第五章實(shí)驗(yàn)五探究動能定理

1、實(shí)驗(yàn)理論必備,第五章,課下知能提升,實(shí)驗(yàn)五,命題熱點(diǎn)例析,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)探究外力對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，鏈輪總結(jié)出做功與物體速度 平方的正比關(guān)系。,二、實(shí)驗(yàn)原理 (1)不是直接測量對小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù) 確定對小車做功W、2W、3W。 (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)時器測出，也可以用其他方法測出。這樣，進(jìn)行若 干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)。 (3)以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為 橫坐標(biāo)，作出Wv曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。,三、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶

2、小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時器不用學(xué)生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺。,四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按如圖實(shí)51所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時平衡摩 擦力。 圖實(shí)51,(2)先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出小 車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為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，這樣橡皮筋對小車做的功為W2，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。 (4)用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和 速度，記入表格。,(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)

3、據(jù)記錄,(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 觀察法：當(dāng)不銹鋼軟管橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律。 圖像法：在坐標(biāo)紙上(圖實(shí)53)畫出Wv或Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)。,圖實(shí)53,(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖像可知做功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2。,六、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，找到木板一個合適的傾角。,(2)測小車速度時，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)動狀態(tài)的。 (3)橡

4、皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對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。,七、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傾角過大。 (3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來 誤差。,例1某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn) 證動能定理，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了 一套如圖實(shí)54所示的裝置，另 圖實(shí)54 外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于

5、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)。,(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_。 (2)實(shí)驗(yàn)時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，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m。讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動。用打點(diǎn)計(jì)時器記錄其運(yùn)動情況，在打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1v2)。則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_。(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到的物理量),例2某同學(xué)用如圖實(shí)55所示的實(shí)驗(yàn)裝置探

6、究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系。圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔，它們均置于水平的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦。實(shí)驗(yàn)時，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。,圖實(shí)55,(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn) 開始記為O點(diǎn)，順次選取5個點(diǎn)，分別測量這5個點(diǎn)到O之間的距離，并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差v2(v2v2v02)，填入下表：,請以v2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)，在圖實(shí)56的方格紙中作出v2x圖像。若測出小車質(zhì)量為0.2 kg，結(jié)合圖像可求得小車所受合外力的大小為_N。 圖實(shí)56,(2)若該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計(jì) 讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍，你認(rèn)為主要原因是_，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是_。,解析(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在v2x坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用直線連接各點(diǎn)，如圖所示。,(2)當(dāng)小車受到向左的阻力Ff時，小車的合外力F合FCFfFC，如果使導(dǎo)