浙江省严州中学新安江校区高考物理 探究功与速度变化的关系复习课件.ppt

2014高三物理新课标 严州中学新校区 22探究功与速度变化的关系 1 平衡摩擦力 将木板一端垫高 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 选点测速 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 规格相同 橡皮筋规格相同时 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 注意事项 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w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 测量不准带来误差 误差分析 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 1 实验主要步骤如下 测量 和拉力传感器的总质量m1 把细线的一端固定在拉力传感器上 另一端通过定滑轮与钩码相连 正确连接所需电路 将小车停在c点 小车在细线拉动下运动 记录细线拉力及小车通过a b时的速度 在小车中增加砝码 或 重复 的操作 小车 释放小车 减少砝码 2 表1是他们测得的一组数据 其中m是m1与小车中砝码质量之和 v2 v2 是两个速度传感器记录速度的平方差 可以据此计算出动能变化量 e f是拉力传感器受到的拉力 w是f在a b间所做的功 表格中的 e3 w3 结果保留三位有效数字 3 根据数据记录表 请在图中的方格纸上作出 e w图线 表1数据记录表 0 600j 0 610j 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系 实验装置如图所示 实验主要过程如下 b 小车运动中会受到阻力 补偿的方法 可以使木板适当倾斜c 某同学在一次实验中 得到一条记录纸带 纸带上打出的点 两端密 中间疏 出现这种情况的原因 可能是没有使木板倾斜或倾角太小d 根据记录纸带上打出的点 求小车获得的速度的方法 是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 d 2 关于橡皮筋的做功 下列说法中正确的是 a 橡皮筋做的功可以直接测量b 通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加c 橡皮筋在小车运动的全程中始终做功d 把橡皮筋拉伸为原来的两倍 橡皮筋做功也增加为原来的两倍 b 探究功与物体速度变化的关系 的实验如图 甲 所示 当小车在一条橡皮筋作用下弹出时 橡皮筋对小车做的功记为w 当用2条 3条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出 1 除了图中已有的实验器材外 还需要导线 开关 填测量工具 和 电源 填 交流 或 直流 2 若木板水平放置 小车在两条橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置 下列说法正确的是 a 橡皮筋处于原长状态b 橡皮筋仍处于伸长状态c 小车在两个铁钉的连线处d 小车已过两个铁钉的连线 刻度尺 交流 b 3 在正确操作情况下 打在纸带上的点并不都是均匀的 如图 乙 所示 为了测量小车获得的速度 应选用纸带的 部分进行测量 根据下面所示的纸带回答 并用字母表示 gi或gk 4 某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系 图中a为小车 连接在小车后面的纸带穿过打点计时器b的限位孔 它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上 c为弹簧测力计 不计绳与滑轮的摩擦 实验时 先接通电源再松开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 若测出小车质量为0 2kg 结合图象可求得小车所受合外力的大小为 n 0 25 b 若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数 明显超出实验误差的正常范围 你认为主要原因是 实验操作中改进的措施是 小车滑行所受的摩擦阻力较大 小车滑行所受的摩擦阻力较大使导轨倾斜一定角度以平衡摩擦力 5 某同学为了探究 动能定理 用如图所示的气垫导轨装置来进行实验 1 实验前需要调整气垫导轨底座使之水平 利用现有器材如何判断气垫导轨是否已经调整水平 接通气源 将滑块静置于气垫导轨上 滑块基本保持静止 或接通气源 将滑块静置于气垫导轨上 轻推滑块 滑块能基本做匀速直线运动 2 实验时为了保证滑块受到的合力与砂和砂桶的总重力大小基本相等 砂和砂桶的总质量应满足的实验条件是 