2022年探究動能定理課堂導(dǎo)學(xué)案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載第五章 第 6 講 探究動能定理預(yù)習(xí)案班級姓名學(xué)號面批時間一、試驗?zāi)康?1) 探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系；(2) 會用圖像法處理試驗數(shù)據(jù)，通過對試驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的關(guān)系；二、試驗原理(1) 采納如下列圖裝置，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對小車做的功記為w，就用兩條、 三條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2 次、第 3 次試驗，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放時，試驗中橡皮筋對小車做的功就是2w、3w (2) 由于橡皮筋每次試驗做的功使小車獲得的速度可依據(jù)打點計時器打出的紙帶得到；當(dāng)?shù)贸鋈?=干組功和速度的

2、數(shù)據(jù)后，以橡皮筋對小車做的功w為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度v、 v 為橫坐標(biāo)，以第 1 次試驗時的功w為單位， 用描點法分別作出w v、w v 曲線，分析曲線， 得出橡皮筋對小車做的功與小車速度的定量關(guān)系；三、試驗器材小車 前面帶小鉤 、砝碼、長木板 兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘 、打點計時器及紙帶、同學(xué)電源及導(dǎo)線 使用電火花 計時器不用同學(xué)電源 、 5 6 條等長的橡皮筋、刻度尺；四、試驗步驟(1) 按圖中所示將試驗儀器安裝好；(2) 平穩(wěn)摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時，紙帶打出的點間距勻稱，即小車能勻速運動為止；(3) 分別

3、用 1 條、2 條、3 條、4 條橡皮筋做試驗， 試驗中橡皮筋拉伸的長度都與第一次相同；這時橡皮筋對小車做的功分別為w、2w、3w，標(biāo)記好每次試驗得到的紙帶；五、數(shù)據(jù)處理測量小車的速度： 試驗獲得如下列圖的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系，需要測量彈力做功終止時小車的速度，即小車做勻速運動的速度，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，小車速度的表達式是 用測量的物理量表示v t 為打點計時器的時間間隔 把試驗中得到的紙帶分別用同樣的方法處理得到小車的速度，并運算速度的平方，試驗數(shù)據(jù)記錄在表格中；2. 試驗數(shù)據(jù)的分析2在坐標(biāo)紙上畫出w v 和 wv 圖線

4、“ w”以一條橡皮筋做的功為單位 ；2試驗結(jié)論：由圖像可知功與物體速度變化的關(guān)系為w v ；六、留意事項(1) 平穩(wěn)摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面對下的分力與摩擦阻力平穩(wěn)；方法是輕推小車， 由打點計時器打在紙帶上的點的勻稱程度判定小車是否做勻速運動，找到木板一個合適的傾角；(2) 測小車速度時，應(yīng)選紙帶上點距勻稱的部分，也就是選小車做勻速運動時打在紙帶上的點；(3) 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的且每次拉伸長度一樣；力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必運算出詳細數(shù)值；七、誤差分析(1) 誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做的功w與橡皮筋的條數(shù)不成正比；(2

5、) 沒有完全平穩(wěn)摩擦力 傾角小 或平穩(wěn)摩擦力過度 傾角過大 也會造成誤差；(3) 利用打上點的紙帶運算小車的速度時，測量不精確帶來誤差；摸索與爭論1. 如何平穩(wěn)摩擦力，平穩(wěn)到什么程度，如何驗證？2. 如何做到每根橡皮筋所做的功都相等？3. 摸索紙帶上打點的分布情形，如何運算小車的末速度？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”的試驗中，如木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當(dāng)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，以下說法正確選項（）a橡皮筋處于原長狀態(tài) b橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)c小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處d小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線2. 關(guān)于“探究功

6、與速度變化的關(guān)系”的試驗中，在正確操作情形下，打在紙帶上的點，并不都是勻稱的， 為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的部分進行測量 （依據(jù)如下列圖的紙帶回答）第五章 第 6 講 探究動能定理探究案一、試驗原理及操作留意事項 例 1 關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”的試驗中，以下表達正確選項 a 每次試驗必需設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的詳細數(shù)值b 每次試驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一樣c 放小車的長木板應(yīng)當(dāng)盡量使其水平d 先接通打點計時器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出二、試驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析 例 2 某試驗小組采納如下列圖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

