高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天 实验5 探究动能定理课件 新人教版.ppt

第五章 机械能 实验五探究动能定理 基础知识梳理 一 实验目的1 探究外力对物体做功与物体速度变化的关系 2 通过实验数据分析 总结出做功与物体速度二次方的正比关系 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w 2w 3w 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 3 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标 小车获得的速度为横坐标 作出w v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 前面带小钩 100 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 四 实验步骤1 按图所示将实验仪器安装好 同时 2 先用1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 与第一次相同 这时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 平衡摩擦力 拉伸的长度 五 数据处理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的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 a1 a2间的距离x 小车速度的表达式是v t为打点计时器打点的时间间隔 2 记录实验数据 把计算出的速度填入表格中并算出v2的值 3 数据处理 在坐标纸上画出w v或w v2图线 w 以一条橡皮筋做的功为单位 4 实验结论 从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为w v2 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 利用打点的纸带计算小车的速度时 测量不准带来误差 七 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 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 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 这是本实验的技巧之一 这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题 这也是物理实验中常用的一种思想和手段 点距均匀 核心考点突破 教材原型实验 左 2 d 类题演练1 1 实验时 该同学用钩码的重力表示小车受到的合力 为了减小这种做法带来的实验误差 你认为应该采取的措施是 填选项前的字母 a 保证钩码的质量远小于小车的质量b 选取打点计时器所打第1点与第2点间的距离约为2mm的纸带来处理数据c 把长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力d 必须先接通电源再释放小车 ac 2 如图乙所示是实验中得到的一条纸带 其中a b c d e f是连续的六个计数点 相邻计数点间的时间间隔为t 相邻计数点间的距离已在图中标出 测出小车的质量为m 钩码的总质量为m 从打b点到打e点的过程中 合力对小车做的功为 小车动能的增量为 用题中和图中的物理量符号表示 mgs 试验拓展创新 2 研究小车以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离 得出小车的初动能大小与克服摩擦力做功的情况 也可探究动能定理 这时必须保证小车与水平面上各处之间的动摩擦因数相同 用游标卡尺测出遮光片的宽度d 安装好实验器材 给气垫导轨接上气源 然后读出拉力传感器的示数 记为f 同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离l 剪断细绳 使滑块滑向光电门 并记录滑块通过光电门的时间t 多次改变滑块与光电门之间的距离 记录相应的l与t的值 结果如表所示 1 00 能 方法总结 动能定理问题的分析分析此类问题 应从以下几个方面考虑 1 寻找物体位移 2 分析物体受力 求外力做功 3 由功的表达式和功能关系列式 4 根据公式中的数据求出未知量 或确定图线上斜率和截距的意义 求相关物理量 类题演练2 保持p位置不变 将长木板另一端放置在铁架台横杆q2上 用刻度尺量出q1 q2之间的距离h1 将滑块从q2位置由静止释放 由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1 保持p位置不变 重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置 重复步骤 数次 滑块沿长木板由q2运动到p的过程中 用测量的物理量回答下列问题 重力加速度已知为g 1 滑块通过光电门的速度v 2 滑块动能的变化量 ek 3 滑块克服摩擦力做的功wf 4 合力对滑块做的功w合 mgh