高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第5講 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理課件 新人教版

第五章第五章 機(jī)械能機(jī)械能第五講實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理第五講實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系2通過(guò)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)系二、實(shí)驗(yàn)原理1不是直接測(cè)量對(duì)小車(chē)做功，而是通過(guò)改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車(chē)做功W、2W、3W.2由于橡皮筋做功而使小車(chē)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)3以橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為縱坐標(biāo)，小車(chē)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(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)獲得的速度的定量關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)器材小車(chē)(前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長(zhǎng)木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)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)、56條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺四、實(shí)驗(yàn)步驟1按如圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力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(chē)獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)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(zhǎng)度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W2，測(cè)出小車(chē)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(cè)出功和速度，記入表格2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/m時(shí)間時(shí)間t/s速度速度v(ms1)速度平方速度平方v2(m2s2)3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析觀察法：當(dāng)橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時(shí)，觀察小車(chē)的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律圖象法：在坐標(biāo)紙上(如圖)畫(huà)出Wv或Wv2圖線(“W”以一根象皮筋做的功為單位)4實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象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(chē)重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車(chē)，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(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角2測(cè)小車(chē)速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對(duì)小車(chē)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(chē)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(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)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(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，當(dāng)小車(chē)在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W0.當(dāng)用4條、6條、8條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為2W0、3W0、4W0，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車(chē)獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出實(shí)驗(yàn)原理及操作實(shí)驗(yàn)原理及操作 圖圖1 (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為46 VB實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等C每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車(chē)從同一位置由靜止彈出D利用每次測(cè)出的小車(chē)最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系(2)圖2給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm.已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車(chē)獲得的最大速度vm_m/s.圖圖2 答案：答案：(1)CD(2)0.82 某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車(chē)動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系圖中A為小車(chē)，連接在小車(chē)后面的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上，C為彈簧測(cè)力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開(kāi)小車(chē)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析 甲甲 (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(kāi)始記為0點(diǎn)，順次選取5個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)量這5個(gè)點(diǎn)到0之間的距離，并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差v2(v2v2v)，填入下表：點(diǎn)跡點(diǎn)跡x/cmv2/(m2s2)0/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23請(qǐng)以v2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)在圖乙方格紙中作出v2x圖象若測(cè)出小車(chē)質(zhì)量為0.2 kg，結(jié)合圖象可求得小車(chē)所受的合外力的大小為_(kāi)N.(2)若該同學(xué)通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車(chē)所受合外力小于測(cè)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)測(cè)力計(jì)測(cè)的是細(xì)繩的拉力，小車(chē)還受到水平向左的摩擦力，因此小車(chē)受的合力小于測(cè)力計(jì)的讀數(shù)在木板左端墊上一個(gè)小木塊，使左端稍微高一點(diǎn)，以平衡摩擦力答案：(1)圖象見(jiàn)解析0.25(2)小車(chē)滑行時(shí)所受摩擦阻力較大使木板傾斜一定的角度以平衡摩擦力在追尋科學(xué)家研究足跡的過(guò)程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系，采用了如圖甲所示的“探究物體加速度與物體質(zhì)量、受力之間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是_和_(2)如圖乙所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離已在圖中標(biāo)出，測(cè)出滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m.從打B點(diǎn)到打E點(diǎn)的過(guò)程中，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，該同學(xué)應(yīng)該尋找_和_之間的數(shù)值關(guān)系(用題中和圖中的物理量符號(hào)表示)