高考物理总复习 实验五 探究动能定理课件.ppt

实验五探究动能定理 实验目的 1 探究外力对物体做功与物体速度的关系 2 通过数据分析 总结出外力做功与物体动能变化的关系 实验原理 探究做功与物体动能变化的关系 可通过改变力对物体做的功 测出力对物体做不同功时物体的速度 为简化实验可将物体初速度设置为零 用如图实 1所示的装置进行实验 通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加 再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度 图实 1 实验器材 小车 前面带小钩 100g 200g砝码 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 5 6条等长的橡皮筋 刻度尺 实验过程 1 按图实 1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v1 设此时橡皮筋对小车做的功为w1 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w2 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 5 观察测得数据进行估计 大致判断两个量可能的关系 然后以w为纵坐标 以v2 或v v3 为横坐标作图 寻找二者的关系 误差分析 1 橡皮筋的差异和拉伸长度差异使做功不同 2 平衡摩擦力不彻底或平衡过了也会造成误差 3 利用打上点的纸带计算小车的速度时 测量不准会带来误差 注意事项 1 平衡摩擦力时连着纸带且接通电源 2 测小车速度时 纸带上的点应选分布均匀部分 也就是选小车做匀速运动时所打点进行测量 计算 3 小车应靠近打点计时器 并且要先接通电源后再放手 4 小车质量应大一些 使纸带上打的点多一些 5 橡皮筋应选规格一样的 考点一对实验原理的理解 图实 2 1 实验时为了使小车相当于只在橡皮筋作用下运动 应采取的措施是 2 每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的 为了计算出小车获得的速度 应选用纸带的 部分进行测量 3 同学们设计了以下表格来记录数据 其中w1 w2 w3 w4 表示橡皮筋对小车做的功 v1 v2 v3 v4 表示小车每次获得的速度 他们根据实验数据绘制了如图乙所示的w v图象 由图象形状得出结论w v2 他们的做法是否合适 请说明理由 解析 1 小车运动过程中要受到摩擦力等阻力的作用 为抵消阻力的作用 可将木板的一端适当垫高 设倾角为 只要满足f阻 mgsin 便可认为小车只在橡皮筋作用下运动 2 小车在橡皮筋作用下做加速运动 橡皮筋作用完后小车做匀速运动 此时纸带上的打点间距应是均匀的 3 因为w v图象是曲线 不能确定w与v2的函数关系 所以不合适 答案 1 把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力 2 点距均匀 3 不合适 由曲线不能直接确定w v2的函数关系 应进一步绘制w v2图象 点评 1 实验中要通过倾斜木板平衡摩擦力 这与探究加速度与力 质量关系中平衡摩擦力的原因是一样的 2 计算小车的速度时 应选纸带上点距均匀的部分进行测量 为了探究力对物体做的功与物体速度变化的关系 现提供如图实 3所示的器材 让小车在橡皮筋的作用下弹出后 沿木板滑行 请思考并回答下列问题 打点计时器交流电频率为50hz 图实 3 考点二实验数据的处理 1 为了消除摩擦力的影响应采取什么措施 2 当我们分别用同样的橡皮筋1条 2条 3条 并起来进行第1次 第2次 第3次 实验时 每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致 我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为w 3 由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出 如图实 4所示是其中四次实验打出的部分纸带 图实 4 4 试根据 2 3 中的信息 填写下表 从表中数据可得出结论 由表中数据可得出结论 橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比 答案 见解析 点评 分析做功与速度变化的关系时 由数据可以看出w与v成非线性关系 因此需研究w与v2的关系或w与的关系等 直到达到线性关系 实验器材的创新1 用小车和打点计时器进行实验 2013 四川理综 如图实 5甲所示 某组同学借用 探究a与f m之间的定量关系 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 图实 5 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 连接细绳及托盘 放入砝码 通过实验得到图乙所示的纸带 纸带上o为小车运动起始时刻所打的点 选取时间间隔为0 1s的相邻计数点a b c d e f g 实验时小车所受拉力为0 2n 小车的质量为0 2kg 请计算小车所受合外力做的功w和小车动能的变化 ek 补填表中空格 结果保留至小数点后第四位 分析上述数据可知 在实验误差允许的范围内w ek 与理论推导结果一致 实验前已测得托盘质量为7 7 10 3kg 实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为 kg g取9 8m s2 结果保留至小数点后第三位 答案 匀速直线 或匀速 0 11150 1105 0 015 2 用拉力传感器和速度传感器进行实验某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能定理 如图实 6所示 他们将拉力传感器固定在小车上 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连 用拉力传感器记录小车受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的a b两点各安装一个速度传感器 记录小车通过a b时的速度大小 小车中可以放置砝码 图实 6 1 实验主要步骤如下 测量 和