7、行打點計時器工作頻率為50 hz.(1) 試驗中木板略微傾斜，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小車做的功d可使得橡皮筋放松后小車做勻速運動(2) 試驗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行多次試驗， 每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚢训?1 次只掛 1 條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為w1，其次次掛 2 條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2w1，；橡皮筋對小車做功后而使小車獲 得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出依據(jù)第四次的紙帶 如下列圖 求得小車獲得的速度為 m/s.(3) 如依

8、據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的w v 草圖如下列圖， 依據(jù)圖線外形， 可知對 w與 v 的關(guān)系作出的猜想確定不正確選項123a wvb wvc w vd wv22(4) 假如 w v 的猜想是正確的，就畫出的w v 圖象應(yīng)是 ；(5) 在本試驗中你認為影響試驗成效的可能緣由是 . 只要回答出一種緣由即可三、其它案例設(shè)計 例 3 某試驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理” . 如下列圖，他們將拉力傳感器固定在小車上， 用不行伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連， 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 兩點各安裝一個速度傳感器， 記錄小車通過 a

9、、b 時的速度大小，小車中可以放置砝碼 .(1) 試驗主要步驟如下：測量 和拉力傳感器的總質(zhì)量m1；把細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， a、b 時的速度 .在小車中增加砝碼或 ，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過，重復(fù)的操作 .22(2) 以下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 2 -v 1 | 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此運算出動能變化量 e，f 是拉力傳感器受到的拉力，w是 f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) 依據(jù)

10、表格，請在圖中的方格紙上作出 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”的試驗時，以下說法正確選項a. 本試驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為w、2w、3w、所采納的方法是選用同樣的橡皮筋， 并在每次試驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一樣；當(dāng)用 1 條橡皮筋進行試驗時， 橡皮筋對小車做的功為 w，用 2 條、 3 條橡皮筋并在一起進行第2 次、第 3 次試驗時，橡皮筋對小車做的功分別是 2w、 3wb. 小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ǎ嚎梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜；c. 某同學(xué)在一次試驗中得到一條記錄紙帶；紙帶上打出的點，

11、兩端密、中間疏；顯現(xiàn)這種情形的緣由可能是沒有使木板傾斜或傾角太??； d依據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點到最終一點的距離來進行運算；2. 在“探究動能定理”的試驗中，某同學(xué)是用下面的方法和器材進行試驗的：放在長木板的小車，由靜止開頭在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動，小車?yán)瓌庸潭ㄔ谒厦娴募垘В?紙帶穿過打點計時器關(guān)于這一試驗，以下說法中正確選項a 長木板要適當(dāng)傾斜，以平穩(wěn)小車運動中受到的阻力b 重復(fù)試驗時，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利用紙帶上的點運算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行運算d 利用紙帶上的點運算小車的

12、速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行運算3. 如下列圖，在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的試驗中，關(guān)于橡皮筋做的功，以下說法中正確選項 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)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加c橡皮筋在小車運動的全程中始終做功 d把橡皮筋拉伸為原先的兩倍，橡皮筋做功也增加為原先的兩倍4. 某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們欲探究“恒力做功與物體動能變化的關(guān)系”，他們在試驗室組裝了一套如下列圖的裝置；(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，探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關(guān)系；為了實現(xiàn)這個想法，該小組成員提出了以下試驗措施，你認為有效的有；

13、a. 保持砂和砂桶的質(zhì)量遠大于滑塊的質(zhì)量 b保持砂和砂桶的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量 c保持長木板水平 d把長木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云椒€(wěn)摩擦力e調(diào)整滑輪的高度使細線與長木板平行(2) 如圖為試驗中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的 b、k 兩點來探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關(guān)系；已知打點計時器的打點周期為t，重力加速度為g；在本試驗中需要測量 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；本試驗探究結(jié)果的表達式為 ； 用測量物理量相應(yīng)的字母表示5. 某試驗小組采納下圖所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼

