動(dòng)能與機(jī)械能實(shí)驗(yàn)

關(guān)于動(dòng)能與機(jī)械能實(shí)驗(yàn)第一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系。(2)會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)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。第二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(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……第四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D實(shí)－5－1(2)實(shí)驗(yàn)中橡皮筋每次做的功使小車獲得的速度是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到的。當(dāng)?shù)贸鋈舾山M功和速度的數(shù)據(jù)后，以橡皮筋對(duì)小車做的功W為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度v、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、W－v2……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。第五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日小車(前面帶小鉤)、長(zhǎng)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(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。第六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)按圖中所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好。(2)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板有打點(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)先用1條橡皮筋做實(shí)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。第七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(4)用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，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)記入表格。(5)用3條、4條……橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格。第八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日1．測(cè)量小車的速度第十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄橡皮筋條數(shù)位移x/m時(shí)間t/s速度v/(m·s－1)速度平方(v2/m2·s－2)第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析(1)觀察法：當(dāng)橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時(shí)，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律。(2)圖象法：在坐標(biāo)紙上畫(huà)出W－v或W－v2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)。第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D實(shí)－5－34．實(shí)驗(yàn)結(jié)論從圖象分析外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系。第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)將木板一端墊高，使小車的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)，找到長(zhǎng)木板的一個(gè)合適的傾角。(2)測(cè)小車速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上的點(diǎn)均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的部分。(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，不必計(jì)算出具體數(shù)值。(4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)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)沒(méi)有完全平衡摩擦力(傾角小)或平衡摩擦力過(guò)度(傾角過(guò)大)也會(huì)造成誤差。(3)利用紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量間距不準(zhǔn)確或所選階段不正確帶來(lái)誤差。第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日[教材實(shí)驗(yàn)·練基礎(chǔ)]1．在用如圖實(shí)－5－9所示裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 ()圖實(shí)－5－9第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日A．通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B．通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值C．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的最大速度D．通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過(guò)程中獲得的平均速度解析：實(shí)驗(yàn)采用通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加，故A正確，B錯(cuò)誤；小車的速度對(duì)應(yīng)的是橡皮筋對(duì)小車做功完畢的情形，故C正確，D錯(cuò)誤。答案：AC第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日3.如圖實(shí)－5－16所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條圖實(shí)－5－16橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)我們把2條、3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)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。實(shí)驗(yàn)中小車每次獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)出。第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有________________________________________________；(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是____________________________________________；(3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測(cè)量；(1)刻度尺把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力點(diǎn)距均勻第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(5)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn∝_______，請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖實(shí)－5－17所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論圖實(shí)－5－17的正確性。(6)若在實(shí)驗(yàn)中你作出的圖線與理論的推測(cè)不完全一致，你處理這種情況的做法是____________________________。v2分析誤差來(lái)源，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日解析：(1)計(jì)算小車速度需要測(cè)量紙帶上的點(diǎn)的距離，要用刻度尺。(2)要讓小車在木板上勻速運(yùn)動(dòng)，因而木板要傾斜以平衡摩擦力。(3)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻。(4)橡皮筋每增加一條，對(duì)小車做的功就增加W。(5)縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點(diǎn)法描出各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連線作出v－Wn圖象，如圖所示。第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(6)分析誤差來(lái)源，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。答案：(1)刻度尺(2)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力(3)點(diǎn)距均勻(4)2W、3W、4W、5W(5)v2圖象見(jiàn)解析圖(6)分析誤差來(lái)源，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案或測(cè)量手段，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

[例1]某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖實(shí)－5－6所示的裝置，另外他們還 圖實(shí)－5－6找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有____________。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等，細(xì)沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是___________，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是________________。(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量為m。讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1＜v2)。則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(kāi)_____________。(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量)第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日[解析]該實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是滑塊，目的是比較合外力對(duì)滑塊所做的功與滑塊動(dòng)能的增量的關(guān)系。因?yàn)楹贤饬Σ坏扔诨瑝K的重力，兩端質(zhì)量不可能“抵消”，所以要分別測(cè)出沙、滑塊的質(zhì)量，還要測(cè)出滑塊移動(dòng)的距離，便于計(jì)算做的功和速度，因此還需要有天平和刻度尺。第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖實(shí)－5－8甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來(lái)，在彈簧的另一端掛上小球，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d。圖實(shí)－5－8第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為_(kāi)_______。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，另一端被小球壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小球在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)。小球的初動(dòng)能Ek1＝________。小球離開(kāi)桌面的動(dòng)能Ek2＝________。彈簧對(duì)小球做的功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”。第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D實(shí)－6－1第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)儀器安裝：按圖實(shí)－6－2所示將調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路。(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重圖實(shí)－6－2物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方。先接通電源，后松開(kāi)紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。更換紙帶重復(fù)做3～5次實(shí)驗(yàn)。第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力。(2)重物應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大、體積較小的物體以減小空氣阻力的影響。(3)應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再松開(kāi)紙帶讓重物下落。(4)紙帶長(zhǎng)度選用60cm左右為宜，應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日方案1第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日方案2第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日方案3第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D實(shí)－6－5第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日[例1]利用如圖實(shí)－6－6所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。某班同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案：圖實(shí)－6－6第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

[例2]

(2012·如皋統(tǒng)考)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量m圖實(shí)－6－7＝1.00kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)。如圖實(shí)－6－7所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O為第一個(gè)點(diǎn)(速度恰好為零)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn)，如圖所示，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50cm、86.00cm、130.50cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2。第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)的速度vB＝________m/s；重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，重力勢(shì)能減少了________J，動(dòng)能增加了________J。根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，還可以求出物體實(shí)際下落的加速度為_(kāi)_______m/s2，物體在從A到B下落的過(guò)程中所受到的平均阻力為_(kāi)_______N(計(jì)算結(jié)果都要保留3位有效數(shù)字)，該阻力的來(lái)源主要有：①________；②________。第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

[例3]

(2011·海南高考)現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)－6－8所示：水平桌面上固定一傾斜的