《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復習 第5章第5課時 實驗：探究動能定理課件 魯科

第五課時實驗：探究動能定理1．探究恒力做功與物體動能的變化關系，掌握實驗方法，實驗操作技巧，以及實驗數(shù)據(jù)處理方法．2．通過實驗體會實驗探究的思路和科學探究方法．一、實驗原理探究恒力做功與物體動能改變的關系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同的功時物體動能的變化，從而得到恒力做功與物體動能改變的關系．二、實驗器材附有定滑輪的長木板，薄木塊，小車，細線，砝碼，打點計時器，低壓交流電源、導線、天平(帶一套砝碼)，毫米刻度尺、紙帶及復寫紙等．三、實驗步驟1．用天平測出小車質(zhì)量m，并記錄．2．按圖安裝實驗器材，不加砝碼，調(diào)整定滑輪的高度，使細線與木板平行．3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并反復移動其位置，直到小車在斜面上勻速運動為止．4．加砝碼(要使小車的質(zhì)量遠大于砝碼的質(zhì)量)，把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器，接通電源放開小車，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，取下紙帶并標記使用的砝碼質(zhì)量．5．重復步驟4，打2～3條紙帶．6．選一條點跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù)．計數(shù)點位移s/m功W/J速度v1/m·s－1速度v2/m·s－1動能的變化ΔEk/J123457．將實驗數(shù)據(jù)填在下表中，小車質(zhì)量m＝______kg，砝碼質(zhì)量m0＝______kg，細線拉力F＝m0g＝______N.8.結(jié)論：恒力所做的功跟動能變化量之間的關系是恒力所做的功等于物體動能的變化．四、注意事項1．砝碼的總質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量．2．平衡摩擦力時，不要加砝碼，但應連著紙帶且接通電源．3．小車所受的阻力f應包括小車受的摩擦力和打點計時器對小車后所拖紙帶的摩擦力．4．小車應靠近打點計時器，并且要先接通電源再放手．五、誤差分析1．實驗的系統(tǒng)誤差是細線對小車的拉力小于砝碼的總重力．2．平衡摩擦力不徹底或平衡過了也造成誤差．3．利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差．實驗原理和步驟的考查【例1】(2011年福建福州模擬)某探究學習小組的同學利用學校實驗室的器材探究動能定理，他們組裝了一套如圖(甲)所示的裝置，另外他們還找到打點計時器所用的學生電源一臺、天平、刻度尺、導線、復寫線、紙帶、小砂桶和砂子若干．當小車連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上小砂桶．(1)某同學的實驗步驟如下：用天平稱量小車的質(zhì)量m0和砂與小砂桶的總質(zhì)量m.讓砂桶帶動小車加速運動，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，算出這兩點的速度v1與v2.(ⅰ)本實驗裝置圖(準備放開小車時刻)中有什么缺點或錯誤？(ⅱ)要完成本實驗，還缺哪些重要實驗步驟？(ⅲ)本實驗認為小車所受合外力等于砂和砂桶重力，則應控制的實驗條件是什么？(2)在實驗驗操作作正確確的前前提下下，若若挑選選的一一條點點跡清清晰的的紙帶帶如圖圖(乙)所示，，已知知相鄰鄰兩個個點間間的時時間間間隔為為T，從從A點到到B、C、D、E、F點的的距距離離依依次次為為s1、s2、s3、s4、s5(圖中中未未標標s3、s4、s5)，則則由由此此可可求求得得紙紙帶帶上上由由B點到到E點所所對對應應過過程程中中，，合合外外力力對對小小車車所所做做的的功功W＝________；該該小小車車動動能能改改變變量量的的表表達達式式為為ΔEk＝________(結(jié)果果用用題題中中已已知知物物理理量量的的符符號號表表示示)；若若滿滿足足________，則則動動能能定定理理得得證證．．