浙江省高考物理總復習 第5章 實驗五探究功與速度變化的關系課件 大綱人教版

實驗五探究功與速度變化的關系實驗五探究功與速度變化的關系過程分析導引過程分析導引實驗典例精析實驗典例精析知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練實實驗驗五五探探究究功功與與速速度度變變化化的的關關系系知識要點歸納知識要點歸納知識要點歸納知識要點歸納實驗目的實驗目的1通過實驗探究外力對物體做功與物體速度通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關系的關系2通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結出做功與物體速通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結出做功與物體速度平方的正比關系度平方的正比關系實驗原理實驗原理1不是直接測量對小車做功，而是通過改變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由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出，也可以用其他方法測紙帶和打點計時器測出，也可以用其他方法測出這樣，進行若干次測量，就得到若干組功和出這樣，進行若干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)速度的數(shù)據(jù)3以橡皮筋對小車做的功為縱坐標，小車獲得以橡皮筋對小車做的功為縱坐標，小車獲得的速度為橫坐標，作出的速度為橫坐標，作出Wv曲線，分析這條曲線，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系的定量關系實驗器材實驗器材小車小車(前面帶小鉤前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，砝碼、長木板，兩側適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及兩側適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線紙帶、學生電源及導線(使用電火花計時器不用學使用電火花計時器不用學生電源生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺條等長的橡皮筋、刻度尺過程分析導引過程分析導引一、實驗步驟一、實驗步驟1按圖按圖551所示將實驗儀器安裝好同時平所示將實驗儀器安裝好同時平衡摩擦力衡摩擦力圖圖5512先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度帶測出小車獲得的速度v1，設此時橡皮筋對小車，設此時橡皮筋對小車做功為做功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格，將這一組數(shù)據(jù)記入表格3用用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長條橡皮筋做實驗，實驗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測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格，將數(shù)據(jù)記入表格4用用3條、條、4條條橡皮筋做實驗，用同樣的方法橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格測出功和速度，記入表格.橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/m時間時間t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度平方v2/(m2s2)二、實驗分析二、實驗分析1數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集(1)求小車的速度：利用紙帶上點跡均勻的一段測求小車的速度：利用紙帶上點跡均勻的一段測出兩點間的距離出兩點間的距離x，則，則v (其中其中T為打點周期為打點周期)如圖如圖552所示中測出所示中測出AB兩點間距離兩點間距離圖圖552(2)數(shù)據(jù)記錄：把計算出的速度填入上表中數(shù)據(jù)記錄：把計算出的速度填入上表中并算出并算出v2值值(3)數(shù)據(jù)處理：在坐標紙上數(shù)據(jù)處理：在坐標紙上(如圖如圖553)畫畫出出Wv和和Wv2圖線圖線(“W”以一根橡皮筋做以一根橡皮筋做的功為單位的功為單位)圖圖5532實驗結論：從圖象可知功與物體速度變化的關實驗結論：從圖象可知功與物體速度變化的關系系Wv2.三、誤差分析三、誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正與橡皮筋的條數(shù)不成正比比2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差也會造成誤差3利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差準帶來誤差四、注意事項四、注意事項1平衡摩擦力很關鍵，將木板一端墊高，使小車平衡摩擦力很關鍵，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，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角的傾角2測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動的部分也就是選小車做勻速運動的部分3橡皮筋應選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一橡皮筋應選規(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，不必計算出具體數(shù)條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值值4小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些五、實驗改進五、實驗改進本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點計時器方便快捷且誤差較??