探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件

機(jī)械能５探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第五章1機(jī)械能５探究動(dòng)能定理第五章1一、探究動(dòng)能定理1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄亢懔ψ龉εc

的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)原理探究恒力做功與物體動(dòng)能變化量的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出物體動(dòng)能的相應(yīng)變化，從而得到恒力做功與物體動(dòng)能變化量的關(guān)系.物體動(dòng)能變化量2一、探究動(dòng)能定理物體動(dòng)能變化量23.實(shí)驗(yàn)器材附有定滑輪的長(zhǎng)木板、薄木塊、小車、細(xì)線、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁式或電火花式)、交流電源(電磁式配低壓，電火花配220V)、導(dǎo)線、天平(帶一套砝碼)、毫米刻度尺、紙帶及復(fù)寫紙等.33.實(shí)驗(yàn)器材34.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出小車質(zhì)量,并記錄.(2)按圖5-5-1安裝實(shí)驗(yàn)器材；要調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板

.圖5-5-1平行44.實(shí)驗(yàn)步驟圖5-5-1平行4(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到小車在斜面上

運(yùn)動(dòng)為止.(4)細(xì)線末端掛上鉤碼(要使小車質(zhì)量

鉤碼的質(zhì)量)，把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，取下紙帶并標(biāo)記使用的鉤碼質(zhì)量.勻速遠(yuǎn)大于5(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并(5)重復(fù)步驟4，打2~3條紙帶.(6)選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù).(7)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填在下表中小車質(zhì)量m=

kg,鉤碼質(zhì)量m0=

kg細(xì)線拉力F=m0g=

N.6(5)重復(fù)步驟4，打2~3條紙帶.6計(jì)數(shù)點(diǎn)位移s/m功W/J速度v1/m·s-1速度v2/m·s-1動(dòng)能的變化ΔEk12345(8)結(jié)論：恒力所做的功跟動(dòng)能變化量之間的關(guān)系是恒力所做的功等于物體動(dòng)能的變化量.7計(jì)數(shù)點(diǎn)位移s/m功W/J速度v1/m·s-1速度v2/m·s5.注意事項(xiàng)(1)鉤碼的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.(2)平衡摩擦力時(shí)，不要加鉤碼，但應(yīng)連著紙帶且接通電源.(3)小車所受的阻力f應(yīng)包括

．

．

.(4)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先

后

.小車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力接通電源放手85.注意事項(xiàng)小車受接通電源放6.誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是繩對(duì)小車的拉力小于鉤碼的總重力.(2)平衡摩擦力不徹底或平衡過了也造成誤差.(3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差.96.誤差分析9二、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律.2.實(shí)驗(yàn)原理物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄

及測(cè)算

,

，從而驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量ΔEp=mgh與動(dòng)能增加量ΔEk=mv2相等.物體自由下落的高度h瞬時(shí)速度v10二、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律物體自由下落的高度h3.實(shí)驗(yàn)器材帶鐵夾的鐵架臺(tái)、重錘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫紙、刻度尺.圖5-5-24.實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝裝置：按圖5-5-2將檢查、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.113.實(shí)驗(yàn)器材圖5-5-24.實(shí)驗(yàn)步驟11(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(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

電源，后

，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).接通松開紙帶12(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)(3)選紙帶：分兩種情況說明①應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且紙帶的最前端1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶.若1、2兩點(diǎn)間的距離大于2mm，這是由于先釋放紙帶，后接通電源造成的.這樣，第1個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙帶不能選.②用驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否為2mm就無關(guān)緊要了，所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用.13(3)選紙帶：分兩種情況說明13(4)數(shù)據(jù)處理：在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3…用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3…利用公式計(jì)算出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…14(4)數(shù)據(jù)處理：在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、25.注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，以減小摩擦阻力.(2)應(yīng)選用

的重物，增大

可使阻力的影響相對(duì)減小，增大

可以減小體積，可使空氣阻力減小.質(zhì)量和密度較大重力密度155.注意事項(xiàng)質(zhì)量和密度較大重力密度15(3)實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶.(4)測(cè)量下落高度時(shí)，為了減小測(cè)量值h的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)