在本次实验中还需要测量的物理量有 砂和砂桶的总质量m 遮光条的宽度d 遮光条通过光电门的时间t 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离l和 用文字说明并用相应的字母表示 砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量 滑块的质量m 3 在 2 的基础上 往砂桶中装入适量的细砂 砂桶带动滑块由静止加速运动 经过光电门 则对滑块 本实验最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示 4 如果要用此实验装置来探究滑块与砂和砂桶组成的系统机械能是否守恒 本实验需要通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等 用测量的物理量符号表示 mgl 6 某实验小组采用如图所示的装置来探究 功与速度变化的关系 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 实验的部分步骤如下 将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上 在长木板的另一端固定打点计时器 把纸带穿过打点计时器的限位孔 连在小车后端 用细线跨过定滑轮连接小车和钩码 把小车拉到靠近打点计时器的位置 接通电源 从静止开始释放小车 得到一条纸带 关闭电源 通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系 如图所示是实验中得到的一条纸带 点o为纸带上的起始点 a b c是纸带上的三个计数点 相邻两个计数点间均有4个点未画出 用刻度尺测得a b c到o的距离如图所示 已知所用交变电源的频率为50hz 问 1 打b点时刻 小车的瞬时速度vb m s 结果保留两位有效数字 0 40 2 本实验中 若钩码下落高度为h1时合外力对小车所做的功为w1 则当钩码下落h2时 合外力对小车所做的功为 用h1 h2 w1表示 ac 6 4动能定理的应用 2 1 1 2 fn 1800n 3 wf 30960j 2 1 2 当h 2 75m时水平距离最远s 5 5m 3 1 wf 9100j 2 xbc 32m 3 xde 4 1 g 5m s2 r 0 2m 2 5 1 m 0 2kg r 1m 2 600 3 6 1 2 3 方向向上 一圆环a套在一均匀圆木棒b上 a的高度相对b的长度来说可以忽略不计 a和b的质量都等于m a和b之间的滑动摩擦力为f f mg 开始时b竖直放置 下端离地面高度为h a在b的顶端 如图所示 让它们由静止开始自由下落 当木棒与地面相碰后 木棒以竖直向上的速度反向运动 并且碰撞前后的速度大小相等 设碰撞时间很短 不考虑空气阻力 问 在b再次着地前 要使a不脱离b b至少应该多长 如图所示 一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮o1 o2和质量mb m的小球连接 另一端与套在光滑直杆上质量ma m的小物块连接 已知直杆两端固定 与两定滑轮在同一竖直平面内 与水平面的夹角 60 直杆上c点与两定滑轮均在同一高度 c点到定滑轮o1的距离为l 重力加速度为g 设直杆足够长 小球运动过程中不会与其他物体相碰 现将小物块从c点由静止释放 试求 1 小球下降到最低点时 小物块的机械能 取c点所在的水平面为参考平面 2 小物块能下滑的最大距离 3 小物块在下滑距离为l时的速度大小 6 5机械能守恒定律 1 9 14j10 11 12 1 sab 20 25m 2 v 7m s 3 w 510j 13 1 fn 30n 2 t 0 3s 6 6能量观点 8 12j28 6j9 50 2m2510 0 9m 11 1 ep 2 3j 2 vb 2m s 3 s 2m 12 1 ek0 30j 2 12 6j 3 s总 2l s 9 78m 6 7实验 6 1 t1 t2 2 8 475mm 3 滑块的质量m两光电门之间的距离l 7 1 0 042s 2 vc 1 19m svd 1 58m s0 524j 4 在误差允许的范围内 圆柱棒的机械能是守恒的 8 1 乙 丙 甲 2 在误差允许的范围内 在只有重力做功的情况下 小球的机械能守恒 1 滑块从静止开始做匀加速直线运动到a过程 滑动摩擦力做正功 滑块从a到b 重力做正功 根据动能定理得 解得 2 滑块从b滑上滑板后开始作匀减速运动 此时滑板开始作匀加速直线运动 当滑块与滑板达共同速度时 二者开始作匀速直线运动 设它们的共同速度为v 滑块匀减速运动的加速度a1 a1 g 5m s2 滑板匀加速运动的加速度a2 a2 g 2 2 5m s2 设两者经过时间t速度相同 vb a1t a2t 解得 在t时间内物块的位移x1 在t时间内滑板的位移x2 物块相对滑板的位移 x x1