高考物理一轮复习 第5章 第5课时 实验 探究动能定理课件 粤教版.ppt

广州出版社 2015年五羊高考 高考总复习物理 课件 2015年五羊高考物理复习 第5课时实验探究动能定理 课前自主解读 1 实验目的探究物体动能改变量与合外力做功之间的关系 2 实验原理使重锤自由下落 测量重锤动能改变量和合外力对它所做的功 因此需要测量以下两方面的物理量 1 测量物体某段过程的 速度 求出物体的动能变化 其中物体在某点的速度可用某段过程中间时刻的速度等于 来计算 2 测出 和 即可计算相应过程所做的功 3 实验器材重锤 打点计时器 导线 带铁夹的铁架台 纸带 复写纸 初 刻度尺 学生电源 位移 合力 对应过程的平均速度 末 4 实验步骤 1 按如图5 1所示的装置 竖直安装打点计时器 2 将纸带一端用夹子固定在重锤上 另一端穿过打点计时器的限位孔 竖直提起纸带 使重锤靠近 3 先 再松开 让重锤自由下落 换纸带重复几次实验 4 挑选点迹清晰的纸带 将纸带上的第一个打点记为o位置 再在相距距离较大处开始 选取相邻的几个点 并标上1 2 3 4 5 测量各计数点到o点的距离 h1 h2 h3 h4 并填入实验数据记录表格中 课前自主解读 打点计时器 接通电源 纸带 6 利用vn 求出各点速度大小 并填入实验数据记录表格中 7 求出重锤从第一个打点到各计数点的动能变化量 ek 和重锤重力所做功w 并填入实验数据记录表格中 8 比较动能改变量 ek 与重力做功n的关系 并得出结论 5 注意事项在步骤 3 中应先接通电源 后松开纸带 否则纸带利用率较低 在处理实验数据时应讲究科学性 要根据多组数据得出结论 不能仅凭某一组数据得出结论 课前自主解读 课堂主题互动 主题一 实验原理与步骤 例题1 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 某实验小组采用如图所示的装置 实验步骤如下 1 请在空白处完善步骤中 把纸带的一端固定在小车的后面 另一端穿过打点计时器 改变木板的倾角 直到 用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 用手拉动纸带的另一端 将小车移到靠近 的附近位置 先 再 让小车拖着纸带运动 打点计时器在纸带上打下一系列的点 2 实验时 为了保证小车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m与小车的质量m应满足 放开纸带 纸带上打点均匀 打点计时器 接通打点计时器电源 砂和砂桶的总质量m远远小于小车的质量m 主题二 实验数据处理 例题2 在 探究动能定理 的实验中 所用电源的频率为50hz 某同学选择了一条理想的纸带 用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图所示 数值的单位是mm 图中o点是打点计时器打出的第一个点 a b c d e分别是每打两个点取出的计数点 设重物的质量为mkg 当地重力加速度g 9 8m s2 以下前3空答案的数值或表达式的系数均取3位小数 1 重物从开始下落到计时器打b点过程中 重力做功wg 2 当计时器打b点时 重物的速度vb m s 3 重物下落到计时器打b点时增加的动能 ek增 4 我们发现 ep减和 ek增并不严格相等 产生误差的主要原因是 1 911mj 1 944 1 890mj 重物下落时受到阻力作用 重物要克服阻力做功而损失一部分机械能 变式1 2009 汕头 一模 某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功 装置如图所示 一木块放在粗糙的水平长木板上 右侧栓有一细线 跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接 木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连 长木板固定在水平实验台上 实验时 木块在重物牵引下向右运动 重物落地后 木块继续向右做匀减速运动 下图给出了重物落地后打点计时器打出的纸带 系列小黑点是计数点 每相邻两计数点间还有4个点 图中未标出 计数点间的距离如图所示 打点计时器所用交流电频率为50hz 不计纸带与木块间的拉力 主题二 实验数据处理 变式1 1 可以判断纸带的 左或右端 与木块连接 根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下a点和b点时木块的速度va m s vb m s 结果保留两位有效数字 2 要测量在ab段木板对木块的摩擦力所做的功wab 还需要的实验器材是 还应测量的物理量是 填入所选实验器材和物理量前的字母 a 木板的长度lb 木块的质量m1c 木板的质量m2d 重物质量m3e 木块运动的时间tf ab段的距离labg 天平h 秒表j 弹簧秤 3 在ab段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式wab 用va vb和第 2 问中测得的物理量的字母表示 右端 0 72 0 97 g b 主题二 实验数据处理 例题3 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 某实验小组采用如图 甲 所示的装置 通过打点计时器在纸带上打下一系列的计时点测出s s1 s2 