一些，紙帶也不宜過長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可在60cm~80cm之間.(5)不需測(cè)出物體質(zhì)量，只需驗(yàn)證．即可.遠(yuǎn)16(3)實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電(6)速度不能用vn=gtn或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，況且用vn=gtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，可能會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?，機(jī)械能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算.同樣的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測(cè)量，而不能用．或計(jì)算得到.17(6)速度不能用vn=gtn或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速6.誤差分析(1)本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍

重力勢(shì)能的減少量ΔEp,即ΔEk＜ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差.改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力.小于186.誤差分析小于18(2)本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差.減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完.或者多次測(cè)量取平均值來減小誤差.19(2)本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差.減小誤(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差①由于交流電周期的變化，引起打點(diǎn)時(shí)間間隔變化而產(chǎn)生誤差；②讀數(shù)點(diǎn)選擇不好，振動(dòng)片振動(dòng)不均勻，紙帶放置方法不正確引起摩擦，均可造成實(shí)驗(yàn)誤差.20(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差20“探究動(dòng)能改變量與合外力做功關(guān)系”探究方法的拓展在“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)中，某探究小組同學(xué)設(shè)計(jì)了相關(guān)方案并選擇了如圖5-5-3所示的器材，讓小車在橡皮條的作用下彈出后沿木板滑行，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz,試分析：21“探究動(dòng)能改變量與合外力做功關(guān)系”探究方法的拓展21圖5-5-322圖5-5-322圖5-5-423圖5-5-423(1)為了消除摩擦力的影響，應(yīng)該采取的措施是

；(2)當(dāng)他們分別用同樣的橡皮條1雙、2雙、3雙……并起來分別進(jìn)行第一次、第二次、第三次……實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉伸的長(zhǎng)度保持一致，將第一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條對(duì)小車做的功記為W.因橡皮條對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，如圖5-5-4所示為四次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶.試根據(jù)以上信息完成表格內(nèi)容的填寫.24(1)為了消除摩擦力的影響，應(yīng)該采取的措施是(3)從表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：

.實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234橡皮條對(duì)小車做的功小車速度大小v/m·s-1速度的平方v2/m2·s-225(3)從表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：

(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，它很好地避開了測(cè)量物體受力的麻煩，不需要測(cè)量和計(jì)算每次橡皮條對(duì)物體做的功，只要確定各次做功是第一次做功的多少倍就可以了，因?yàn)槊侩p橡皮條的形變都是一樣的，因此每雙橡皮條對(duì)物體做的功都是一樣的.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的時(shí)候，只需要得出合外力做功與物體動(dòng)能改變量之間的比例關(guān)系即可.26(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，它很好地避開了測(cè)量物體受力(2)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，在處理紙帶的時(shí)候要注意，物體開始的時(shí)候做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮條恢復(fù)原長(zhǎng)以后，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，所以要在紙帶上選用那些間距較大且相對(duì)均勻的點(diǎn)來確定小車速度.27(2)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，在答案：(1)將木板固定，有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，給小車一個(gè)初速度，連著紙帶的小車可以在木板上勻速下滑.(此時(shí)小車所受到的阻力與小車重力沿斜面向下的分力平衡)這樣做的目的是使得物體不受摩擦力的影響，橡皮條對(duì)物體做的功就等于合外力對(duì)物體做的功.28答案：(1)將木板固定，有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，給小車一(2)對(duì)表格補(bǔ)充填寫如下：(3)橡皮條對(duì)小車做的功與小車獲得速度的平方之比不變.實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234橡皮條對(duì)小車做的功Ｗ2W3W4W小車速度大小v/m·s-11.001.421.732.00速度的平方v2/m2·s-21.02.03.04.029(2)對(duì)表格補(bǔ)充填寫如下：(3)橡皮條對(duì)小車做的功與小車獲得為了探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep=kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長(zhǎng)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(已知質(zhì)量為m)運(yùn)動(dòng)來探究這一問題.為了研究方便，把小球O放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小鐵球O在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧推力做功.30為了探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，查資該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖5-5-5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O，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d.圖5-5-531該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖5-5-5甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕在此步驟中，目的是要確定物理量

.用m、d、g表示.接著進(jìn)行如圖5-5-5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O壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球O被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小鐵球O在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng).32在此步驟中，目的是要確定物理量.用m、d、g表示.接小鐵球O的初動(dòng)能Ek1=

