實(shí)驗(yàn)四探究動(dòng)能定理 PPT課件

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1、第1頁/共61頁 1. 理解探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)原理 2. 掌握探究動(dòng)能定理的數(shù)據(jù)處理方法 3. 會(huì)分析探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)誤差 第2頁/共61頁 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 通過實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系 (2) 通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出做功與物體速度的_成正比例關(guān)系平方 第3頁/共61頁 2. 實(shí)驗(yàn)原理 (1) 不是直接測(cè)量對(duì)小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)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(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)小車做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度

2、v、v2為橫坐標(biāo)，作出Wv、Wv2曲線，分析這些曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系第4頁/共61頁 3. 實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(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)器時(shí)不用學(xué)生電源)、56條相同的橡皮筋、_. 4. 實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 按圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好刻度尺 第5頁/共61頁 (2) 平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時(shí)，紙帶打出的點(diǎn)_，即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止 (3) 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)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)

3、小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格間距均勻 第6頁/共61頁 (4) 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，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格 (5) 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，記入表格第7頁/共61頁 5. 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(shí)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(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角 (2) 測(cè)小車速度時(shí)，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(dòng)狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn) (3) 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對(duì)

4、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)多一些第8頁/共61頁 6. 誤差分析 (1) 誤差的主要來源是_，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(shí)傾角過大 (3) 利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一 第9頁/共61頁第10頁/共61頁 1. 實(shí)驗(yàn)原理的理解 (1) 為使細(xì)線的拉力作為小車的合外力，本實(shí)驗(yàn)必須平衡小車的摩擦力 (2) 平衡摩擦力時(shí)，輕推小車，只要紙帶上點(diǎn)間距相等，小車做勻速運(yùn)動(dòng)即可完成實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作第11頁/共61頁 2.

5、實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng) (1) 平衡摩擦力：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(shí)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(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角 (2) 靜止釋放：由靜止釋放小車，小車的動(dòng)能增量等于小車的末動(dòng)能 (3) 選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車速度時(shí)，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(dòng)狀態(tài)的 (4) 規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對(duì)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 第12頁/共61頁 典題演示1(原創(chuàng))某同學(xué)現(xiàn)要用圖甲來“探究動(dòng)能定理” (1) 完成下列部分實(shí)驗(yàn)步驟所缺的內(nèi)容： 安裝好實(shí)驗(yàn)器材，小車先不掛鉤碼，對(duì)小

6、車進(jìn)行_的實(shí)驗(yàn)操作甲平衡摩擦力第13頁/共61頁 給小車掛上鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)圖乙是從多次實(shí)驗(yàn)中選出的一條紙帶置于一透明刻度尺上在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D、E和F七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s，由圖乙讀得O到C點(diǎn)的位移為s3_ cm.乙乙5.035.05(在這個(gè)范圍內(nèi)都對(duì))第14頁/共61頁 由圖乙求出小車在各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小v1、v2、v5，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)小車的速度為v3_m/s. (2) 由圖乙可知小車在此次實(shí)驗(yàn)的加速度大小為a_m/s2.0.491.22 第15頁/共61頁 (3) 計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A、B、E時(shí)小車瞬時(shí)速度的平方v、v，然后分別求出v、v與v

7、的差值v、v、v，最后計(jì)算出小車通過sAB、sBC、sDE的位移時(shí)鉤碼重力對(duì)小車做的功W1、W2、W4，最后得到了如圖丙所示的v2W圖象丙丙第16頁/共61頁 通過圖象可得到的結(jié)論是_ _， (4) 若圖線的斜率k18，則小車的質(zhì)量M_ kg.(保留三位有效數(shù)字)合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化量0.111第17頁/共61頁第18頁/共61頁第19頁/共61頁 1. 數(shù)據(jù)處理的方法 (1) 紙帶上點(diǎn)間距相等部分對(duì)應(yīng)橡皮筋松弛后小車獲得的末速度 (2) 因完全相同的橡皮筋，拉伸相同的長(zhǎng)度，故橡皮筋對(duì)小車做的總功與橡皮筋條數(shù)成正比數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析第20頁/共61頁 2. 利

8、用圖象探究物理量間的關(guān)系 (1) 利用圖象探究物理量間的關(guān)系時(shí)，首先確定橫、縱坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)的物理量及單位 (2) 根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定橫、縱坐標(biāo)軸的標(biāo)度 (3) 認(rèn)真描寫各坐標(biāo)點(diǎn) (4) 先作個(gè)Wv草圖，大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系. 如果認(rèn)為可能是Wv2，對(duì)于每一個(gè)速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)、v2為橫坐標(biāo)作圖，如果這樣作出來的圖象是一條直線，說明兩者關(guān)系真的就是Wv2.第21頁/共61頁 3. 減小誤差的方法類型類型產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因減小方法減小方法偶然偶然誤差誤差小車速度的測(cè)量誤差小車速度的測(cè)量誤差多次測(cè)量多次測(cè)量s，求平均值，求平均值摩擦力做功摩擦力做功平衡摩擦力適當(dāng)平衡摩擦力適當(dāng)系