；小采集，比用打點計時器方便快捷且誤差較?。恍≤囀艿降耐饬σ部梢杂美鞲衅鞑杉员阌谥避囀艿降耐饬σ部梢杂美鞲衅鞑杉员阌谥苯佑嬎愠龊贤饬ψ龉Φ拇笮。涣硗饪梢园验L木板接計算出合外力做功的大?。涣硗饪梢园验L木板換成氣墊導軌，省略平衡摩擦力的操作步驟，達換成氣墊導軌，省略平衡摩擦力的操作步驟，達到簡化實驗過程的目的到簡化實驗過程的目的實驗典例精析實驗典例精析實驗中應注意的問題實驗中應注意的問題 (2009年高考安徽卷年高考安徽卷)探究力對原來靜止的探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系的實驗裝物體做的功與物體獲得的速度的關系的實驗裝置如圖置如圖554所示，實驗主要過程如下：所示，實驗主要過程如下： 圖圖554A本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W.所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致當用致當用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為做的功為W，用，用2條、條、3條、條、橡皮筋并在一起進橡皮筋并在一起進行第行第2次、第次、第3次次實驗時，橡皮筋對小車做的功實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是分別是2W、3WB小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒?，可以小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當傾斜使木板適當傾斜C某同學在一次實驗中得到一條記錄紙帶紙某同學在一次實驗中得到一條記錄紙帶紙帶上打出的點，兩端密、中間疏出現(xiàn)這種情況帶上打出的點，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的原因可能是沒有使木板傾斜或傾角太小D根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點到最后一點的距離來度的方法是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算進行計算【解析解析】由于橡皮筋松弛后，小車做勻速運動，由于橡皮筋松弛后，小車做勻速運動，此時的速度是小車的最大速度，也是做功后的最此時的速度是小車的最大速度，也是做功后的最終速度，故求此速度應用勻速那一段的數(shù)據(jù)，而終速度，故求此速度應用勻速那一段的數(shù)據(jù)，而不應該使用從第一點到最后一點的數(shù)據(jù)來算不應該使用從第一點到最后一點的數(shù)據(jù)來算D不正確不正確【答案答案】D (2009年高考廣東卷年高考廣東卷)某實驗小組利用拉力某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究傳感器和速度傳感器探究“動能定理動能定理”如圖如圖555所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小在水平用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小在水平桌面上相距桌面上相距50.0 cm的的A、B兩點各安裝一個速度兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小，小時的速度大小，小車中可以放置砝碼車中可以放置砝碼實驗創(chuàng)新及數(shù)據(jù)處理實驗創(chuàng)新及數(shù)據(jù)處理例例2(1)實驗主要步驟如下：實驗主要步驟如下：測量測量_和拉力傳感器的總質量和拉力傳感器的總質量M1；把；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過細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；定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；圖圖555將小車停在將小車停在C點，點，_，小車在細線拉動下運，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度；時的速度；在小車中增加砝碼，或在小車中增加砝碼，或_，重復的操，重復的操作作(2)下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是是M1與小車與小車中砝碼質量之和，中砝碼質量之和，| |是兩個速度傳感器記錄是兩個速度傳感器記錄速度的平方差的絕對值，可以據(jù)此計算出動能變化速度的平方差的絕對值，可以據(jù)此計算出動能變化量量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，是拉力傳感器受到的拉力，W是是F在在A、B間所做的功表格中的間所做的功表格中的E3_，W3_.(結果保留三位有效數(shù)字結果保留三位有效數(shù)字)(3)根據(jù)下表，請在圖根據(jù)下表，請在圖556中的方格紙上作出中的方格紙上作出EW圖線圖線數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)記錄表圖圖556【解析解析】(1)在實驗過程中拉力對小車和在實驗過程中拉力對小車和傳感器做功使小車和傳感器的動能增加，所以傳感器做功使小車和傳感器的動能增加，所以需要測量小車和傳感器的總質量；通過控制需要測量小車和傳感器的總質量；通過控制變量法只改變小車的質量或只改變拉力大小得變量法只改變小車的質量或只改變拉力大小得出不同的數(shù)據(jù)；出不同的數(shù)據(jù)；【答案答案】(1)小車小車接通電源后釋接通電源后釋放小車放小車改變鉤碼數(shù)量改變鉤碼數(shù)量(2)0.600 J0.610 J(3)如圖如圖557圖圖557