高考物理一輪復(fù)習(xí)要點提示 第5講 實驗 探究動能定理課件

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1、一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康?探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系2通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系通過實驗數(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、實驗原理二、實驗原理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計時器測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出這樣，進(jìn)行若干次測量，就得到若干組出，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

2、的數(shù)據(jù)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)系得的速度的定量關(guān)系三、實驗器材三、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，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位砝碼、長木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計時使用電火花計時器不用學(xué)生電源器不用學(xué)生電源)、56條等長的橡皮筋、刻

3、度尺條等長的橡皮筋、刻度尺四、實驗步驟四、實驗步驟1按如圖所示將實驗儀器安裝好同時平衡摩擦力按如圖所示將實驗儀器安裝好同時平衡摩擦力2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度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為，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，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度與第一次相同，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，將數(shù)據(jù)記入表格表格4

4、用用3條、條、4條條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格表格2實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/m時間時間t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度平方v2/(m2s2)3.實驗數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上實驗數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上(下圖下圖)畫出畫出Wv和和Wv2圖線圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位以一根橡皮筋做的功為單位)4實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2.六、注意事項六、注意事項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平衡摩擦力很

5、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，由打點計時器打在紙帶上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程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角2測小車速度時，紙帶上的點應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做測小車速度時，紙帶上的點應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的勻速運動狀態(tài)的3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做的功橡皮筋應(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，不必計算出具體數(shù)值為單位即可，不必計算出具體數(shù)值4小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使

6、紙帶上打的點多一些小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點多一些七、誤差分析七、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功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比與橡皮筋的條數(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利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差八、實驗改進(jìn)八、實驗改進(jìn)本實驗中物體運動的速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點本實驗中物體運動的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??；實驗情

7、景也可加以改進(jìn)，如研究物體以計時器方便快捷且誤差較??；實驗情景也可加以改進(jìn)，如研究物體以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離，得出物體的初動能大小與克不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離，得出物體的初動能大小與克服摩擦力做功的情況，這時必須保證物體與水平面上各處的動摩擦因服摩擦力做功的情況，這時必須保證物體與水平面上各處的動摩擦因數(shù)相同數(shù)相同對實驗原理的理解對實驗原理的理解例例1(2012年六安模擬年六安模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理，他某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打

8、點計時器所用的學(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沙桶時，釋放沙桶，滑塊處于靜接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的沙桶時，釋放沙桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)止?fàn)顟B(tài)若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有你認(rèn)為還需要的實驗器材有_.(2)實驗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，實驗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)滿足的實驗條件是細(xì)沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是_，實驗時首先，實驗時

9、首先要做的步驟是要做的步驟是_.(3)在在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M.往沙桶中裝入往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時細(xì)沙和沙桶的總質(zhì)量為適量的細(xì)沙，用天平稱出此時細(xì)沙和沙桶的總質(zhì)量為m.讓沙桶帶動滑塊讓沙桶帶動滑塊加速運動用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上加速運動用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小和這兩點的速度大小v1與與v2(v1v2)則本則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_.(用題中的字母表用題中的字

10、母表示實驗中測量得到的物理量示實驗中測量得到的物理量)實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理 例例2某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定動能定理理”如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力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桌面上相距的大小在水平桌面上相距50.0 cm的的A、B兩點各安裝一個速度傳感兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過器，記錄小車通過A、B時的速度大小，小車中可以放置砝碼

11、時的速度大小，小車中可以放置砝碼(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(zhì)量和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉；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；正確連接所需電路將小車停在將小車停在C點，點，_，小車在細(xì)線拉動下運動，記錄細(xì)線拉，小車在細(xì)線拉動下運動，記錄細(xì)線拉力及小車通過力及小車通過A、B時的速度時的速度記錄細(xì)線拉力及小車通過記錄細(xì)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(fù)，重復(fù)的操作的操作(2)下列表格是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中下

12、列表格是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是是M1與小車中砝碼質(zhì)量與小車中砝碼質(zhì)量之和，之和，|vv|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量能變化量E， F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間所做的功間所做的功表格中的表格中的E3_，W3_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)結(jié)果保留三位有效數(shù)字字)數(shù)據(jù)記錄表數(shù)據(jù)記錄表(3)根據(jù)表格，請在下圖中的方格紙上作出根據(jù)表格，請在下圖中的方格紙上作出EW圖線圖線答案答案(1)小車小車釋放小車釋放小車減少砝碼減少砝碼(2)0.600 J0.610 J(3)見解析圖見解析圖例

