2017-2018學年高中物理 第2章 能的轉化與守恒 第1節(jié) 動能的改變教學案 魯科版必修2

1、第一課實驗：探討恒力日與動能變化的關系。一、實驗目的1.通過實驗探索力，球對物體的速度變化有關系。理解探索過程和使用的方法。二、實驗原理1.鉤子的拉力改變了小車的速度。也就是說，小車的動能變了。2.胡克對于小車的牽引力，如果能求出小車動能的變化量，小車運動的變位，鉤子對小車的拉力(接近鉤弦的重力)，就能研究W=FS和 EK之間的關系。三、實驗設備長木板(一端附有滑輪)、打點計時器、幾根掛鉤代碼、小車、膠帶、復印紙、標尺、細線。四、實驗階段1.如圖211所示，安裝實驗儀器，調整滑輪的高度，使細線與長木板平行。圖2112.將打點計時器固定在長木板上，紙帶的一端固定在小車后面，另一端通過打點計時器。

2、改變木板的傾斜度，使小車的重力沿著傾斜的木板方向的分力平衡小車和紙帶所受到的摩擦力，使小車進行勻速直線運動。3.用細線將木板的小車通過固定皮帶輪與懸掛的鉤子連接起來。打開電源，放一輛小車，小車拖著紙帶移動，打了計時器，就在紙帶上放了一系列的點。更換磁帶，重復實驗。選擇清晰的磁帶進行數(shù)據(jù)分析。五、數(shù)據(jù)處理1.尋找動能變化量 EK:小車在細善意拉動作用下均勻地加速直線運動，選擇紙帶適當?shù)?點A，B作為超狀態(tài)和結束狀態(tài)，計算均勻變速直線運動特性V=a，B 2點的瞬時速度vA，vB，求出物體動能的變化量。 EK=MV B2-MV A2。2.解決外力的工作：牙齒過程中的細善意張力作用于小汽車，因為鉤質量

3、小，所以可以認為小汽車的拉力F的大小等于鉤加速所需外力的大小。用標尺測量a，B之間的距離S，可以知道拉的操作W=MGS。3.AC論證：通過表格中的數(shù)據(jù)比較W=FS和MVB2-MVA2的值，您可以看到在誤差容差范圍內的結果相同。換句話說，W=MVB2-MVA2表明外力對物體的作用等于物體動能的變化。變量。六、錯誤分析和注意事項1.在牙齒實驗中，物體必須從靜止開始運動，因此要準確地選擇O點位置，選擇第一點清晰的磁帶，其他點的位置要盡量遠離O點。2.牙齒實驗的誤差主要來自張力比鉤代碼略小的重力、摩擦力的完全平衡是不可能的、起點O的速度不等于0牙齒、測量誤差等。3.實驗中不可避免地要受到摩擦力的作用。

4、摩擦對小車有負面作用。我們研究牽引力工作與物體動能變化的關系，要努力消除摩擦力的影響?？梢圆捎酶咧文景逡欢说姆椒ā８咧文景宓囊欢?，重力平衡傾斜方向的分力和摩擦力，就可以消除摩擦力的影響。4.把小車的加速度最小化。因為鉤子拉動小車加速運動時，鉤子處于失重狀態(tài)，小車受到的拉力比鉤子的重力大。要減少牙齒系統(tǒng)誤差，必須將小車的加速度最小化。也就是說，實驗中需要滿足鉤子的質量要比小車的質量小得多。正如力分析和牛頓第二定律所示，f=ma，mg-f=ma，f=f，聯(lián)集f=。比m牙齒m大很多的時候，有F如果掛鉤質量太大，與小車的質量相似，F(xiàn)mg認為F=MG的誤差很大。例1在“探索恒力工作與物體動能變化關系

5、的實驗”中。圖212(1)一名學生的實驗設計方案如圖212所示，牙齒實驗表示小汽車在鉤重力下受到的合外力，實驗在設置了正確的操作規(guī)范的情況下進行(平衡摩擦力)，并且需要滿足的條件如下：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)實驗中，除了變位、速度外，還需要測量的物理量是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

