优化探究高考物理一轮复习 5.5.1实验一 探究动能定理课件.ppt

1 实验目的 1 探究外力对物体做功与物体速度的关系 2 会用图象法处理实验数据 通过对实验数据分析 总结出做功与物体速度平方的关系 2 实验原理 1 采用如图所示装置 让小车在橡皮筋作用下弹出 使小车获得速度后沿木板匀速滑行 当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为w 则用两条 三条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3 第5单元实验 一 探究动能定理 实验基础夯实 次 实验 每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放时 实验中橡皮筋对小车做的功就是2w 3w 2 由于橡皮筋每次实验做的功使小车获得的速度可以由打点计时器打出的纸带得到 当得出若干组功和速度的数据后 以橡皮筋对小车做的功w为纵坐标 分别以小车获得的速度v v2 为横坐标 以第1次实验时的功w为单位 用描点法分别作出w v w v2 曲线 分析曲线 得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系 3 实验器材小车 前面带小钩 长木板 一端适当的位置钉一个铁钉 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 核心要点突破 1 实验步骤 1 按图中所示将实验仪器安装好 2 平衡摩擦力 在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板 反复移动木板的位置 直至小车上不挂橡皮筋时 纸带打出的点间距均匀 即小车能匀速运动为止 3 分别用1条 2条 3条 相同的橡皮筋做实验 实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同 这时橡皮筋对小车做的功分别为w 2w 3w 标记好每次实验得到的纸带 2 实验数据的分析在坐标纸上画出w v和w v2图线 w 以一条橡皮筋做的功为单位 3 实验结论由图象可知功与物体速度变化的关系为w v2 3 误差分析 1 误差的主要来源是橡皮筋的长度 粗细不一 使橡皮筋的拉力做的功w与橡皮筋的条数不成正比 2 没有完全平衡摩擦力 倾角小 或平衡摩擦力过度 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 测量不准确带来误差 4 注意事项 1 平衡摩擦力很关键 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做匀速运动 找到木板一个合适的倾角 2 测小车速度时 应选纸带上点距均匀的部分 也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点 3 橡皮筋应选规格一样的且每次拉伸长度一样 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 典例1 探究动能定理 的实验装置如图甲所示 当小车在两条橡皮筋作用下弹出时 橡皮筋对小车做的功记为w0 当用4条 6条 8条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 第4次 实验时 橡皮筋对小车做的功记为2w0 3w0 4w0 每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出 对实验原理的理解 答案 1 cd 2 0 82 典例2 2014年珠海模拟 某同学为探究 合力做功与物体动能改变的关系 设计了如下实验 他的操作步骤 1 按图甲摆好实验装置 其中小车质量m 0 20kg 钩码总质量m 0 05kg 2 释放小车 然后接通打点计时器的电源 电源频率为f 50hz 打出一条纸带 实验数据的处理和误差分析 3 他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条 如图乙所示 把打下的第一点记作0 然后依次取若干个计数点 相邻计数点间还有4个点未画出 用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1 0 041 d2 0 055m d3 0 167m d4 0 256m d5 0 360m d6 0 480m 他把钩码重力 当地重力加速度g 10m s2 作为小车所受合力 算出打下0点到打下第5点合力做功w j 结果保留三位有效数字 用正确的公式ek 用相关数据前字母列式 把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量 算得ek 0 125j 4 此次实验探究的结果 他没能得到 合力对物体做的功等于物体动能的增量 且误差很大 通过反思 他认为产生误差的原因如下 其中正确的是 a 钩码质量太大 使得合力对物体做功的测量值与真实值偏差太多b 没有平衡摩擦力 使得合力对物体做功的测量值与真实值偏差太多c 释放小车和接通电源的次序有误 使得动能增量的测量值比真实值偏小d 没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 实验创新设计 在此步骤中 目的是要确定物理量 用m d g表示为 接着进行如图乙所示的实验 将这根弹簧水平放在桌面上 一端固定 另一端被小球压缩 测得压缩量为x 释放弹簧后 小球被推出去 从高为h的水平桌面上抛出 小