高中物理實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理-教師版

1、. -試驗(yàn)：探究動(dòng)能定理一、試驗(yàn)?zāi)康?1通過試驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系2通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系二、試驗(yàn)原理1轉(zhuǎn)變功的大?。翰杉{如下圖的試驗(yàn)裝置,用1 條、2 條、 3 條、 規(guī)格同樣的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢糜伸o止釋放,橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功依次為 W、2W、3W、2確定速度的大?。盒≤嚝@得的速度v 可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出3查找功與速度變化的關(guān)系： 以橡皮筋拉力所做的功W 為縱坐標(biāo),小車獲得的速度v 為橫坐標(biāo),作出 W-v 或 W-v 2圖象分析圖象,得出橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系三、試驗(yàn)器材小車

2、前面帶小鉤 、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、同學(xué)電源及導(dǎo)線 假設(shè)使用電火花計(jì)時(shí)器那么不用同學(xué)電源 、假設(shè)干條等長的橡皮筋、毫米刻度尺四、試驗(yàn)步驟1按原理圖將儀器安裝好2平穩(wěn)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),輕推小車,紙帶打出的點(diǎn)間距勻稱,即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止3先用 1 條橡皮筋做試驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度 v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為 W,將這一組數(shù)據(jù)記入表格4用 2 條橡皮筋做試驗(yàn),試驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次一樣,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W,測(cè)出小車獲得的速度 v2,將數(shù)據(jù)記入表

3、格5用 3 條、 4 條 橡皮筋做試驗(yàn),用同樣的方法測(cè)出功和速度,記入表格五、數(shù)據(jù)處理1求小車速度試驗(yàn)獲得如下圖紙帶,利用紙帶上點(diǎn)跡勻稱的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離,如紙帶上A、C 兩點(diǎn)間的. word.zl-距離 x,那么 vx 2T其中 T 為打點(diǎn)周期 . . -2運(yùn)算 W、2W、3W、 時(shí)對(duì)應(yīng) v、v2的數(shù)值,填入下面表格 . W 2W 3W 4W 5Wv v 23.作圖象 在坐標(biāo)紙上分別作出 W-v 和 W-v 2圖線,從中找出功與速度變化的關(guān)系六、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沒有完全平穩(wěn)摩擦力或平穩(wěn)摩擦力時(shí)傾角過大也

4、會(huì)造成誤差3利用打上點(diǎn)的紙帶運(yùn)算小車的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差七、本卷須知 1平穩(wěn)摩擦力時(shí),將木板一端墊高,使小車重力沿斜面對(duì)下的分力與摩擦力平穩(wěn)方法是輕推 小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的勻稱程度判定小車是否勻速運(yùn)動(dòng),找到木板一個(gè)相宜的傾角2測(cè)小車速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選勻稱局部的,即選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的局部3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必運(yùn)算出詳細(xì) 數(shù)值4小車質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些考點(diǎn)一 試驗(yàn)原理與試驗(yàn)操作典例 1 某試驗(yàn)小組用如下圖的試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)器材做“ 探究動(dòng)能定理試驗(yàn),在試驗(yàn)中,該 小組同學(xué)把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車受到的合外力1多項(xiàng)

5、挑選 為了保證明驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小,在試驗(yàn)操作中,下面做法必要的是 _A試驗(yàn)前要對(duì)裝置進(jìn)展平穩(wěn)摩擦力的操作 B試驗(yàn)操作時(shí)要先放小車,后接通電源 C在利用紙帶進(jìn)展數(shù)據(jù)處理時(shí),所選的兩個(gè)討論點(diǎn)離得越近越好 D在試驗(yàn)過程中要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量. . word.zl-. -2除試驗(yàn)裝置中的儀器外,仍需要的測(cè)量儀器有 3如圖為試驗(yàn)中打出的一條紙帶,現(xiàn)選取紙帶中的_. A、B 兩點(diǎn)來探究“ 動(dòng)能定理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為 T,重力加速度為 g.圖中已經(jīng)標(biāo)明白要測(cè)量的物理量,另外,小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的總質(zhì)量為 m.請(qǐng)你把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達(dá)出來_答案1AD 2刻度尺、天平

6、 3mgxMx 2 2x 21 32T2考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例 2 某同學(xué)為探究“ 合力做功與物體動(dòng)能轉(zhuǎn)變的關(guān)系設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn),他的操作步驟：1按圖連接試驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 電源頻率為 f50 Hz,打出一條紙帶3他在多次重復(fù)試驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為中意的一條,如下圖把打下的第一點(diǎn)記作 0,然后依次取假設(shè)干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn), 相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間仍有 4 個(gè)點(diǎn)未畫出, 用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 0 點(diǎn)距離分別為 d10.041 m,d20.055 m,d30.167 m,d40.256 m,d50.360 m,