14、. 試驗中，小車遇到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50 hz.(1) 試驗的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼;將小車停在打點計時器鄰近， ，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，；轉(zhuǎn)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 時得到的一條紙帶，在紙帶上挑選起始點o 及 a、b、c、d. 和 e 五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到o的距離 s 及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v, 請將 c 點的測量結(jié)果填在表1 中的相應(yīng)位置 .(3) 在小車的運動過程中， 對

15、于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，做正功， 做負功 .222(4) 試驗小組依據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線（其中 v =v -v 0 ） , 依據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是 . 要驗證“動能定理”，仍需測量的物理量是摩擦力和 .表 1紙帶的結(jié)果測量點s/cmv/m ·s-1 o0.000.35a1.510.40bc3.200.45d.7.150.54e9.410.6026. 為了“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”, 查資料得知 , 彈簧的彈性勢能 ep= 1 kx2是彈簧的勁度系數(shù) ,x 是彈簧長度的變化量 ., 其中 k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運動來探究這一問題 .為了

16、爭論便利 , 把小鐵球放在水平桌面上做試驗, 讓小鐵球在彈力作用下運動, 即只有彈簧推力做功.該同學(xué)設(shè)計試驗如下 :第一進行如圖甲所示的試驗: 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.接著進行如圖乙所示的試驗: 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 , 小鐵球在空中運動的水平 距離為 l.小鐵球的初動能 ek1=.小鐵球的末動能 ek2=.用 m、h、 l、g 表示彈簧對小鐵球做

17、的功w=.用 m、x 、d、g 表示 對比 w和 ek2-ek1 就可以得出 “外力做功與物體動能變化的關(guān)系”, 即在試驗誤差答應(yīng)范疇內(nèi), 外力所做的功等于物體動能的變化.摸索與爭論第五章 第 6 講 探究動能定理答案1. 讓木板有一微小的傾角，使重力沿斜面對下的分力等于摩擦力，輕推小車可使之勻速運動2. 使橡皮筋完全相同，且伸長量也一樣3. 打點之間的距離先增大后不變，通過不變的點跡間距求末速度4. 將圖像做成直線，有利于判定物理量之間的關(guān)系預(yù)習(xí)檢測： 1.b 2.gk探究案例 1 d例 2 解析： 1 使木板略微傾斜的目的是平穩(wěn)摩擦力，使得橡皮筋松動后小車能夠做勻速運動， 應(yīng)選項 c、d正

18、確(2) 由紙帶后半部分兩點間距離相同，可知小車開頭做勻速運動，可求得：x0.04 mtv 0.02 s 2 m/s(3) 由 w v 圖象可知，隨速度增大，w變化率增大，應(yīng)選項a、b 是不行能的22(4) 如 w v ，由函數(shù)關(guān)系可知w v 圖象應(yīng)當(dāng)是過原點的直線(5) 影響試驗成效的因素許多，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、每次試驗不能讓小車從同一位置由靜止開頭釋放等等例 3 解析： 1 在試驗過程中拉力對小車和傳感器做功使小車和傳感器的動能增加，所以需要測量小車和傳感器的總質(zhì)量；釋放小車； 通過掌握變量法只轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量或只轉(zhuǎn)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 w fl 可運算拉力做的功； 3 利用圖象法處理數(shù)據(jù)，可知w與 e 成正比，作圖用描點法答案： 1 小車釋放小車轉(zhuǎn)變鉤碼數(shù)量20.600 j0.610 j3 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頭加速運動，等到橡皮筋與小車分別之后，小車做勻速直線運動；本試驗中測的速度是小車勻速運動的速度，而不是整個過程的平均速度，因此爭論紙帶上打下的點肯定是那些勻稱分布的點；d 錯答案： abc2. 解析： 在此題的試驗中， 由于小車在運動中受到阻力 摩擦力和紙帶的阻力 ，所以要使長木板適當(dāng)傾斜， 以