必修實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理

必修實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一知識(shí)要點(diǎn)歸納實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系．2．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系．第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)原理1．不是直接測(cè)量對(duì)小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車做功W、2W、3W、….第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出．這樣，進(jìn)行若干次測(cè)量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)．第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一3．以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出W－v曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系．第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)器材小車(前面帶小鉤)、100g～200g砝碼、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、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條相同規(guī)格的橡皮筋、刻度尺．第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖5－5－1所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好．同時(shí)平衡摩擦力．圖5－5－1過程分析導(dǎo)引第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．先用一條橡皮筋做實(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)小車做功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格．3．用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格．第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4．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.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9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)分析第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－2(2)數(shù)據(jù)記錄：把計(jì)算出的速度填入上表中并算出v2值．第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)數(shù)據(jù)處理：在坐標(biāo)紙上(如圖5－5－3)畫出W－v和W－v2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)．第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－3第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系W∝v2.第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一誤差分析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．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差．第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一3．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．第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一注意事項(xiàng)1．平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車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勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角．第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，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18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)中物體運(yùn)動(dòng)速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方便快捷且誤差較?。恍≤囀艿降耐饬σ部梢杂美鞲衅鞑杉员阌谥苯佑?jì)算出合外力做功的大?。涣硗饪梢园验L木板換成氣墊導(dǎo)軌，省略平衡摩擦力的操作步驟，達(dá)到簡化實(shí)驗(yàn)過程的目的．第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)典例探究實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析例1探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5－5－4所示，實(shí)驗(yàn)主要過程如下：第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－4第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W…；(2)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3…；(3)作出W－v草圖；第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一A.本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、…所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致.當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功為W，用2條、3條…橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W…第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一B．小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ嚎梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜C．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因可能是沒有使木板傾斜或傾角太小第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一【解析】放開小車之后，小車在橡皮筋的作用下開始加速運(yùn)動(dòng)，等到橡皮筋與小車分離之后，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)．本實(shí)驗(yàn)中測(cè)的速度是小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度，而不是整個(gè)過程的平均速度，因此研究紙帶上打下的點(diǎn)一定是那些均勻分布的點(diǎn)．【答案】

D第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理例2某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”．如圖5－5－5所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒?8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一平桌面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小，小車中可以放置砝碼．第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－5第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①測(cè)量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一②將小車停在C點(diǎn)，________，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度；③在小車中增加砝碼，或________，重復(fù)②的操作．第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)根據(jù)下表，請(qǐng)?jiān)趫D5－5－6中的方格紙上作出ΔE－W圖線．第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一次數(shù)M/kgΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43數(shù)據(jù)記錄表第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－6第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一【答案】

(1)小車接通電源后釋放小車改變鉤碼數(shù)量(2)0.600

0.610

(3)如圖5－5－7圖5－5－7第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新例3第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一感器(用來測(cè)量物體每次通過Q點(diǎn)的速度)．在剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)提出，不需要測(cè)出物體質(zhì)量，只要測(cè)出物體從初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的示數(shù)就行了，大家經(jīng)過討論采納了該同學(xué)的建議．第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一圖5－5－8第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(1)本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量物體質(zhì)量的理由是什么？(2)讓物體分別從不同高度無初速度釋放，測(cè)出物體從初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…,讀出物體每次通過速度傳感器Q的速度v1、v2、v3、v4…，并繪制了如圖乙所示第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一的L－v圖象．根據(jù)繪制出的L－v圖象，若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)該作出(

)第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(3)本實(shí)驗(yàn)中,木板與物體間摩擦力的大小會(huì)不會(huì)影響探究出的結(jié)果？第45頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一(2)由于題圖乙是關(guān)于“L－v”的圖象,該圖象為曲線，不便于直觀地看出L和v的變化關(guān)系，所以下一步應(yīng)作出“L－v2”圖象，應(yīng)選A.第46頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一