高中物理必修二83動能和動能定理第二課時（原稿版）

1、21世紀教育網(wǎng) 精品試卷第 PAGE 2 頁 （共 NUMPAGES 2 頁）8.3 動能 動能定理 第二課時【學習目標】1.通過實驗探究合外力對物體做的功與物體動能變化的關系.2.學習利用圖像法研究合外力做功與物體動能變化的關系【知識要點】一、實驗步驟1如圖1所示，把紙帶的一端固定在小車后面，另一端穿過打點計時器，改變木板的傾角，讓小車重力的一個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車能做勻速運動2把細線系在小車上并繞過定滑輪，懸掛小盤，在小盤里放入適量砝碼，使小車的質(zhì)量遠大于砝碼和小盤的總質(zhì)量，小車在細線的拉力作用下做勻加速運動由于砝碼和小盤質(zhì)量很小，可認為小車所受拉力F的大小等于砝碼和小盤

2、所受重力的大小3接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列點4重復以上實驗，選擇一條點跡清晰的紙帶進行數(shù)據(jù)分析，由紙帶可以得到位移和時間的信息，由砝碼和小盤的質(zhì)量可以知道小車所受的恒力(小車質(zhì)量已知)5由實驗數(shù)據(jù)得出結論二、數(shù)據(jù)處理1小車速度及外力做功的確定通過實驗獲得打點的紙帶，利用“勻變速直線運動中，某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度”這一結論計算紙帶上選定的點的速度，測出小車在某段時間內(nèi)的位移，然后乘以重物的重力，即得外力在該段時間內(nèi)對小車做的功2實驗數(shù)據(jù)處理(1)計算各數(shù)據(jù)中v2、eq f(1,2)mv2和相應的合外力做功W的數(shù)值并填入下表.

3、數(shù)據(jù)編號物理量123456速度v2/(m2s2)動能eq f(1,2)mv2/J合外力做功W/J(2)比較各次實驗中合外力做的功和物體動能變化的數(shù)值，從而得到合外力對物體做的功和物體動能變化之間的關系三、注意事項1平衡摩擦力時，不掛重物，輕推小車后，小車能做勻速直線運動2計算牽引力做功時，可以不必算出具體數(shù)值，只用位移的數(shù)值與符號G的乘積表示即可【題型分類】題型一、人造衛(wèi)星的運動規(guī)律例1在“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。讓小車在一條橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，此時橡皮筋對小車做的功記為W0。然后用相同的橡皮筋二條、三條合并在一起分別進行第2次、第3次實驗，每

4、次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。且每次實驗中小車獲得的速度v可由電磁打點計時器所打的紙帶求出。（電磁打點計時器所用交流電頻率為50Hz）。請回答下列問題：(1)除了圖甲中已給出器材外，必需的器材還有_（多選）；A學生電源及導線若干 B天平及砝碼 C毫米刻度尺 D游標卡尺(2)為完成實驗測量，圖甲中橡皮筋與小車支柱連接方式應為圖乙中的_（填“A”或“B”）；(3)圖丙中，是小車在某次運動過程中電磁打點計時器在紙帶上打出的一系列的點，各點間距如圖丙所示，則合理選取數(shù)據(jù)后計算出小車的速度v為_m/s；（結果保留2位有效數(shù)字）(4)在探究W、v的關系時，通常采用作圖法，本實驗最終選擇作W-v2的圖

5、象，這樣做的原因是_?！就惥毩暋?圖甲是某同學在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗初始時刻的裝置狀態(tài)圖，圖乙是該同學得到一條用打點計時器打下的紙帶。(1)寫出圖甲中錯誤的地方_。（至少寫出兩點）(2)圖甲中所示打點計時器應該用以下哪種電源_。A交流46V B交流220VC直流46V D直流220V(3)為完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗，除了圖甲中裝置外，還需要用到以下哪些裝置_。A BC D(4)該裝置還可用于以下哪些實驗_。A探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗B用打點計時器測速度實驗C研究平拋運動的實驗D探究做功與物體速度變化的關系實驗(5)圖乙是打點計時器打出的點，請讀出C點對應

