而合外力做功成倍增加 (2)平衡摩擦力后，利用力傳感器或彈簧測力計測量出拉力大小，拉力大小即為合外力大小，根據(jù)功的表達式計算出功的大小,考點2實驗拓展與創(chuàng)新,3)平衡摩擦力后，若拉力大小無法測量，可用重物的重力近似替代輕繩拉力大小 2實驗數(shù)據(jù)的創(chuàng)

10、新 (1)用光電門測量物體的速度 (2)用速度傳感器測量物體的速度,例2某實驗小組采用如圖所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面實驗的部分步驟如下,A將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上，在長木板的另一端固定一打點計時器 B把紙帶穿過打點計時器的限位孔，連在小車后端，用細繩跨過定滑輪連接小車和鉤碼 C把小車拉到靠近打點計時器的位置，接通電源，從靜止開始釋放小車，得到一條紙帶 D關(guān)閉電源，通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系(不需要知道合外力大小)來研究合外力對小車所做的功與速度變化的關(guān)系,1)下列關(guān)于實驗過程的描述正確的是_ A實驗中應控制鉤碼的質(zhì)量

11、，使其遠小于小車的總質(zhì)量 B實驗前應調(diào)節(jié)好定滑輪的高度，使拉小車的細繩和長木板平行 C實驗前應把長木板右端適當墊高，以平衡摩擦力 D實驗時應先讓小車運動，等小車運動一段時間后再接通打點計時器的電源,思路剖析：(1)若合外力大小未知，如何確定合外力做功呢？(2)如何處理實驗數(shù)據(jù)呢？ 【答案】(1)B(2)AC,在計算合外力做功時，若合外力未知但恒定時，可以改變位移的大小從而改變功的大小，此時不需要平衡摩擦力，也不需要滿足重物的質(zhì)量遠小于物體的質(zhì)量,熱點題組一實驗原理與實驗操作 1(2017屆師大附中模擬)某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”設計了如下實驗，他的操作步驟如下： (1)按如圖

12、所示安裝好實驗裝置，其中小車質(zhì)量M0.20 kg，鉤碼總質(zhì)量m0.05 kg. (2)釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率f50 Hz)，打出一條紙帶,模擬精選 組合專練,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，如圖所示把打下的第一個點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點的距離分別為d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把鉤碼的重力(當?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功W_J(結(jié)果保留3位

13、有效數(shù)字，重力加速度g取10 m/s2)，打第5點時小車的動能Ek_(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)，把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek0.125 J,4)此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大通過反思，他認為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是_ A鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多 B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大太多 C釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小 D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因,熱點題組二實驗拓展與創(chuàng)新 2(2017屆黃岡模擬)為了“探究動能改變與合外力做功”的關(guān)系，某同學設計了如下實驗方案： 第一步：把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連，重錘夾后連一穿過打點計時器的紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運動，如圖甲所示 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靠近滑輪處，取下細繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過打點計時器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運動，打出紙帶，如圖乙所示打出的紙帶如圖丙所示,請回答下列問題： (1)已知O，A，B，C，D，E，F(xiàn)相鄰計數(shù)點間的時間間隔為t，根據(jù)紙帶求滑塊