13、例3物體沿斜面下滑時動能可能發(fā)生變化物體沿斜面下滑時動能可能發(fā)生變化某實驗小組為了探究滑塊由靜止開始沿斜面勻某實驗小組為了探究滑塊由靜止開始沿斜面勻 加速下滑過程中動能變化與哪些因素有關(guān)，利用加速下滑過程中動能變化與哪些因素有關(guān)，利用 如圖所示的斜面和滑塊如圖所示的斜面和滑塊A做實驗，進(jìn)行了相應(yīng)的探究做實驗，進(jìn)行了相應(yīng)的探究(1)請說出實驗中可能影響滑塊請說出實驗中可能影響滑塊A動能變化的兩個因素：動能變化的兩個因素：_.(2)請設(shè)計一實驗方案，能直觀地反映滑塊請設(shè)計一實驗方案，能直觀地反映滑塊A滑至斜面底端滑至斜面底端N處動能處動能大小的不同；大小的不同；例如，方案甲：在斜面底端例如，方案甲

14、：在斜面底端N處水平放置一平板，使連接處足夠平處水平放置一平板，使連接處足夠平滑，滑， 然后在然后在N處放另一質(zhì)量較小的滑塊處放另一質(zhì)量較小的滑塊B， 滑塊滑塊A滑至滑至N處的動能越處的動能越大，則滑塊大，則滑塊B被碰后在平面上滑行得越遠(yuǎn)被碰后在平面上滑行得越遠(yuǎn)你設(shè)計的方案乙：你設(shè)計的方案乙：_(3)該實驗小組利用上述該實驗小組利用上述“方案甲方案甲”進(jìn)行實驗，并用速度傳感器和刻度進(jìn)行實驗，并用速度傳感器和刻度尺分別測得滑塊尺分別測得滑塊B在在N 處被碰后的初速度處被碰后的初速度vN的大小與滑行距離的大小與滑行距離x大小對大小對應(yīng)關(guān)系的四組數(shù)據(jù)，見下表請在圖中用圖象法求出滑塊應(yīng)關(guān)系的四組數(shù)據(jù)，

15、見下表請在圖中用圖象法求出滑塊B與水平面之與水平面之間的動摩擦因數(shù)間的動摩擦因數(shù).B滑行距離滑行距離x/mB在在N點速度點速度vN / (ms1)0.180.610.320.800.501.010.711.20解析解析(1)影響滑塊影響滑塊A在下滑過程中動能變化的兩個因素例如：斜在下滑過程中動能變化的兩個因素例如：斜面的粗糙程度面的粗糙程度(或動摩擦因數(shù)；或摩擦力或動摩擦因數(shù)；或摩擦力)、斜面的傾角大小、斜面的傾角大小(或高度或高度)(2)觀察滑塊觀察滑塊A在與斜面平滑連接的水平面上滑行，位移越大，動能越在與斜面平滑連接的水平面上滑行，位移越大，動能越大或滑塊大或滑塊A平拋落地水平位移越大，動能越大或沿平滑連接的斜面平拋落地水平位移越大，動能越大或沿平滑連接的斜面、弧形面上滑高度越高，說明動能越大或觀察滑塊、弧形面上滑高度越高，說明動能越大或觀察滑塊A從斜面上不同位從斜面上不同位置滑到置滑到N位置時，與會發(fā)生明顯形變的障礙物位置時，與會發(fā)生明顯形變的障礙物(如海綿、沙子、彈簧、如海綿、沙子、彈簧、橡皮泥、彈性網(wǎng)等橡皮泥、彈性網(wǎng)等)作用，通過觀察，它們的形變越大，動能越大作用，通過觀察，它們的形變越大，動能越大(3)換算出換算出v2.能畫出下圖或橫坐標(biāo)用能畫出下圖或橫坐標(biāo)用v2，縱坐標(biāo)用，縱坐標(biāo)用x，作圖正確，作圖正確0.1(0.01)答案答案見解析見解析