6、的刻度為_cm，已知打點計時器的頻率為50Hz，打點計時器在打C點時物體的瞬時速度vC=_m/s，由此紙帶測得小車的加速度為a=_m/s2（最后兩空計算結果均保留到小數(shù)點后面兩位數(shù)字）。【成果鞏固訓練】1用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關系實驗時，先適當墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行小車滑行過程中通過打點計器的紙帶，記錄其運動規(guī)律觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點跡疏密不勻，后面部分點跡均勻分布，回答下列問題：（1）實驗前適當墊高木板是為了_（2）在用做“探究功與速度關系”的實驗時，下列說法正確的是_A通過控制橡皮筋的伸長量不變，改變橡皮筋條數(shù)來分析拉力做

7、功的數(shù)值B通過改變橡皮筋的長度來改變拉力做功的數(shù)值C實驗過程中木板適當墊高就行，沒有必要反復調(diào)整D通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度即可.（3）實驗結束后，為了更直觀的研究功與速度變化的關系，利用所得的數(shù)據(jù)，畫出的正確圖像應該是圖中的圖_2為了探究“合力做功與速度變化的關系”，某學習小組在實驗室組裝了如圖所示的裝置。他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m。要完成該實驗，請回答下列問題：(1)實驗時為保證滑塊受到的合力與沙、小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是_，實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要做的步驟是_；(2)接通電源，釋

8、放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，測得A、B、C各點到O點的距離為x1，x2，x3，如圖所示；實驗中，可認為滑塊所受的拉力大小為mg，從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_，打B點時小車的速度vB=_。3某探究學習小組的同學欲以如圖裝置中的滑塊為對象驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙、墊塊等需要的東西當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)若你是小組中的一

9、位成員，要完成該項實驗，則：實驗時為了保證滑塊（質(zhì)量為M）受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，實驗時除了要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量m遠遠小于滑塊的質(zhì)量M之外，還需要做的是_在的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質(zhì)量M往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1v2）則對滑塊，本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為_（用題中的字母表示）由于實驗原理上的原因，上述數(shù)學表達式只能是近似成立，那么，此試驗中真正成立的等式為_（仍用上述題中的字母表示）4某小組同學用如

10、圖所示的裝置來“驗證動能定理”，長木板固定在水平桌面上，其左端與一粗糙曲面平滑連接，木板與曲面連接處固定一光電門，A是光電門的中心位置，滑塊P上固定一寬度為d的遮光片。將滑塊從曲面的不同高度釋放，經(jīng)過光電門后，在木板上停下來，設停下來的那點為B點。該小組已經(jīng)測出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為、査得當?shù)刂亓铀俣葹間。根據(jù)本實驗的原理和目的回答以下問題：(1)為了“驗證動能定理”，他們必需測量的物理量有_；A滑塊釋放的高度hB遮光片經(jīng)過光電門時的遮光時間tC滑塊的質(zhì)量mDA點到B點的距離x(2)該組同學利用題中已知的物理量和(1)問中必需測量的物理量，只需要驗證表達式_在誤差范圍內(nèi)成立即可驗證動能定

11、理；(3)以下因素會給實驗結果帶來誤差的是_。A滑塊釋放時初速度不為零 B曲面不光滑C遮光片的寬度不夠小 D光電門安放在連接處稍偏右的地方5某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關系，選取的實驗裝置如圖所示(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和_電源（填“交流”或“直流”)；(2)實驗主要步驟如下： I實驗時，為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，在未連接橡皮筋前將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，啟動電源，輕推小車，得到的紙帶應該是_(填“甲”或“乙”)； II小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板運動，此過程橡皮筋對小車做的功為W；III再分別改用完全

12、相同的2條、3條橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時：除由靜止釋放外，還必須_(填寫相應實驗條件），使得每次每條橡皮筋對小車做的功都為W；IV分析打點計時器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度vl、v2、v3下圖是實驗中打出的一條紙帶，為了測量小車獲得的最大速度，應選用紙帶的_部分進行測量；作出W-v圖象，則下列符合實際的圖象是_；A B C D (3)若該小組實驗時遺忘了上述步驟I操作的情況下也完成了整個實驗，那么當小車速 度最大時，橡皮筋處于_狀態(tài)（填“伸長”或“原長”）6如圖甲所示為某探究小組設計的“用DIS測定動摩擦因數(shù)”的實驗裝置示意圖。一長木板固定在水平桌面上，長木板上表面水平，