9、統(tǒng)系統(tǒng)誤差誤差橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一不一選規(guī)格相同的橡皮筋選規(guī)格相同的橡皮筋第22頁/共61頁 典題演示2(2016河南開封三模)傳感器是一種將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的檢測(cè)裝置它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)某物理課外活動(dòng)小組利用力傳感器和位移傳感器進(jìn)一步探究變力作用下的動(dòng)能定理如圖甲所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細(xì)繩，測(cè)出拉力F；用位移傳感器測(cè)出小車的位移s和瞬時(shí)速度已知小車質(zhì)量為200 g.甲第23頁/共61頁 (1) 某次實(shí)驗(yàn)得出拉力F隨位移s變化規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化規(guī)律如圖丙所示利用所得的Fs圖象，求出s0.30 m到0.52 m過

10、程中力F做功W_J，此過程動(dòng)能的變化Ek_J(保留兩位有效數(shù)字)乙 丙 0.180.17第24頁/共61頁 (2) 下列情況中可減小實(shí)驗(yàn)誤差的操作是_(填選項(xiàng)前的字母，可能不止一個(gè)選項(xiàng)) A. 使拉力F要遠(yuǎn)小于小車的重力 B. 實(shí)驗(yàn)時(shí)要先平衡摩擦力 C. 要使細(xì)繩與滑板表面平行BC第25頁/共61頁第26頁/共61頁 1. 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新 (1) 彈簧彈力對(duì)物體做的功為合外力的功 (2) 物體的動(dòng)能增量由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算得出 2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新 由物體的平衡條件求解彈簧的勁度系數(shù)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新第27頁/共61頁第28頁/共61頁 典題演示3(改編)某同學(xué)“驗(yàn)證動(dòng)能定理”的實(shí)

11、驗(yàn)裝置如圖甲所示水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶遮光片的長(zhǎng)方形滑塊，其總質(zhì)量為M，實(shí)驗(yàn)步驟如下： 甲甲第29頁/共61頁 用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度d. 安裝好實(shí)驗(yàn)器材，給氣墊導(dǎo)軌接上氣源，然后讀出拉力傳感器的示數(shù)，記為F，同時(shí)從氣墊導(dǎo)軌刻度尺上讀出M與光電門之間的距離L. 用剪刀剪斷細(xì)繩，讓滑塊滑向光電門，并記錄M通過光電門的時(shí)間t.第30頁/共61頁 多次改變滑塊與光電門之間的位置，每次實(shí)驗(yàn)測(cè)量相應(yīng)的L與t值，結(jié)果如下表所示：12345L(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.48

12、1.952.412.923.39第31頁/共61頁 試分析下列問題： (1) 用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片寬度d的測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則d_ cm.乙乙 1.00第32頁/共61頁FFL第33頁/共61頁能得到的實(shí)驗(yàn)圖象為線性圖象，與理論值相符合丙丙 (5) 本實(shí)驗(yàn)中還可求得滑塊下滑的加速度a_m/s2.1.65 第34頁/共61頁第35頁/共61頁 (4) 所作的圖象如圖所示第36頁/共61頁第37頁/共61頁第38頁/共61頁 1. (2016南京、鹽城、連云港二模)為驗(yàn)證“拉力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到下列器材：長(zhǎng)木板(一端帶定滑輪)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、質(zhì)量為200 g的小車、

13、質(zhì)量分別為10 g、30 g和50 g的鉤碼、細(xì)線、學(xué)生電源(有“直流”和“交流”擋)該同學(xué)進(jìn)行下列操作：第39頁/共61頁 A. 組裝實(shí)驗(yàn)裝置，如圖(a)所示 B. 將質(zhì)量為200 g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車 C. 選用50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上 D. 釋放小車，按通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶 E. 在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖(b)所示 F. 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理 第40頁/共61頁第41頁/共61頁 請(qǐng)你完成下列問題： (1) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生電源選擇用_(填“直流”或“交流”)擋 (2) 該同學(xué)將紙帶上打的第一點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時(shí)

14、小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6(相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s，如圖(b)所示該同學(xué)測(cè)量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖(b)上則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)，小車的速度大小為_ m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)做小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對(duì)小車做的功為_ J，小車的動(dòng)能增量為_ J(取重力加速度g9.8 m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)交流0.585.91023.4102第42頁/共61頁 (3) 由(2)中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有能夠得到“拉力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能增量”的結(jié)論，且對(duì)其他的點(diǎn)(如2、3、5