.小鐵球O的末動(dòng)能Ek2=

.(用m、h、L、g表示)彈簧對(duì)小鐵球O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.33小鐵球O的初動(dòng)能Ek1=.33該題也是探究做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，但是在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了變化和創(chuàng)新，主要考查了靈活應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力．在圖甲所示的步驟中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k.由平衡條件得：mg=kd即k=mg/d.34該題也是探究做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，但是在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上3535“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置的遷移運(yùn)用圖5-5-6在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：36“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置的遷移運(yùn)用圖5-5-6(1)某同學(xué)用圖5-5-6所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖5-5-7所示的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)(初速度為零)記作O點(diǎn)，測(cè)出點(diǎn)O、A間的距離為68.97cm，點(diǎn)A、C間的距離為15.24cm，點(diǎn)C、E間的距離為16.76cm，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打O點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘動(dòng)能的增加量為

J，重力勢(shì)能的減少量為

J.37(1)某同學(xué)用圖5-5-6所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到如圖5-5-(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a=

m/s2.圖5-5-738(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a=m(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總大于重錘增加的動(dòng)能，其原因主要是因?yàn)樵谥劐N帶著紙帶下落的過程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求出重錘下落過程中受到的平均阻力大小為

N.39(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢(shì)能總大于重錘增加的動(dòng)能，本題主要考查“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理和應(yīng)用，還有誤差分析，并且綜合考查了牛頓第二定律.(1)C點(diǎn)速度則C點(diǎn)的動(dòng)能為：×1.0×16J=8.00J該過程中重力勢(shì)能的減少量為ΔEp=mg·=1.0×9.8×(68.97+15.24)×10-2J=8.25J40本題主要考查“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理和應(yīng)(2)加速度(3)由牛頓第二定律得：mg-Ff=ma即Ff=mg-ma=0.30N.利用落體運(yùn)動(dòng)來“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置也可用來測(cè)量重力加速度或“探究動(dòng)能定理”.41(2)加速度41(2010·安徽卷)利用圖示5-5-8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．a(chǎn)．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v.b．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，并通過v=計(jì)算出瞬時(shí)速度v.42(2010·安徽卷)利用圖示5-5-8裝置進(jìn)行驗(yàn)證機(jī)械能守恒c．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v，并通過h=v2/2g計(jì)算得出高度h.d．用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v.以上方案中只有一種正確，正確的是

.(填入相應(yīng)的字母)d43c．根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只能把它當(dāng)做未知的定值，所以正確方案只有d項(xiàng)．44在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中不能將物體下落的加速度看做g，只機(jī)械能５探究動(dòng)能定理驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第五章45機(jī)械能５探究動(dòng)能定理第五章1一、探究動(dòng)能定理1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄亢懔ψ龉εc

的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)原理探究恒力做功與物體動(dòng)能變化量的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出物體動(dòng)能的相應(yīng)變化，從而得到恒力做功與物體動(dòng)能變化量的關(guān)系.物體動(dòng)能變化量46一、探究動(dòng)能定理物體動(dòng)能變化量23.實(shí)驗(yàn)器材附有定滑輪的長(zhǎng)木板、薄木塊、小車、細(xì)線、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁式或電火花式)、交流電源(電磁式配低壓，電火花配220V)、導(dǎo)線、天平(帶一套砝碼)、毫米刻度尺、紙帶及復(fù)寫紙等.473.實(shí)驗(yàn)器材34.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出小車質(zhì)量,并記錄.(2)按圖5-5-1安裝實(shí)驗(yàn)器材；要調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板

.圖5-5-1平行484.實(shí)驗(yàn)步驟圖5-5-1平行4(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到小車在斜面上