6、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)在上述實驗中，打點計時器使用的交流頻率為50 Hz。某學生平衡摩擦力時產(chǎn)生的一段紙帶，如圖213所示，小車以固定速度運動時的速度大小為_ _ _ _m/s。(計算結果保留3位有效數(shù)字。）圖213解釋 (1)實驗時，要保證小車的質量遠遠大于鉤子的質量。因為當小車的質量遠遠大于掛鉤質量時，可以認為小車的拉力F的大小等于掛鉤重力。(2)小車用細繩子穿過滑輪和鉤連接，使小車在鉤的拉下從木板開始的均勻加速運動，通過紙帶信息測量鉤子脫落的高度(小車的變位)和小車的相應速

7、度，計算拉的工作和小車的動能，并進行比較分析，得到牽引力工作和小車的動能變化之間的關系。需要牽引力的氣力和動能也要測量鉤子和小車的質量。(3)小車先速度，等速度運動，等速度運動的速度可以從DE段獲得。V=m/s=1.40m/s。回答 (1)掛鉤的質量遠低于汽車的質量。(2)掛鉤代碼和手推車的質量(3)1.40例2一個實驗組利用張力傳感器和速度傳感器探討了阻力運行與動能變化的關系。如圖214所示，將拉動傳感器固定在小車上，用不能伸展的細線通過固定皮帶輪連接到掛鉤代碼上，使用拉動傳感器記錄小車拉動的大小。在水平桌上50.0厘米外的A，B 2點分別安裝速度傳感器，記錄汽車通過A，B點時的速度大小。小

8、車可以放秤砣。圖214(1)實驗的主要步驟如下：測量_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和張力傳感器的總質量m1；將細善意一端固定在拉動傳感器上，另一端通過固定皮帶輪連接到掛鉤代碼。正確連接所需的電路。 C點，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _將重量添加到茶中，或重復_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)下表是他們測量的數(shù)據(jù)集，其中M是M1和小車重量質量的總和。| V2

9、2-V12 |是兩個速度傳感器記錄速度的二分法的絕對值，因此出動能量的變化量EK，F(xiàn)是拉力傳感器的牽引力，W是A，B之間F的工作。表格內的 ek3=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _，w3=_ _ _ _ _ _）數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kg| v22-V12 |/(ms-1) 2 ek/jF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40Ek31.22W341.002.401.202.421.2151.002.841.422.861.43(3)根據(jù)表格，請在圖215的格子紙上制作Ek

10、W圖形。圖215分析 (1)實驗的研究對象是小型車(包括重量和拉力傳感器)，因此必須測量小型車和拉力傳感器的質量(重量質量已知)。為了穩(wěn)定運營小型車，小型車最好被停擺釋放。重復實驗，可以增加或減少秤錘的數(shù)量，從而改變研究對象的質量。(2)從表中的數(shù)據(jù)可以得到什么： ek3=m (v22-V12)=0.600j，W3=f3s=1.220.500j=0.610j。(3) EKW線是通過原點的斜線?；卮?(1)從小茶從停止開始松開，減輕重量(2)0.600 J 0.610 J(3) ek-w圖線如圖所示。1.在“探究阻力日與動能變化的關系”的實驗中，在小車運動中可能會受到阻力作用。這么小的車沿著木板

11、滑動的過程中，細線除了做那件事外還有阻力，會給實驗帶來誤差。我們在實驗中想到的方法是使木板稍微傾斜。對于木板的傾斜程度，正確的說法如下()木板稍微傾斜就行，沒有嚴格的要求。木板的傾角理論上應符合以下條件：重力沿斜面的分力必須等于小車受到的分力。抵抗。如果小車能在傾斜的木板上以一定的速度運動，木板的傾斜程度就符合要求。事實上木板不傾斜，問題也不大。因為實驗總是有誤差。A. B. C.d .分析：選擇B具有兩個茄子標準，以確保木板符合實驗要求。(1)小車的重力沿斜面作用的力必須等于小車自由運動所施加的阻力。(2)小車可以在木板上進行勻速直線運動。因此，b是正確的。2.某同學在“探索恒力日和動能變化

