探究動(dòng)能定理課堂導(dǎo)學(xué)案

1、第五章 第 6 講 探究動(dòng)能定理預(yù)習(xí)案班級(jí) 姓名學(xué)號(hào) 面批時(shí)間一、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) 會(huì)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理(1) 采用如圖所示裝置， 讓小車在橡皮筋作用下彈出， 使小車獲得速度后沿木板勻速滑行。 當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車做的功記為W，則用兩條、三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)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放時(shí)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是2W、3W (2) 由于橡皮筋每次實(shí)驗(yàn)做的功使小車獲得的速度可根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到。當(dāng)?shù)贸鋈?干組功和速度的數(shù)據(jù)后，以

2、橡皮筋對(duì)小車做的功W為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度v、 v實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析 在坐標(biāo)紙上畫出 Wv 和 Wv2圖線 ( “W”以一條橡皮筋做的功為單位 ) 。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由圖像可知功與物體速度變化的關(guān)系為W v2。為橫坐標(biāo)，以第 1 次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功 W為單位， 用描點(diǎn)法分別作出 W v、Wv=曲線，分析曲線， 得出橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的定量關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)器材小車 (前面帶小鉤 ) 、砝碼、長木板 (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 ) 、 5 6條等長的橡皮筋、刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 按圖中所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好。(2

3、) 平衡摩擦力：在長木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至 小車上不掛橡皮筋時(shí)，紙帶打出的點(diǎn)間距均勻，即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。(3) 分別用 1條、2條、3條、4 條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都與第一次相同。 這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、 2W、3W，標(biāo)記好每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶。五、數(shù)據(jù)處理測量小車的速度： 實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶， 為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系， 需要測 量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度，應(yīng)在紙帶上測量的物理量是( 用字母 表示 ) ：A1、A2 間的距離 x，小車速度的表達(dá)式是 ( 用測量的物理量表示 )v (

4、T 為打點(diǎn) 計(jì)時(shí)器的時(shí)間間隔 ) 把實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶分別用同樣的方法處理得到小車的速度，并運(yùn)算速度 的平方，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表格中。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做勻速運(yùn)動(dòng)， 找到木板一個(gè) 合適的傾角。(2) 測小車速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)打在紙帶上的點(diǎn)。(3) 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的且每次拉伸長度一樣。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。七、誤差分析(1) 誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡

5、皮筋的拉力做的功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。(2) 沒有完全平衡摩擦力 (傾角小)或平衡摩擦力過度 (傾角過大 )也會(huì)造成誤差。(3) 利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測量不準(zhǔn)確帶來誤差。思考與討論1. 如何平衡摩擦力，平衡到什么程度，如何驗(yàn)證？2. 如何做到每根橡皮筋所做的功都相等？3. 思考紙帶上打點(diǎn)的分布情況，如何計(jì)算小車的末速度？4. 如何通過圖象處理數(shù)據(jù)？預(yù)習(xí)自測1. 在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)， 當(dāng)小車速度最大時(shí)，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橡皮筋處于原長狀態(tài)B橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C小車在兩個(gè)

6、鐵釘?shù)倪B線處D小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線2. 關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，在正確操作情況下，打在紙帶上的點(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 (根據(jù)如圖所示的紙帶 回答)第五章 第 6 講 探究動(dòng)能定理探究案一、實(shí)驗(yàn)原理及操作注意事項(xiàng)例 1關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述正確的是 ( )A 每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B 每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C 放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D 先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析 例 2 某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝

7、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)中木板略微傾斜，這樣做 A是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B是為了增大小車下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功D可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2) 實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋 1 條、 2 條、 3 條，并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)， 每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤?把第 1 次只掛 1 條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為 W1，第二次掛 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)器打出的紙帶測出 根據(jù)第

8、四次的紙帶 ( 如圖所示 )求得小車獲得的速度為 m/s.可知對(duì) W與 v 的關(guān)系作出的.如圖所示，他們將拉力傳感用拉力傳感器記錄小車受(3) 若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的 W v 草圖如圖所示， 根據(jù)圖線形狀， 猜想肯定不正確的是 AW vB Wv1C W v2 D Wv3(4) 如果 Wv2的猜想是正確的，則畫出的 Wv2 圖象應(yīng)是(5) 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 )三、其它案例設(shè)計(jì)例 3 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” 器固定在小車上， 用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連， 到拉力的大小 . 在水平桌面上相距 50.0