熟練練掌掌握握本本實實驗驗的的目目的的和和實實驗驗設設計計的的思思路路，，才才能能正正確確掌掌握握實實驗驗的的原原理理和和步步驟驟．．對實實驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的分分析析處處理理【例2】】某實實驗驗小小組組采采用用如如圖圖(甲)所示示的的裝裝置置探探究究“動能能定定理理”，圖圖(甲)中小小車車中中可可放放置置砝砝碼碼，，實實驗驗中中，，小小車車碰碰到到制制動動裝裝置置時時，，鉤鉤碼碼尚尚未未到到達達地地面面，，打打點點計計時時器器工工作作頻頻率率為為50Hz.測量點s/cmv/(m·s－1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60(1)如圖圖(乙)是鉤鉤碼碼質(zhì)質(zhì)量量為為0.03kg，砝砝碼碼質(zhì)質(zhì)量量為為0.02kg時得得到到的的一一條條紙紙帶帶，，在在紙紙帶帶上上選選擇擇計計數(shù)數(shù)始始點點O及A、B、C、D和E五個個計計數(shù)數(shù)點點，，可可獲獲得得各各計計數(shù)數(shù)點點到到O的距距離離s及對對應應時時刻刻小小車車的的瞬瞬時時速速度度v，請請將將C點的的測測量量結(jié)結(jié)果果填填在在表表中中的的相相應應位位置置．．紙帶帶的的測測量量結(jié)結(jié)果果(2)在小小車車的的運運動動過過程程中中，，對對于于鉤鉤碼碼、、砝砝碼碼和和小小車車組組成成的的系系統(tǒng)統(tǒng)，，__________做正正功功，，__________做負負功功．．(3)實驗驗小小組組根根據(jù)據(jù)實實驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)繪繪出出了了圖圖(丙)中的的圖圖線線(其中中Δv2＝v2－v)，根根據(jù)據(jù)圖圖線線可可獲獲得得的的結(jié)結(jié)論論是是___________________________________________________________________________________________________.要驗證“動能定理”，還需測量的物理量是摩擦力和__________．答案：(1)5.100.49(2)重力(鉤碼的重重力(3)Δv2∝s(速度的平方的變化與位移成正比)小車的質(zhì)量驗證動能能定理的的實驗中中，關鍵鍵是速度度計算、、質(zhì)量、、位移的的測量，，圖象法法分析比比較直觀觀、誤差差較小，，是數(shù)據(jù)據(jù)處理的的常用方方法．創(chuàng)新實驗驗【例3】(2011年廣東省省聯(lián)考)測量滑塊塊在運動動過程中中所受的的合外力力是“探究動能能定理”實驗要解解決的一一個重要要問題．．為此，，某同學學設計了了如下實實驗方案案：A．實驗裝裝置如圖圖(甲)所示，一一端系在在滑塊上上的細繩繩通過轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸光滑滑的輕質(zhì)質(zhì)滑輪掛掛上鉤碼碼，用墊墊塊將長長木板固固定有定定滑輪的的一端墊墊起．調(diào)調(diào)整長木木板的傾傾角，直直至輕推推滑塊后后，滑塊塊沿長木木板向下下做勻速速直線運運動；B．保持長長木板的的傾角不不變，取取下細繩繩和鉤碼碼，讓滑滑塊沿長長木板向向下做勻勻加速直直線運動動．請回答下下列問題題：(1)滑塊做勻勻速直線線運動時時，打點點計時器器在紙帶帶上所打打出點的的分布應應該是________；(2)滑塊在勻勻加速下下滑過程程中所受受的合外外力大小小等于________________________；(3)該同學在在一條比比較理想想的紙帶帶上，從從點跡清清楚的某某點開始始記為O點，順次次選取5個點，分分別測量量這5個點到O之間的距距離，并并計算出出它們與與O點之間的的速度平平方差：：Δv2(Δv2＝v2－v)，填入下下表：點跡s/cmΔv2/(m/s)20//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23以Δv2為縱坐標標，以s為橫坐標標在方格格紙中作作出Δv2s圖象．若若測出滑滑塊質(zhì)量量為0.2kg，結(jié)合圖圖象可求求得滑塊塊所受合合外力的的大小為為________N.