12、的關系”的實驗中獲得了W，V，v2的數(shù)據(jù)，請?zhí)幚硌例X數(shù)據(jù)，確認W和V之間的關系。V/(ms-1)00.801.101.281.531.761.89V2/(m2s-2)00.641.211.642.343.103.57W/J0W02W03W04W05W06W0解決方案：創(chuàng)建Wv圖像，如圖A所示，使用W作為縱坐標，V作為橫坐標。以w為縱坐標，v2為橫坐標，創(chuàng)建如圖B所示的Wv2圖像。結論：圖像中可見的Wv2，即力對物體執(zhí)行的操作與物體速度的二次平方成正比。答案：請參閱解決3.科學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學探索，科學探索可以分為理論探索和實驗探索。接下來，我們找到科學家的研究足跡，用兩種茄子方法來探討抗力

13、工作和物體動能變化之間的關系。(1)理論探索：根據(jù)牛頓的運動規(guī)律和相關運動學公式，在一定合力的作用下，推導出作用和物體動能變化之間的關系。(2)實驗探索：一個學生的實驗方案如圖216甲所示，他想用鉤子的重力來表達小車受到的合力。為了減少這種方法引起的實驗誤差，實驗中必須采取的兩種茄子措施如下。圖216A._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _B._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2如圖B所示，是從一個實驗中得到的磁帶。其中A

14、、B、C、D、E和F是計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T。距離是指在擊中c點時，小型車的速度_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；要驗證外力作用和動能變化之間的關系，除了變位、速度外，還需要測量的物理量是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _解決方案：(1)牛頓第二定律f=ma，運動公式v22-V12=2as，功能定義的w和=f和s，w和=mv22-mv12。(2) a .平衡摩擦；B.鉤子的重力比汽車的總重力小得多。VC=；鉤的重力和小車的總

15、質量。答案：請參閱解決4.在“探索抗力工作與動能變化的關系”實驗中(圖217所示的裝置)。圖217(1)以下哪一項是正確的？(？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(填充選項前的字母)A.平衡摩擦力的時候，必須通過細線在小車上掛鉤B.要減少系統(tǒng)錯誤，掛鉤質量必須遠遠大于汽車質量C.實驗時要把小車靠近打點計時器，從靜止中釋放。(2)圖218是實驗獲得的磁帶的一部分，選擇O、A、B、C計數(shù)點，已知用于打點計時器的交流頻率為50 Hz，按下B點時汽車的瞬時速度大小為_ _ _ _ _ _ _ M/。圖218分析：(1)平衡摩擦力時，不必在小車上掛鉤。選項A無效。要減少系統(tǒng)錯誤，必須將掛鉤

16、質量大大低于汽車質量，減少選項B錯誤。實驗時，必須將小車靠近打點計時器，從靜止中釋放，選項C必須正確。(2)如磁帶所示，B點的瞬時速度為VB=AC=M/S=0.653M/S。答案：(1)C (2)0.6535.一名學生將帶滑輪的長木板平放在實驗臺上，將細繩的一端綁在小車上，另一端繞過固定滑輪，掛上適當?shù)你^子，使小車在鉤子的牽引下運動，定量地探討了繩子的牽引力和小車的動能變化之間的關系。另外，他還準備了計時器附帶的電源、電線、復寫紙、錄音帶、小木塊等。組裝的實驗裝置如圖219所示。圖219(1)完成牙齒實驗所需的實驗設備有哪些_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

17、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)實驗開始時，他先在木板上調節(jié)固定皮帶輪的高度，使小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是要填寫以下哪一項_ _ _ _ _ _ _ _ _ _(字符代碼填充):A.運動中避免汽車抖動。B.打點計時器能清晰地顯示在紙帶上打的痕跡C.可以保證汽車最終實現(xiàn)均勻的直線運動。D.平衡摩擦力后，細繩的張力可以等于小車的合力(3)平衡摩擦力后，他用多個鉤子牽引小車，小車移動得太快，突出的紙帶數(shù)少，很難選擇合適的點來計算小車的速

18、度。請使用牙齒實驗中的設備提出解決方案，以確保掛鉤代碼數(shù)量不變：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(4)他把鉤重力所做的工作作為細繩的牽引力，經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)牽引力總是大于小車的動能增加?？赡苁且韵氯我辉驅е碌腳 _ _ _ _ _ _ _ _ _(字符代碼填充):A.打開電源，釋放了小車B.汽車松開得太靠近打點計時器C.阻力未能沿木板方向完全平衡汽車重力的分力。D.鉤弦執(zhí)行均勻的加速運動，鉤弦重力大于細繩張力。解釋：(1)實驗需要刻