15、點(diǎn))進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與4計(jì)數(shù)點(diǎn)相似你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有：(寫出兩條即可) _. _. _.小車質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量 沒有平衡摩擦力 沒考慮砝碼動(dòng)能的增加 第43頁/共61頁第44頁/共61頁 2. (2016安徽合肥二模)某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示 (1) 除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和_(填“交流”或“直流”)電源. 交流 第45頁/共61頁 (2) 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： . 實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，在未連接橡皮筋前將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，啟動(dòng)電源，輕推小車，得到的紙

16、帶應(yīng)該是_(填“甲”或“乙”)乙第46頁/共61頁 . 小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板運(yùn)動(dòng)，此過程橡皮筋對(duì)小車做的功為W. . 再分別改用完全相同的2條、3條、橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時(shí)：除由靜止釋放外，還必須_ _ (填寫相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件)，使得每次每條橡皮筋對(duì)小車做的功都為W. . 分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3、.下圖是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，為了測(cè)量小車獲得的最大速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量每次從同一位置釋放GK(或HK)第47頁/共61頁 . 作出W-v圖象，則下列符合實(shí)際的圖象是_D第48頁/共61頁 (3) 若該小組實(shí)驗(yàn)時(shí)

17、遺忘了上述步驟 操作的情況下也完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)，那么當(dāng)小車速度最大時(shí)，橡皮筋處于_(填“伸長(zhǎng)”或“原長(zhǎng)”)狀態(tài)伸長(zhǎng) 第49頁/共61頁 【解析】 (1) 除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流電源(2) . 再分別改用完全相同的2條、3條、橡皮筋作用于小車，每次釋放小車時(shí)：除由靜止釋放外，還必須每次從同一位置釋放使得每次每條橡皮筋對(duì)小車做的功都為W. 應(yīng)選用紙帶的GK部分進(jìn)行測(cè)量，即勻速運(yùn)動(dòng). 由W與v2成正比，作出W-v圖象，則下列符合實(shí)際的圖象是D.(3) 若該小組實(shí)驗(yàn)時(shí)遺忘了上述步驟操作的情況下也完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)，那么當(dāng)小車速度最大時(shí)，橡皮筋處于伸長(zhǎng)狀態(tài)第50頁/共61頁

18、3. (2016山東青島質(zhì)檢)某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究合力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)步驟如下： 將木板固定在水平桌面上，一端裝上定滑輪，木板上放置一質(zhì)量M200 g的滑塊，左端與穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連 將左端適當(dāng)墊高，給滑塊一個(gè)初速度，滑塊恰好能做勻速直線運(yùn)動(dòng)第51頁/共61頁 滑塊右端通過跨過定滑輪的細(xì)線與質(zhì)量m10 g的鉤碼連接，實(shí)驗(yàn)中用鉤碼的重力代替小車受到的拉力接通電源，釋放鉤碼，滑塊開始運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的一部分如圖乙所示，0、1、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.

19、8 m/s2，所有運(yùn)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字 第52頁/共61頁 (1) 滑塊打點(diǎn)1時(shí)的動(dòng)能為_J，打點(diǎn)5時(shí)的動(dòng)能為_J. (2) 在從點(diǎn)1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)5過程中拉力所做的功W_J. (3) 通過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)拉力所做的功_(填“大于”“小于”或者“等于”)滑塊動(dòng)能的增加，原因是_.1.51039.81038.6103大于鉤碼的重力大于細(xì)線對(duì)小車的拉力第53頁/共61頁第54頁/共61頁 4. (2016廣東廣州一模)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置完成“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)請(qǐng)補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：甲 乙 第55頁/共61頁 (1) 用天平測(cè)量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤的質(zhì)量m0；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片

20、的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為_cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s. (2) 在砝碼盤中放入適量砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時(shí)間相等 (3) 取下細(xì)繩和砝碼盤，記下_(填寫相應(yīng)物理量及其符號(hào)) (4) 讓小車從靠近滑輪處由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間t1和t2.0.520(0.515、0.525也可) 砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m 第56頁/共61頁 (5) 步驟(4)中，小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W合_，小車動(dòng)能變化量Ek_ (用上述步驟中的物理量表示，重力加速度為g)，比較W合和Ek的值，找出兩者之間的關(guān)系 (6) 重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)(2)(5)步驟(mm0)gs第57頁/共61頁 (7) 本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求中為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_ A. 盡量減小兩光電門間的距離s B. 調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行 C. 使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量B 第58頁/共61頁第59頁/共61頁放映結(jié)束，謝謝觀看！放映結(jié)束，謝謝觀看！第60頁/共61頁感謝您的觀看！第61頁/共61頁