9、 cm 的 A、 B兩點(diǎn)各安裝 一個(gè)速度傳感器， 記錄小車通過 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：名師精編 優(yōu)秀教案測量 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， 另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路 .將小車停在 C 點(diǎn)， _ A、B 時(shí)的速度 .在小車中增加砝碼或 ，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_ ，重復(fù)的操作 .(2) 下列表格是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是 M1與小車中砝碼質(zhì)量之和， |v 22-v 12|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量 E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力， W是 F

10、在 A、B 間所做的功 . 表格中的 E3=，W3=.( 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 )(3) 根據(jù)表格，請(qǐng)?jiān)趫D中的方格紙上作出 E-W圖線 . 由圖線可得到的結(jié)論規(guī)律總結(jié)：第五章 第 6 講 探究動(dòng)能定理拓展案1在用圖所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是A本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。 當(dāng)用 1 條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 橡皮筋對(duì)小車 做的功為 W，用 2條、 3條橡皮筋并在一起進(jìn)行第 2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車 做的功分別是 2W、 3W B小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，補(bǔ)償

11、的方法：可以使木板適當(dāng)傾斜。C某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況 的原因可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來 進(jìn)行計(jì)算。2在“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)是用下面的方法和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的：放在長木板的小 車，由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運(yùn)動(dòng)，小車?yán)瓌?dòng)固定在它上面的紙帶， 紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是 ( )A 長木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力 B重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同 C利用

12、紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最密集的部分進(jìn)行計(jì)算 D利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算3. 如圖所示，在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于橡皮筋做的功，下列說法中 正確的是 ( )A橡皮筋做的功可以直接測量B通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加C橡皮筋在小車運(yùn)動(dòng)的全程中始終做功D把橡皮筋拉伸為原來的兩倍，橡皮筋做功也增加為原來的兩倍4某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們欲探究“恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了 一套如圖所示的裝置。(1) 該學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用砂和砂桶的重力作為滑塊受到的合外力， 探究滑塊所受合外

13、力做 功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系。 為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法， 該小組成員提出了以下實(shí)驗(yàn)措施， 你認(rèn)為有效的 有。名師精編 優(yōu)秀教案A保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于滑塊的質(zhì)量B保持砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量C保持長木板水平D把長木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行(2) 如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶， 現(xiàn)選取紙帶中的 B、K 兩點(diǎn)來探究滑塊所受合外力做功與 滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重力加速度為 g。在本實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有：砂和砂桶的質(zhì)量 m1、滑塊的質(zhì)量 m2，A、C間的距離 s1，J、L 間的距離 s2，B、K間 的距離 s。本實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的

14、表達(dá)式為 _ 。( 用測量物理量相應(yīng)的字母表示 )5. 某實(shí)驗(yàn)小組采用下圖所示的裝置探究“動(dòng)能定理”，圖中小車中可放置砝碼 . 實(shí)驗(yàn)中，小車碰 到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為 50 Hz.(1) 實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： 在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼 ; 將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近， ， ，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)， ； 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作 .(2) 如圖是鉤碼質(zhì)量為 0.03 kg、砝碼質(zhì)量為 0.02 kg 時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn) O 及 A、B、C、D.和 E五個(gè)計(jì)

15、數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 O的距離 S 及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度 v, 請(qǐng)將 C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表 1 中的相應(yīng)位置 .(3) 在小車的運(yùn)動(dòng)過程中， 對(duì)于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)， 做正功，做負(fù)功 .(4) 實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中v2=v2-v 02) ,根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是. 要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，還需測量的物理量是摩擦力和表 1 紙帶的結(jié)果測量點(diǎn)S/cmv/(m ·s-1 )O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD.7.150.54E9.410.60,查資料得知 ,彈簧的彈性勢能 Ep=1 kx2, 其中 k2是彈簧的勁度系數(shù) ,x 是彈簧長

