《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第5章第5课时 实验：探究动能定理课件 鲁科版.ppt

第五课时实验 探究动能定理 1 探究恒力做功与物体动能的变化关系 掌握实验方法 实验操作技巧 以及实验数据处理方法 2 通过实验体会实验探究的思路和科学探究方法 一 实验原理探究恒力做功与物体动能改变的关系 可通过改变力对物体做的功 测出力对物体做不同的功时物体动能的变化 从而得到恒力做功与物体动能改变的关系 二 实验器材附有定滑轮的长木板 薄木块 小车 细线 砝码 打点计时器 低压交流电源 导线 天平 带一套砝码 毫米刻度尺 纸带及复写纸等 三 实验步骤1 用天平测出小车质量m 并记录 2 按图安装实验器材 不加砝码 调整定滑轮的高度 使细线与木板平行 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木块 并反复移动其位置 直到小车在斜面上匀速运动为止 4 加砝码 要使小车的质量远大于砝码的质量 把纸带的一端固定在小车的后面 另一端穿过打点计时器 接通电源放开小车 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 取下纸带并标记使用的砝码质量 5 重复步骤4 打2 3条纸带 6 选一条点迹清晰的纸带分析数据 7 将实验数据填在下表中 小车质量m kg 砝码质量m0 kg 细线拉力f m0g n 8 结论 恒力所做的功跟动能变化量之间的关系是恒力所做的功等于物体动能的变化 四 注意事项1 砝码的总质量要远小于小车的质量 2 平衡摩擦力时 不要加砝码 但应连着纸带且接通电源 3 小车所受的阻力f应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力 4 小车应靠近打点计时器 并且要先接通电源再放手 五 误差分析1 实验的系统误差是细线对小车的拉力小于砝码的总重力 2 平衡摩擦力不彻底或平衡过了也造成误差 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 实验原理和步骤的考查 例1 2011年福建福州模拟 某探究学习小组的同学利用学校实验室的器材探究动能定理 他们组装了一套如图 甲 所示的装置 另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台 天平 刻度尺 导线 复写线 纸带 小砂桶和砂子若干 当小车连接上纸带 用细线通过滑轮挂上小砂桶 1 某同学的实验步骤如下 用天平称量小车的质量m0和砂与小砂桶的总质量m 让砂桶带动小车加速运动 用打点计时器记录其运动情况 在打点计时器打出的纸带上取两点 测出这两点的间距l 算出这两点的速度v1与v2 本实验装置图 准备放开小车时刻 中有什么缺点或错误 要完成本实验 还缺哪些重要实验步骤 本实验认为小车所受合外力等于砂和砂桶重力 则应控制的实验条件是什么 2 在实验操作正确的前提下 若挑选的一条点迹清晰的纸带如图 乙 所示 已知相邻两个点间的时间间隔为t 从a点到b c d e f点的距离依次为s1 s2 s3 s4 s5 图中未标s3 s4 s5 则由此可求得纸带上由b点到e点所对应过程中 合外力对小车所做的功w 该小车动能改变量的表达式为 ek 结果用题中已知物理量的符号表示 若满足 则动能定理得证 熟练掌握本实验的目的和实验设计的思路 才能正确掌握实验的原理和步骤 对实验数据的分析处理 例2 某实验小组采用如图 甲 所示的装置探究 动能定理 图 甲 中小车中可放置砝码 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 打点计时器工作频率为50hz 1 如图 乙 是钩码质量为0 03kg 砝码质量为0 02kg时得到的一条纸带 在纸带上选择计数始点o及a b c d和e五个计数点 可获得各计数点到o的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v 请将c点的测量结果填在表中的相应位置 纸带的测量结果 2 在小车的运动过程中 对于钩码 砝码和小车组成的系统 做正功 做负功 3 实验小组根据实验数据绘出了图 丙 中的图线 其中 v2 v2 v 根据图线可获得的结论是 要验证 动能定理 还需测量的物理量是摩擦力和 答案 1 5 100 49 2 重力 钩码的重力 摩擦力 阻力 3 v2 s 速度的平方的变化与位移成正比 小车的质量 验证动能定理的实验中 关键是速度计算 质量 位移的测量 图象法分析比较直观 误差较小 是数据处理的常用方法 创新实验 例3 2011年广东省联考 测量滑块在运动过程中所受的合外力是 探究动能定理 实验要解决的一个重要问题 为此 某同学设计了如下实验方案 a 实验装置如图 甲 所示 一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码 用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起 调整长木板的倾角 直至轻推滑块后 滑块沿长木板向下做匀速直线运动 b 保持长木板的倾角不变 取下细绳和钩码 让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动 请回答下列问题 1 滑块做匀速直线运动时 打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是 2 滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小等于 3 该同学在一条比较理想的纸带上 从点迹清楚的某点开始记为o点 顺次选取5个点 分别测量这5个点到o之间的距离 并计算出它们与o点之间的速度平方差 v2 v2 v2 v 填入下表 以 v2为纵坐标 以s为横坐标在方格纸中作出 v2s图象 若测出滑块质量为0 2kg 结合图象可求得滑块所受合外力的大小为 n 答案 1 间距均匀 或等间距 2 钩码的重力大小 3 0 25 考点 考查实验原理和步骤 例题 基础题 2011年陕西模拟 某探究学习小组的同学欲验证 动能定理 他们在实验室组装了一套如图所示的装置 另外他们还找到了打点计时器及学生电源 导线 复写纸 纸带 滑块 细砂 当滑块连接上纸带 用细线通过滑轮挂上空的小砂桶时 释放小砂桶 滑块处于静止状态 若你是小组中的一位成员 要完成该项实验 则 1 你认为还需要的实验器材有 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 实验时首先要做的步骤是 3 在 2 的基础上 某同学用天平称量滑块的质量为m 往砂桶中装入适量的细砂 用天平称出此时砂和砂桶的总质量为m 让砂桶带动滑块加速运动 用打点计时器记录其运动情况 在打点计时器打出的纸带上取两点 测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2 v1 v2 则本实验最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示实验中测量得到的物理量 测控导航 1 在探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有下列器材 a 打点计时器 b 天平 c 秒表 d 低压交流电源 e 电池 f 纸带 g 细线 砝码 小车 h 薄木板 1 其中多余的器材是 填字母代号 缺少的器材是 2 测量时间的工具是 测量质量的工具是 解析 1 计算小车的速度是根据打点计时器所打点的纸带 故不需秒表 电磁打点计时器使用低压交流电源 故不需电池 纸带上的数据需用刻度尺测量 故缺刻度尺 2 打点计时器是测时间的工具 天平是测质量的工具 答案 1 c e刻度尺 2 打点计时器天平 2 1 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 某同学采用如图 甲 所示的装置进行实验 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 你认为在实验中应该采取的两项必要措施是 a b 2 如图 乙 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 乙 所示 则打c点时小车的速度表达式为 用题中所给物理量表示 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 3 为了探究恒力作用时的动能定理 某同学做了如下实验 他让滑块在某一水平面上滑行 利用速度采集器获取其初速度v 并测量出不同初速度的最大滑行距离s 得到下表所示几组数据 1 一同学根据表中数据 作出sv图象如图 甲 所示 观察该图象 该同学作出如下推理 根据sv图象大致是一条抛物线 可以猜想 s可能与v2成正比 请在图 乙 所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想 2 根据你所作的图象 你认为滑块滑行的最大距离s与滑块初速度平方v2的关系是 4 某同学在 探究动能定理 的实验中 设计了如图 甲 所示的装置 将纸带固定在重物上 让纸带穿过打点计时器 先用手提着纸带 使重物静