答案：(1)間距均勻勻(或等間距距)(2)鉤碼的重重力大小小(3)0.25考點：【例題】(基礎題)(2011年陜西模擬)某探究學習小組的同學欲驗證“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及學生電源、導線、復寫紙、紙帶、滑塊、細砂．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小砂桶時，釋放小砂桶，滑塊處于靜止狀態(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：(1)你認為還還需要的的實驗器器材有___________________________________________．(2)實驗時為為了保證證滑塊受受到的合合力與砂砂和砂桶桶的總重重力大小小基本相相等，砂砂和砂桶桶的總質(zhì)質(zhì)量應滿滿足的實實驗條件件是________，實驗驗時首首先要要做的的步驟驟是____________________________．(3)在(2)的基礎礎上，，某同同學用用天平平稱量量滑塊塊的質(zhì)質(zhì)量為為M.往砂桶桶中裝裝入適適量的的細砂砂，用用天平平稱出出此時時砂和和砂桶桶的總總質(zhì)量量為m.【測控導導航】考點題號1.實驗器材12.實驗原理2、33.數(shù)據(jù)處理41.在探究恒力力做功與物物體的動能能改變量的的關系的實實驗中備有有下列器材材：A．打點計時時器；B.天平；C.秒表；D．低壓交流流電源；E.電池；F.紙帶；G.細線、砝H．薄木板．(1)其中多余的器材是________(填字母代號)，缺少的器材是________．(2)測量時間的工具是________；測量質(zhì)量的工具是________________________．解析：(1)計算小車的速度是根據(jù)打點計時器所打點的紙帶，故不需秒表，電磁打點計時器使用低壓交流電源，故不需電池，紙帶上的數(shù)據(jù)需用刻度尺測量，故缺刻度尺．(2)打點計時器是測時間的工具，天平是測質(zhì)量的工具．答案：(1)C、E刻度尺(2)打點計時器天平2．(1)在“探究恒力做做功與動能能改變的關關系”實驗中，某某同學采用用如圖(甲)所示的裝置置進行實驗驗，他想用用鉤碼的重重力表示小小車受到的的合外力，，為了減小小這種做法法帶來的實實驗誤差，，你認為在在實驗中應應該采取的的兩項必要要措施是：：a．_______________________________________________________________________.b．_______________________________________________________________________.(2)如圖(乙)所示是某次次實驗中得得到的一條條紙帶，其其中A、B、C、D、E、F是計數(shù)點，相相鄰計數(shù)點間間的時間間隔隔為T，距離如圖(乙)所示．則打C點時小車的速速度表達式為為(用題中所給物物理量表示)__________；要驗證合外外力的功與動動能變化間的的關系，除位位移、速度外外，還要測出出的物理量有有______________________________________．3．為了探究恒恒力作用時的的動能定理，，某同學做了了如下實驗，，他讓滑塊在在某一水平面面上滑行，利利用速度采集集器獲取其初初速度v，并測量出不不同初速度的的最大滑行距距離s，得到下表所所示幾組數(shù)據(jù)據(jù)：數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49s/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同學根據(jù)表表中數(shù)據(jù)，作作出sv圖象如圖(甲)所示．觀察該該圖象，該同同學作出如下下推理：根據(jù)據(jù)sv圖象大致是一一條拋物線，，可以猜想，，s可能與v2成正比．請在在圖(乙)所示坐標紙上上選擇適當?shù)牡淖鴺溯S作出出圖線驗證該該同學的猜想想．(2)根據(jù)你所作的的圖象，你認認為滑塊滑行行的最大距離離s與滑塊初速度度平方v2的關系是____________________．4．某同學在“探究動能定理理”的實驗中，設設計了如圖(甲)所示的裝