13、輕彈簧水平放置在長木板上，其右端固定在長木板的C處，左端連一木塊，木塊上方固定有窄片P，當彈簧處于原長時，木塊在A點處，光電門(未畫出，用以測量窄片的遮光時間)固定在A點。第一次，將木塊向右壓縮彈簧使木塊移到B點處并由靜止釋放，記下木塊通過A處時窄片的遮光時間t1測出木塊的質(zhì)量m1；第二次，在木塊上方增加砝碼后，向右壓縮彈簧使木塊再次移到B點處并由靜止釋放，木塊通過A處記下窄片的遮光時間t2。測出木塊和砝碼的總質(zhì)量m2；如此反復多次實驗。請回答下列問題：(已知重力加速度大小為g)(1)為了測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，實驗中還需要測量的物理量有_。A窄片的寬度dBA、B兩點間的距離xC木塊從

14、B點運動到A點的時間t0D彈簧的勁度系數(shù)k(2)在坐標紙上作出窄片遮光時間t的平方的倒數(shù)隨木塊質(zhì)量的倒數(shù)變化的關系圖象，如圖乙所示，根據(jù)圖線，求得木塊與長木板間的動摩擦因數(shù) =_，木塊從B點運動到A點的過程，彈簧對木塊做的總功WF =_。(用含a、b、g及還需要測量的物理量字母表示)7為了探究做功與物體動能之間的關系，在氣墊導軌上放置一帶有遮光片的滑塊，輕彈簧的一端與滑塊相接，另一端固定在氣墊導軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導軌底座上適當位置（如圖所示），使彈簧處于自然狀態(tài)時，滑塊上的遮光片剛好位于光電門的擋光位置，與光電門相連的光電計時器可記錄遮光片通過光電門時的擋光時間。實驗步驟如下：用

15、游標卡尺測量遮光片的寬度d；在氣墊導軌上適當位置標記一點A（圖中未標出，AP間距離遠大于d），將滑塊從A點由靜止釋放，由光電計時器讀出滑塊第一次通過光電門時遮光片的擋光時間t；利用所測數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過光電門時的速度v；更換勁度系數(shù)不同而自然長度相同的彈簧重復實驗步驟，記錄彈簧勁度系數(shù)及相應的速度v，如下表所示：彈簧勁度系數(shù)k2k3k4k5k6kv/（ms1）0.711.001.221.411.581.73v2/（m2s2）0.501.001.491.992.492.99v3/（m3s3）0.361.001.822.803.945.18(1)測量遮光片的寬度時游標卡尺讀數(shù)如圖所示，讀得 d

16、_mm；(2)用測量的物理量表示遮光片通過光電門時滑塊的速度的表達式v_；(3)已知滑塊從A點運動到光電門P處的過程中，彈簧對滑塊做的功與彈簧的勁度系數(shù)成正比，根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，可得出彈簧對滑塊做的功W與滑塊通過光電門時的速度v的關系是_。8某實驗小組采用圖甲所示的裝置“探究動能定理”即探究小車所受合外力做功與小車動能的變化之間的關系。該小組將細繩一端固定在小車上，另一端繞過定滑輪與力傳感器、重物相連。實驗中，小車在細繩拉力的作用下從靜止開始加速運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況，力傳感器記錄細繩對小車的拉力大?。海?）實驗中為了把細繩對小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個重要步

17、驟是_；（2）若實驗中小車的質(zhì)量沒有遠大于重物的質(zhì)量，對本實驗_影響（填“有”或“沒有”）； （3）實驗時，下列物理量中必須測量的是_。A長木板的長度L B重物的質(zhì)量m C小車的總質(zhì)量M9.某同學用如圖6甲所示的裝置驗證動能定理為了提高實驗精度，該同學多次改變小滑塊下落高度H的值，測出對應的平拋運動水平位移x，并算出x2如下表所示，進而畫出x2H圖線如圖乙所示圖6滑塊下落高度H平拋水平位移x/cm平拋水平位移的平方x2/cm2h5.530.252h9.182.813h11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析：若滑塊在下滑過程中所受阻力很小，則只要滿足_，便可驗證動能定理(2)實驗結果分析：實驗中獲得的圖線未過坐標原點，而交在了大約(0.2h,0)處，原因是_10質(zhì)量為1 kg的重物自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄運動的過程，打點計時器所接電源為