7、d6 0.480 m ,他把鉤碼重力 當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2作為小車所受合力,算出打下0 點(diǎn)到打下第5 點(diǎn)合力做功W_J結(jié)果儲(chǔ)存三位有效數(shù)字 ,用正確的公式Ek_用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式 把打下第 5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的轉(zhuǎn)變量,算得 Ek0.125 J. 4此次試驗(yàn)探究的結(jié)果, 他沒能得到“ 合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量,且誤差很大通過反思,他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的緣由如下,其中正確的選項(xiàng)是 _A鉤碼質(zhì)量太大,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多B沒有平穩(wěn)摩擦力,使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多C釋放小車和接通電源的次序有誤,使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小D沒有使用

8、最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要緣由. . word.zl-. 答案30.180 2 Mf200d6d4 24AB 試驗(yàn)改良拓展創(chuàng)新-考點(diǎn)三1創(chuàng)新點(diǎn)分析本試驗(yàn)在高考中創(chuàng)新點(diǎn)較少,以動(dòng)能定理為理論依據(jù),進(jìn)展試驗(yàn)的創(chuàng)新通過轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)原理、實(shí)驗(yàn)條件、試驗(yàn)儀器,不拘泥教材,表達(dá)拓展性、開放性、探究性等特點(diǎn)2命題視角視角 1 試驗(yàn)器材的改良,使用拉力傳感器和速度傳感器本試驗(yàn)中雖然不需運(yùn)算出橡皮筋每次做功的詳細(xì)數(shù)值,但需運(yùn)算出每次小車獲得的速度,由于距離的測(cè)量存在肯定誤差,使得速度的大小不精確,在此可以安裝速度傳感器進(jìn)展試驗(yàn)視角 2 本試驗(yàn)也可用鉤碼牽引小車完成,將牛頓其次定律的試驗(yàn)嫁接過來

9、,在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí), 測(cè)出鉤碼的重力和小車的位移進(jìn)而可以探究動(dòng)能定理出拉力的大小,那么更為精確當(dāng)然在小車上安裝拉力傳感器測(cè)典例 3 某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在試驗(yàn)桌上,將細(xì)繩一端拴在小車上,另一端繞過定 滑輪,掛上適當(dāng)?shù)你^碼, 使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng), 以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系此外仍預(yù)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等組裝的試驗(yàn)裝置如下圖1假設(shè)要完成該實(shí)驗(yàn),必需的實(shí)驗(yàn)器材仍有哪些？_. 2試驗(yàn)開場(chǎng)時(shí), 他先調(diào)劑木板上定滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行他這樣做的目的是以下的哪個(gè) _填字母代號(hào) A防止小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng) B可使打點(diǎn)

10、計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清楚 C可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng) D可在平穩(wěn)摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力 3平穩(wěn)摩擦力后, 當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí), 發(fā)覺小車運(yùn)動(dòng)過快, 致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少,難以選到相宜的點(diǎn)運(yùn)算小車速度在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請(qǐng)你利用本試驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決方法： _. . . word.zl-. -4他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)覺拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些這一情形可能是以下哪些緣由造成的 _填字母代號(hào) A在接通電源的同時(shí)釋放了小車 B小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近 C阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平穩(wěn)掉 D鉤碼做勻加速

11、運(yùn)動(dòng),鉤碼重力大于細(xì)繩拉力 答案 1刻度尺、天平 包括砝碼 2D 3可在小車上加適量的砝碼 或鉤碼 4CD 1.某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“ 探究合力的功與動(dòng)能轉(zhuǎn)變量的關(guān)系的試驗(yàn),他通過成倍增加位移的方法來進(jìn)展驗(yàn)證方法如下：將光電門固定在水平軌道上的B 點(diǎn),用重物通過細(xì)線拉小車,保持小車 帶遮光條 和重物的質(zhì)量不變,通過轉(zhuǎn)變小車釋放點(diǎn)到光電門的距離進(jìn)展多次試驗(yàn),每次試驗(yàn) 時(shí)要求小車都由靜止釋放1用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d,示數(shù)如圖乙所示,那么d_ cm. 2假如每次試驗(yàn)時(shí)遮光條通過光電門的時(shí)間為t,小車到光電門的距離為s,通過描點(diǎn)作出線性圖象來反映合力的功與動(dòng)能轉(zhuǎn)變量的關(guān)系,那么所作圖象關(guān)系是

12、As-tBs-t 2Cs-t1Ds-t 23以下試驗(yàn)操作中必要的是 _時(shí)才能符合試驗(yàn)要求A調(diào)整軌道的傾角,在未掛重物時(shí)使小車能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng) B必需滿意重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C必需保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)開場(chǎng)釋放 答案： 11.075 2D 3C 2某試驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺,測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度試驗(yàn)步驟：用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力,記作 G；將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連,如圖甲所示在 A端向右拉動(dòng)木板,待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)固后,將讀數(shù)記作 F；. . word.zl-. -轉(zhuǎn)變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟；試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：G/N 1.50 2

