高考物理一轮复习 第5章 机械能 实验5 探究动能定理课件.pdf
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1、第五章机械能 实验五探究动能定理实验图示记心中得知梨合&D系统化梳理练习化培优基础梳理一、实验目的(1)探究外力对物体做功与物体速度的关系.(2)通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比 关系.二、实验原理(1)不是直接测量对小车做功,而是通过改变橡皮筋条数确 定对小车做功叫 2%、3俨(2)由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点 计时器测出,也可以用其他方法测出.这样,进行若干次测 量,就得到若干组功和速度的数据.以橡皮筋B小车做,功为纵坐标,小车获得的速度为横 坐标,作出彳一0曲线,分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小 车做的功与小车获得的速度的定量关系.三、实验器材小车(前
2、面带小钩)、100g200g祛码、长木板,两侧适当 的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、56条等长的橡皮筋、刻 度尺.四、实验步骤(1)按如图所示将实验仪器安装好,同时平衡摩擦力.(2)先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出小车 获得的速度设此时橡皮筋对小车做的功为名,将这一组 数据记入表格.(3)用2条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一 次相同,这样橡皮筋对小车做的功为明,测出小车获得的速度 v2,将数据记入表格.(4)用3条、4条橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速 度,记入表格.五、注意事项(1)平衡摩擦力很关键,将木板一
3、端垫高,使小车重力沿斜 面向下的分力与摩擦阻力平衡,方法是轻推小车,由打点计时 器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木 板一个合适的倾角.(2)测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选 小车做匀速运动状态的.(3)橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋 做的功为单位即可,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.六、误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋 的拉力做功力,与橡皮筋的条数不成正比.(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大.(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差.方法规律1.数据
4、处理的思路方法(1)测量小车的速度:实验获得如图所示的纸带,为探究橡 皮筋弹力做功和小车速度的关系,需要测量弹力做功结束时小 车的速度,即小车做匀速运动的速度.应在纸带上测量的物理 量是(用字母表示):41、42间的距离X,小车速度的表达式为(用 测量的物理量表示)。=T为打点计时器上的时间间隔).Ai A2 A3 I实验数据记录:橡皮筋 条数位移x/m时间s速度o(msT)速度平方 r2(m2*s-2)(3)实验数据处理及分析:观察法:当橡皮筋的条数成倍增加,即合外力做的功成 倍增加时,观察小车的速度或速度的平方如何变化,有何变化 规律.图象法:在坐标纸上(如图所示)画出。或图线(“少,以一
5、根橡皮筋做的功为单位).0。(或 1?)(4)实验结论:从图象可知做功与物体速度变化的关系为W0c武2.该实验为什么必须平衡摩擦力?提示:平衡摩擦力就是让重力沿斜面方向的分力与摩擦力 相等,以保证小车所受合外力为橡皮筋的拉力,而使合外力的 功与橡皮筋的条数成正比,若不平衡摩擦力,则合外力包含摩 擦力,合外力的功与橡皮筋条数不成正比.3.为什么处理纸带时,必须求匀速阶段的速度?提示:橡皮筋恢复原长时,做功结束,小车应做匀速运 动,测量匀速阶段的速度,也就是橡皮筋刚做完功时的末速 度.I层级导学O层阶式突破针对性训练考向一对实验原理,器材及操作的考查典例1(2014天津理综,9(2)某同学把附有滑
6、轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑 轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动以此定量探 究绳拉力做功与小车动能变化的关系.此外,还准备了打点计 时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的 实验装置如图所示.纸带接电源S(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些.(2)实验开始时,也先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小 车的细绳与木板平行.他这样做的目的是下列的哪个.(填字母代号)A 避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力
7、后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车 运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计 算小车速度.在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本 实验的器材提出一个解决办法:.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验 发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是 下列哪些原因造成的.(填字母代号)A在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力解析(1)实验中要计算绳拉力对小车所做的功,根据公 式=五,其中尸为绳子上的拉力,需要用钩码的重力近似 代替(另外)计算小车动
8、能Ek=mv2,需要称量小车质量);L 为小车在拉力作用下的位移,可通过对纸带的测量得出.因此,还需要用到的器材有刻度尺、天平.(2)细绳与木板平行,保证细绳对小车的拉力与木板平行,不会向上或向下倾斜,平衡摩擦力后,细绳对小车的拉力就等 于小车受到的合力,D正确.(3)纸带上点数较少说明小车运动过快,加速度较大,根据 F=ma,若减小加速度,可采取增大小车质量的方法,即在小 车上加适量的碳码(或钩码).(4)如果未完全平衡掉摩擦力,在运动中可能需要克服摩擦 力做功,会出现拉力做功大于小车动能增加量的情况,C正 确.将钩码重力当作拉力计算出的功,应等于小车和钩码共同 的动能增量,大于小车动能增量
9、从动力学的角度,因为钩码加 速下落,对小车的拉力小于自身重力,D正确.答案(1)刻度尺、天平(包括磋码)D(3)可在小车 上加适量的秩码(或钩码)(4)CD考向二实验数据处理典例2(2013四川理综)如图甲所示,某组同学借用“探 究a与F、阳之间的定理关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫 片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做_运动.(2)连接细绳及托盘,放入祛码,通过实验得到图乙所示的 纸带.纸带上。为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔 为0.1 s的相邻计数点力、B、a D.
10、E、F.G实验时小车所受 拉力为0.2N,小车的质量为0.2嘘.J_0 A_B C D E F G5 ;-21.60 cm-28.60 cm-36.70 cm-45.75 cm-55.75 cm-66.77 cm-乙请计算小车所受合外力做的功匠和小车动能的变化AEk,补填表中空格(结果保留至小数点后第4位).分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内=AEk,与理论推导结果一致.(3)实验前已测得托盘质量为7.7X10-3瞠,实验时该组同 学放入托盘中的祛码质量应为 魄.盘取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第3位)O-BOCODOEOFW7J0.04320.05720.07340.0915A
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