運(yùn)動(dòng)為止.(4)細(xì)線末端掛上鉤碼(要使小車質(zhì)量

鉤碼的質(zhì)量)，把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，取下紙帶并標(biāo)記使用的鉤碼質(zhì)量.勻速遠(yuǎn)大于49(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并(5)重復(fù)步驟4，打2~3條紙帶.(6)選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù).(7)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填在下表中小車質(zhì)量m=

kg,鉤碼質(zhì)量m0=

kg細(xì)線拉力F=m0g=

N.50(5)重復(fù)步驟4，打2~3條紙帶.6計(jì)數(shù)點(diǎn)位移s/m功W/J速度v1/m·s-1速度v2/m·s-1動(dòng)能的變化ΔEk12345(8)結(jié)論：恒力所做的功跟動(dòng)能變化量之間的關(guān)系是恒力所做的功等于物體動(dòng)能的變化量.51計(jì)數(shù)點(diǎn)位移s/m功W/J速度v1/m·s-1速度v2/m·s5.注意事項(xiàng)(1)鉤碼的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.(2)平衡摩擦力時(shí)，不要加鉤碼，但應(yīng)連著紙帶且接通電源.(3)小車所受的阻力f應(yīng)包括

．

．

.(4)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先

后

.小車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力接通電源放手525.注意事項(xiàng)小車受接通電源放6.誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是繩對(duì)小車的拉力小于鉤碼的總重力.(2)平衡摩擦力不徹底或平衡過了也造成誤差.(3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差.536.誤差分析9二、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律.2.實(shí)驗(yàn)原理物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄

及測(cè)算

,

，從而驗(yàn)證重力勢(shì)能減少量ΔEp=mgh與動(dòng)能增加量ΔEk=mv2相等.物體自由下落的高度h瞬時(shí)速度v54二、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律物體自由下落的高度h3.實(shí)驗(yàn)器材帶鐵夾的鐵架臺(tái)、重錘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、復(fù)寫紙、刻度尺.圖5-5-24.實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝裝置：按圖5-5-2將檢查、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.553.實(shí)驗(yàn)器材圖5-5-24.實(shí)驗(yàn)步驟11(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(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

電源，后

，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).接通松開紙帶56(2)打紙帶：將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點(diǎn)(3)選紙帶：分兩種情況說明①應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且紙帶的最前端1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2mm的紙帶.若1、2兩點(diǎn)間的距離大于2mm，這是由于先釋放紙帶，后接通電源造成的.這樣，第1個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙帶不能選.②用驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣紙帶上打出的第1、2兩點(diǎn)間的距離是否為2mm就無關(guān)緊要了，所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用.57(3)選紙帶：分兩種情況說明13(4)數(shù)據(jù)處理：在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、2、3…用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3…利用公式計(jì)算出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…的瞬時(shí)速度v1、v2、v3…58(4)數(shù)據(jù)處理：在起始點(diǎn)標(biāo)上0，在以后各點(diǎn)依次標(biāo)上1、25.注意事項(xiàng)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙帶限位孔調(diào)整在豎直方向，以減小摩擦阻力.(2)應(yīng)選用

的重物，增大

可使阻力的影響相對(duì)減小，增大

可以減小體積，可使空氣阻力減小.質(zhì)量和密度較大重力密度595.注意事項(xiàng)質(zhì)量和密度較大重力密度15(3)實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再松開紙帶.(4)測(cè)量下落高度時(shí)，為了減小測(cè)量值h的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)

一些，紙帶也不宜過長(zhǎng)，有效長(zhǎng)度可在60cm~80cm之間.(5)不需測(cè)出物體質(zhì)量，只需驗(yàn)證．即可.遠(yuǎn)60(3)實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，待接通電(6)速度不能用vn=gtn或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為g，機(jī)械能當(dāng)然守恒，即相當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，況且用vn=gtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大，可能會(huì)得出機(jī)械能增加的結(jié)論，而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?，機(jī)械能應(yīng)該減小，所以速度應(yīng)從紙帶上直接測(cè)量計(jì)算.同樣的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測(cè)量，而不能用．或計(jì)算得到.61(6)速度不能用vn=gtn或計(jì)算，因?yàn)橹灰J(rèn)為加速6.誤差分析(1)本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍

重力勢(shì)能的減少量ΔEp,即ΔEk＜ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差.改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力.小于626.誤差分析小于18(2)本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差.減小誤差的辦法是測(cè)下落距離時(shí)都從0點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完.或者多次測(cè)量取平均值來減小誤差.63(2)本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差.減小誤(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差①由于交流電周期的變化，引起打點(diǎn)時(shí)間間隔變化而產(chǎn)生誤差；②讀數(shù)點(diǎn)選擇不好，振動(dòng)片振動(dòng)不均勻，紙帶放置方法不正確引起摩擦，均可造成實(shí)驗(yàn)誤差.64(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差20“探究動(dòng)能改變量與合外力做功關(guān)系”探究方法的拓展在“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)中，某探究小組同學(xué)設(shè)計(jì)了相關(guān)方案并選擇了如圖5-5-3所示的器材，讓小車在橡皮條的作用下彈出后沿木板滑行，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz,試分析：65“探究動(dòng)能改變量與合外力做功關(guān)系”探究方法的拓展21圖5-5-366圖5-5-322圖5-5-467圖5-5-423(1)為了消除摩擦力的影響，應(yīng)該采取的措施是