16、度的變化量某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球( 質(zhì)量為 m)運(yùn)動(dòng)來探究這一問題 .為了研究方便 , 把小鐵球放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn) , 讓小鐵球在彈力作用下運(yùn)動(dòng) , 即只有彈簧推力做 功.該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下 :首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn) :將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來 ,在彈簧的另一端掛上小鐵球 , 靜止時(shí)測得彈 簧的伸長量為 d.在此步驟中 ,目的是要確定物理量 , 用 m、d、g 表示為.接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn) : 將這根彈簧水平放在桌面上 ,一端固定 ,另一端被小鐵球壓縮 , 測得 壓縮量為 x,釋放彈簧后 ,小鐵球被推出去 , 從高為 h的水平桌面上拋出 ,小鐵球在空中運(yùn)動(dòng)的水平 距離為 L.

17、小鐵球的初動(dòng)能 Ek1=.小鐵球的末動(dòng)能 Ek2=.(用 m、 h、 L、 g 表示)彈簧對(duì)小鐵球做的功 W= .(用 m、x、d、g 表示 )對(duì)比 W和 Ek2-Ek1就可以得出 “外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系” ,即在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi) , 外力 所做的功等于物體動(dòng)能的變化 .第五章 第 6 講 探究動(dòng)能定理答案思考與討論1. 讓木板有一微小的傾角，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力，輕推小車可使之勻速運(yùn)動(dòng)2. 使橡皮筋完全相同，且伸長量也一樣3. 打點(diǎn)之間的距離先增大后不變，通過不變的點(diǎn)跡間距求末速度4. 將圖像做成直線，有利于判斷物理量之間的關(guān)系 預(yù)習(xí)檢測： 1.B 2.GK探究案例1

18、D例 2 解析： (1) 使木板稍微傾斜的目的是平衡摩擦力，使得橡皮筋松動(dòng)后小車能夠做勻速運(yùn)動(dòng)， 故選項(xiàng) C、 D正確(2) 由紙帶后半部分兩點(diǎn)間距離相同，可知小車開始做勻速運(yùn)動(dòng)，可求得：x 0.04 mv T 0.02 s 2 m/s(3) 由 Wv 圖象可知，隨速度增大， W變化率增大，故選項(xiàng) A、 B是不可能的名師精編 優(yōu)秀教案(4) 若 W v2，由函數(shù)關(guān)系可知 W v2圖象應(yīng)該是過原點(diǎn)的直線(5) 影響實(shí)驗(yàn)效果的因素很多，例如：橡皮筋規(guī)格不完全相同、小車質(zhì)量太小、木板傾斜過大或 過小、每次實(shí)驗(yàn)不能讓小車從同一位置由靜止開始釋放等等例 3解析： (1) 在實(shí)驗(yàn)過程中拉力對(duì)小車和傳感器做

19、功使小車和傳感器的動(dòng)能增加，所以需要 測量小車和傳感器的總質(zhì)量； 釋放小車； 通過控制變量法只改變小車的質(zhì)量或只改變拉力大 小得出不同的數(shù)據(jù)； (2) 通過拉力傳感器的示數(shù)和 AB長用 WFL 可計(jì)算拉力做的功； (3) 利用圖 象法處理數(shù)據(jù)，可知 W與 E 成正比，作圖用描點(diǎn)法(3) 見解析拓展案1. 解析：放開小車之后，小車在橡皮筋的作用下開始加速運(yùn)動(dòng)，等到橡皮筋與小車分離之后，小 車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 本實(shí)驗(yàn)中測的速度是小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度， 而不是整個(gè)過程的平均速度， 因 此研究紙帶上打下的點(diǎn)一定是那些均勻分布的點(diǎn)。 D 錯(cuò)答案： ABC2. 解析：在本題的實(shí)驗(yàn)中， 由于小車在運(yùn)動(dòng)中受到阻力 ( 摩擦力和紙帶的阻力 ) ，所以要使長木板 適當(dāng)傾斜， 以平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)， 為了使橡皮筋對(duì)小車所做的功與它 的條數(shù)成正比， 所以用到橡皮筋的條數(shù)雖然不同， 但每次應(yīng)使橡皮筋