高三物理总复习 实验5 探究动能定理课件 鲁科版.ppt

实验五探究动能定理 物体的动能与速度密切相关 而物体的速度变化与它的受力有关 物体在力的作用下发生一定位移 速度发生变化 因此我们要去探究功与速度变化的关系 进而探究动能定理 知识要点归纳 实验目的 实验原理 我们通过橡皮筋带动小车运动来探究对物体做的功与物体速度变化的关系 如图4 5 1所示 小车在橡皮筋的作用下弹出 沿木板滑行 当我们用2条 3条 同样的橡皮筋进行第2次 第3次 实验时 每次橡皮筋拉的长度都保持一样 那么 第2次 第3次 实验中橡皮筋对小车做的功都是第一次的2倍 3倍 如果把第一次实验时橡皮筋的功记为w 以后各次的功就是2w 3w 图4 5 1 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 也可以用其他的方法测出 这样 进行若干次测量 就得到若干组功和速度的数据 以橡皮筋对小车做功为纵坐标 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 打点计时器及纸带 交流电源 在适当的位置钉有两个铁钉的长木板 小车 相同的橡皮筋五六条 刻度尺 小木片 实验器材 过程分析导引 一 实验步骤1 按图4 5 1所示将实验仪器安装好 2 平衡摩擦力3 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 w0 将这一组数据记入表格 4 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 2w0 测出小车获得的速度v2 将数据记入表格 5 用3条 4条 橡皮筋做实验 用同样的方法测出功和速度 填入表格 二 数据处理 图4 5 2 2 实验数据记录 3 实验数据处理及分析 在坐标纸上画出w v和w v2图线 w 以一根橡皮筋做的功为单位 如图4 5 3所示 图4 5 3 三 注意事项1 平衡摩擦力实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用 摩擦力对小车做负功 我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系 应设法排除摩擦力的影响 可采用将木板一端垫高的方法来实现 将木板一端垫高 使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡 就能消除摩擦力的影响 2 纸带的数据处理打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀 应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度 因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形 3 不需要求出功的数值本实验是利用橡皮筋的多少来表示拉力做功的大小 但不需要求出做功的值 只要求每条橡皮筋做的功大小相等 4 如何通过图象处理数据我们无法直接由一些数据得出规律性的结论 故借助于图象分析 而最容易想的是w与v的关系 但得到的图线无法下结论 故再做w v2图线 进而得出结论 5 实验中物体的初速度为零 所以要保证小车由静止放手 四 误差分析1 误差的主要来源之一是橡皮筋的长度 粗细不一 使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比 所以实验中应尽量选用长度和规格完全相同的橡皮筋 2 平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差 3 利用打上点的纸带计算小车的速度时 测量不准带来的偶然误差 4 作图象的过程中存在偶然误差 实验典例精析 2009年高考安徽卷 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4 5 4所示 实验主要过程如下 图4 5 4 a 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w 2w 3w 所采用的方法是选用同样的橡皮筋 并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致 当用1条橡皮筋进行实验时 橡皮筋对小车做的功为w 用2条 3条 橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 橡皮筋对小车做的功分别是2w 3w 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 解析 由于选用同样的橡皮筋 并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同 因此每条橡皮筋对小车做的功都相同 故a正确 小车在运动中受到阻力 采取平衡摩擦力的方法补偿 让木板固定在有打点计时器的一端适当抬高 使重力的下滑分力与摩擦力平衡 故b正确 纸带上的点两端密 中间疏 说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速 后在阻力作用下减速 故c正确 由于橡皮筋松弛后 小车做匀速运动 此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度 故求速度应用匀速的那一段的数据 而不应该使用从第一点到最后一点的数据来计算 故d项错 a b c正确 答案 d 规律总结 解决基本实验操作类问题的方法是搞清实验原理 设计并动手完成实验 在实验过程中体会每一个实验步骤的应用目的 2011年陕西宝鸡一检 如图4 5 5甲所示是某研究性学习小组一同学做探究 橡皮筋做功和物体速度变化的关系 的实验 图中小车在一条橡皮筋作用下弹出 沿木板滑行的情形 这时 橡皮筋对小车做功记为w 当用2条 3条 n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 第n次实验时 每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释放 小车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出 图乙为某次实验中打出的纸带 图4 5 5 1 除了图中已给出的实验器材和电源外 还需要的器材有 2 实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动 应采取的措施是 3 每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀的 为了测量小车最终获得的末速度 应选用纸带的 部分进行测量 4 下面是本实验的数据记录及数据处理表 从理论上讲 橡皮筋做的功wn与物体获得的速度vn之间满足的关系应是wn 请你运用表中的数据在图4 5 6所示的坐标系中作出相应的图象 以验证理论的正确性 图4 5 6 解析 1 刻度尺要计算某点速度的大小 必须要测量纸带上的计数点间的距离 除了图中已给出的实验器材和电源外 还需要的器材是刻度尺 2 把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动 应采取的措施是把放打点计时器一端的木板垫起适当的高度以平衡摩擦力 3 相邻两点之间距离相等 或点分布均匀 小车最终做匀速运动 因此应选用相邻两计数点间隔相等的纸带 图4 5 7 答案 见解析 规律总结 w v图象为曲线 不便于研究它们之间的关系 为了更直观地探究w与速度v的关系 可以画出w v2图象 这样可以将曲线转化为直线 这也是实验中经常采用的处理数据的基本方法 从w v2图象中 只能半定量地判断w与v2 或物体的动能 成正比 但不能定量地判断合外力所做的功与动能的变化之间的关系 图4 5 8 2011年宁德模拟 某同学用如图4 5 8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 请以 v2为纵坐标 以s为横坐标在方格纸中作出 v2 s图象 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 图4 5 9 2 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