13、.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61 如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端 C 處,細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物 P 連接,保持滑塊靜止,測(cè)量重物P 離地面的高度 h；滑塊由靜止釋放后開場(chǎng)運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的 D 點(diǎn)未與滑輪碰撞 ,測(cè)量 C、D 間的距離 s. 完成以下作圖和填空1依據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出 F -G 圖線2由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_儲(chǔ)存兩位有效數(shù)字 3滑塊最大速度的大小 v_用 h、s、 和重力加速度 g 表示答案： 1見解析圖 20.400.380.42均正確

14、3 2 g sh試驗(yàn)：探究動(dòng)能定理課后作業(yè)1關(guān)于“ 探究動(dòng)能定理的試驗(yàn)中,以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是 A每次試驗(yàn)必需設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的詳細(xì)數(shù)值B每次試驗(yàn)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)盡量使其水平. . word.zl-. -D先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出解析： 選 D. 2. 多項(xiàng)挑選 用如下圖的裝置做“ 探究動(dòng)能定理的試驗(yàn)時(shí),以下說確的是 A為了平穩(wěn)摩擦力, 試驗(yàn)中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高,使小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng) B每次試驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要一樣,拉伸的長度要一樣 C可以通過轉(zhuǎn)變橡皮筋的條數(shù)來轉(zhuǎn)變拉力做功的數(shù)值 D通過打點(diǎn)

15、計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度 解析： 選 ABC. 3. 某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)展探究,試驗(yàn)裝置如圖a所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接向左推物塊 使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測(cè)量和運(yùn)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能1試驗(yàn)中涉及以下操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作次序是 _填入代表步驟的序號(hào) 2圖b中 M 和 L 紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用 溝通電的頻率為 50

16、Hz.由 M 紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度 為_ m/s. 比擬兩紙帶可知, _填“ M 或“ L 紙帶 對(duì)應(yīng)的試驗(yàn) 中彈簧被壓 縮后的彈性勢(shì)能大答案： 1 21.29 M 4用如下圖的裝置測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在 O點(diǎn)；在 O 點(diǎn)右側(cè)的 B、C 位置各安裝一個(gè)光電門,計(jì)時(shí)器圖中未畫出 與兩個(gè)光電門相連先用米尺測(cè)得 B、C 兩點(diǎn)間距離 s,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置 A,由靜止釋放,計(jì)時(shí)器顯示遮光片從 B 到 C 所用的時(shí)間 t,用米尺測(cè)量 A、O 之間的距離 x. . . word.zl-. 1運(yùn)算滑塊離開彈簧

17、時(shí)速度大小的表達(dá)式是_-2為求出彈簧的彈性勢(shì)能,仍需要測(cè)量_A彈簧原長B當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴滑塊 含遮光片 的質(zhì)量3增大 A、O 之間的距離 x,計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t 將_A增大B減小C不變答案： 1vs t2C 3B 5某同學(xué)利用如下圖的裝置“ 探究功與速度變化的關(guān)系：在木塊的左端固定一擋板,擋板上栓一輕質(zhì)彈簧,彈簧的右端固定一小物塊,物塊的上方有一很窄的遮光片,當(dāng)彈簧的長度為原長時(shí),物塊恰處于 O 點(diǎn),O 點(diǎn)的正上方有一光電門,光電門上連接計(jì)時(shí)器為 Ep1 2k x 2. 圖中未畫出 彈性勢(shì)能的表達(dá)式1試驗(yàn)開場(chǎng)時(shí),_平穩(wěn)摩擦力；_測(cè)量遮光片的寬度 均填“ 需要或“ 不需要 2全部試驗(yàn)條件具備后,將

18、小物塊向左壓縮 登記遮光片通過光電門的時(shí)間 t1. x 后從靜止釋放,小物塊在彈簧的作用下被彈出,3將小物塊向左壓縮 2x、 3x、 4x、 后從靜止釋放,小物塊在彈簧的作用下被彈出,分別記下遮光片通過光電門的時(shí)間 t2、t3、t4、 .4將幾次試驗(yàn)中彈簧對(duì)小物塊做的功分別記為W1、W2、W3、 ,那么 W1W2W3_,假設(shè)以 W 為縱坐標(biāo)、1 t 2為橫坐標(biāo)作圖, 那么得到的圖象是 _填“ 一條直線或“ 一條曲線答案： 1需要不需要4149 一條直線6某學(xué)習(xí)小組利用如下圖的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理1將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平, 安裝好試驗(yàn)器材, 從圖中讀出兩光電門中心之間的距離 s_cm；. . word.zl-. -2測(cè)量擋光條的寬度 d,記錄擋光條通過光電門 1 和 2 所用的時(shí)間 t1和 t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力 F,為了完成試驗(yàn),仍需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是 _ 3該試驗(yàn) _滿意砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量填“ 需要或“ 不需要 答案： 150.00 2滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M3不需要有 關(guān) 做7某同學(xué)在試驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置來討論功的問題1如圖甲所示,在保持 M7m 條件下,可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力近似等于砂和砂桶的總重力,在掌握小車質(zhì)量不變的情