；(2)當(dāng)他們分別用同樣的橡皮條1雙、2雙、3雙……并起來分別進(jìn)行第一次、第二次、第三次……實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉伸的長(zhǎng)度保持一致，將第一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條對(duì)小車做的功記為W.因橡皮條對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，如圖5-5-4所示為四次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶.試根據(jù)以上信息完成表格內(nèi)容的填寫.68(1)為了消除摩擦力的影響，應(yīng)該采取的措施是(3)從表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：

.實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234橡皮條對(duì)小車做的功小車速度大小v/m·s-1速度的平方v2/m2·s-269(3)從表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：

(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，它很好地避開了測(cè)量物體受力的麻煩，不需要測(cè)量和計(jì)算每次橡皮條對(duì)物體做的功，只要確定各次做功是第一次做功的多少倍就可以了，因?yàn)槊侩p橡皮條的形變都是一樣的，因此每雙橡皮條對(duì)物體做的功都是一樣的.在得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的時(shí)候，只需要得出合外力做功與物體動(dòng)能改變量之間的比例關(guān)系即可.70(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，它很好地避開了測(cè)量物體受力(2)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，在處理紙帶的時(shí)候要注意，物體開始的時(shí)候做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮條恢復(fù)原長(zhǎng)以后，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，所以要在紙帶上選用那些間距較大且相對(duì)均勻的點(diǎn)來確定小車速度.71(2)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，采用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，在答案：(1)將木板固定，有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，給小車一個(gè)初速度，連著紙帶的小車可以在木板上勻速下滑.(此時(shí)小車所受到的阻力與小車重力沿斜面向下的分力平衡)這樣做的目的是使得物體不受摩擦力的影響，橡皮條對(duì)物體做的功就等于合外力對(duì)物體做的功.72答案：(1)將木板固定，有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，給小車一(2)對(duì)表格補(bǔ)充填寫如下：(3)橡皮條對(duì)小車做的功與小車獲得速度的平方之比不變.實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234橡皮條對(duì)小車做的功Ｗ2W3W4W小車速度大小v/m·s-11.001.421.732.00速度的平方v2/m2·s-21.02.03.04.073(2)對(duì)表格補(bǔ)充填寫如下：(3)橡皮條對(duì)小車做的功與小車獲得為了探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，查資料得知，彈簧的彈性勢(shì)能Ep=kx2，其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是彈簧長(zhǎng)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(已知質(zhì)量為m)運(yùn)動(dòng)來探究這一問題.為了研究方便，把小球O放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)，讓小鐵球O在彈力作用下運(yùn)動(dòng)，即只有彈簧推力做功.74為了探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，查資該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖5-5-5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O，靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d.圖5-5-575該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：首先進(jìn)行如圖5-5-5甲所示的實(shí)驗(yàn)：將輕在此步驟中，目的是要確定物理量

.用m、d、g表示.接著進(jìn)行如圖5-5-5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O壓縮，測(cè)得壓縮量為x，釋放彈簧后，小鐵球O被推出去，從高為h的水平桌面上拋出，小鐵球O在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng).76在此步驟中，目的是要確定物理量.用m、d、g表示.接小鐵球O的初動(dòng)能Ek1=

.小鐵球O的末動(dòng)能Ek2=

.(用m、h、L、g表示)彈簧對(duì)小鐵球O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.77小鐵球O的初動(dòng)能Ek1=.33該題也是探究做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，但是在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了變化和創(chuàng)新，主要考查了靈活應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力．在圖甲所示的步驟中，目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k.由平衡條件得：mg=kd即k=mg/d.78該題也是探究做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，但是在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上7935“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置的遷移運(yùn)用圖5-5-6在利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中：80“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)