如图 乙 所示 查得打点周期为t 1 本实验还需直接测量的物理量是 并用相应的符号表示 2 若通过测量发现 小车质量m远远大于砂和砂桶总质量m 则探究结果的表达式是 用相应的符号表示 若通过测量发现 小车质量m没有远远大于砂和砂桶总质量m 则探究结果的表达式是 用相应的符号表示 图 乙 图 甲 小车质量m 砂和砂桶的质量m 主题二 实验数据处理 评卷现场观摩 卷例 2009 广东高考 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能原理 如图 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 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 由静止开始释放小车 改变小车质量 卷例 2 下表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 v22 v12 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 根据下表 请在图中的方格纸上作出 e w图线 评卷现场观摩 0 600j 0 610j 1 在利用重锤自由下落过程 探究动能定理 的实验中 测量重力做功和动能的增加量 需要测量 a 质量 某一运动过程中的初 末速度b 位移 某一运动过程中的初 末速度c 位移 某一运动过程中的末速度d 质量 位移 某一运动过程中的初 末速度 课外演练 b 课外演练 2 1 某同学探究功与物体动能变化间的关系 采用实验方案如图5 1所示 他想用钩码的重力表示小车受到的合外力 为了减小这种做法带来的实验误差 你认为在实验中还应该采取的两项措施是 a b 2 如图5 2所示是某次实验中得到的一条纸带 其中a b c d e f是计数点 相邻计数点间的时间间隔为t 距离如图 则打c点时小车的速度为 用题给符号表示 要验证合外力的功与动能变化间的关系 除位移 速度外 还要测出的物理量有 平衡摩擦力 钩码的重力远小于小车的总重力 钩码的质量和小车的总质量 3 如图5 3所示是用落体法 探究动能定理 的实验装置 请回答下列问题 1 从下列器材中选出实验所必须的 其编号为 a 打点计时器 含纸带 b 重锤 c 天平 d 毫米刻度尺 e 秒表 2 实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力 使重锤获得的动能往往 重力对它做的功 填大于 小于或等于 3 如果以为v2 2纵轴 以h为横轴 根据实验数据绘出v2 2 h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线 该线的斜率是 课外演练 abd 小于 重力加速度 4 某同学为探究 恒力做功与物体动能改变的关系 设计了如下实验 他的操作步骤是 摆好实验装置如图5 4所示 将质量为200g的小车拉到打点计时器附近 并按住小车 在质量为10g 30g 50g的三种钩码中 他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩p上 释放小车 打开电磁打点计时器的电源 打出一条纸带 课外演练 1 在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条 经测量 计算 得到如下数据 第一个点到第n个点的距离为40 0cm 打下第n点时小车的速度大小为1 34m s 该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力 算出 拉力对小车做的功为 j 小车动能的增量为 j 2 此次实验探究结果 他没能得到 恒力对物体做的功 等于物体动能的增量 且误差很大 显然 在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素 请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下 造成较大误差的主要原因是 课外演练 0 196 0 181 小车质量没有远大于钩码质量 没有平衡摩擦力 操作错误 先放小车后开电源 课外演练 5 某实验小组利用如图5 5 甲 所示的实验装置来 探究动能定理 1 如图5 5乙所示 用游标卡尺测得遮光条的宽度d mm 实验时将滑块从图示位置由静止释放 由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 t 1 2 10 2s 则滑块经过光电门时的瞬时速度 m s 计算结果保留两位有效数字 在本次实验中还需要测量的物理量有 钩码的质量m 和 文字说明并用相应的字母表示 5 2 0 43 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离 s 滑块的质量 2 本实验通过比较 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 从而探究合外力做功与动能改变量之间关系 6 某同学用如图5 6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 课外演练 mgs 该同学在一条比较理想的纸带上 依次选取0 1 2 3 4 5共六个计数点 分别测量后5个计数点与计数点0