《高考风向标》高考物理一轮复习 专题五 第5讲 实验：探究动能定理 实验：验证机械能守恒定律课件.ppt

第5讲 实验 探究动能定理实验 验证机械能守恒定律 考点1 探究动能定理 1 实验目的 探究外力做功与物体速度变化的关系 2 实验原理探究功与物体动能变化的关系 可通过改变力对物体做的功 测出力与物体做不同功时物体的速度 为简化实验可将物体初速度设置为零 可用图5 5 1所示的装置进行实验 通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加 再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v 图5 5 1 3 实验器材 打点记时器 纸带 复写纸 小车 前有小钩 电源及导线 砝码 5 6条等长橡皮筋 刻度尺 长木板 铁钉等 4 实验步骤 1 按图5 5 1所示将实验仪器安装好 同时平衡摩擦力 2 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 将这一组数 据记入表格 3 用2条橡皮筋做实验 实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同 这样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 做实验 用同样的方法测出功和速度 记入表格 5 实验分析 1 数据分析 图5 5 3 实验数据记录 建立上述表格 求出v2值 在坐标纸上分别作出w v和w v2图线 以一条橡皮 筋做的功为单位 2 实验结论 从实验结果看出 功w与速度v的平方成正 比 即w v2 3 误差分析 橡皮筋的粗细不一致 导致做的功与条数不成正比 平衡摩擦力时 木板倾角过大或过小 测量纸带上的各点之间间距时有误差 纸带上的点没有对应小车匀速运动时刻 6 注意事项 1 平衡摩擦力很关键 将木板一端垫高 使小车的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匀速运动 找到木板一个合适的倾角 2 测小车速度时 纸带上的点应选均匀部分的 也就是选 小车做匀速运动状态的 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 4 小车质量应大一些 使纸带上打的点多一些 1 为了探究功与物体速度变化的关系 现提供如图5 5 1所示的器材 让小车在橡皮筋的作用下弹出后 沿木板滑行 请思考探究思路并回答下列问题 打点计时器交流电频率为50hz 图5 5 1 1 为了消除摩擦力的影响应采取什么措施 2 用n条橡皮筋做第n次实验 得到打出的纸带如图5 5 2 请完成表格回答问题 图5 5 2 从表中数据可得出结论 答案 1 将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度 使小车缓慢匀速下滑 2 在误差允许的范围内 橡皮筋对小车做的功与小车速度 的平方成正比 2 2010年珠海模拟 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 a 连接好实验装置如图5 5 4所示 b 将质量为200g的小车拉到打点计时器附近 并按住小 车 c 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 d 释放小车 打开打点计时器的电源 打出一条纸带 图5 5 4 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 1 第一个点到第n个点的距离为40 0cm 2 打下第n点时小车的速度大小为1 00m s 该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力 拉力对小车做的功为 j 小车动能的增量为 j 考点2 验证机械能守恒定律 1 实验目的 验证机械能守恒定律 图5 5 5 3 实验器材 铁架台 带铁夹 打点计时器 重锤 带纸带夹子 纸带几条 复写纸片 导线 直尺 学生电源 4 实验步骤 1 按图5 5 7把打点计时器安装在铁架台上 用导线把 打点计时器与学生电源连接好 2 把纸带的一端用夹子固定在重锤上 另一端穿过计时器限位孔 用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近 3 先接通电源 然后松手让重锤带着纸带自由下落 4 重复几次 得到3 5条打好点的纸带 5 在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带 在起点标上o 以后各点依次标上1 2 3 4 用刻度尺测出对应下落高度h1 h2 h3 h4 5 注意事项 1 实验中打点计时器的安装 两纸带限位孔必须在同一竖 直线上 以减少摩擦阻力 2 实验时 必须先接通电源 让打点计时器工作正常后才 松手让重锤下落 3 打点计时器必须接交流电源 4 重锤应选质量较大的 从而使重力远大于下落过程中所 受的阻力 减小实验误差 5 选用纸带时应尽量挑第一 二点间距离接近2mm的纸 带 6 计算下落高度时 都必须从起始点算起 不能搞错 为了减小测量h的相对误差 选取的各个计数点要离起始点远一些 但纸带也不宜过长 有效长度可在60 80cm内 7 因为实验要求第一个点对应重锤开始下落的时刻 这就要尽量使该点是清晰小点 为此提起纸带的手要保持不动 待接通电源 打点计时器正常工作后再松开纸带 3 2010年新课标卷 图5 5 6为验证机械能守恒定律的实验装置示意图 现有的器材为 带铁夹的铁架台 电磁打点计时器 纸带 带铁夹的重锤 天平 回答下列问题 1 为完成此实验 除了所给的器材 还需要的器材有 填入正确选项前的字母 a 米尺c 0 12v的直流电源 b 秒表d 0 12v的交流电源 2 实验中误差产生的原因有 写出两个原因 答案 1 ad 2 纸带与打点计时器之间有摩擦 用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差 图5 5 6 4 2010年广州二模 用如图5 5 7所示的装置做 验证机械能守恒定律 实验 打点计时器的打点周期为t 重锤的质量为m 重力加速度为g 1 完成下面部分实验步骤的相关内容 a 按图示的装置安装器件 b 将打点计时器接到 填 直流 或 交流 电源上 c 先 再 让重锤拖着纸带从高处自由下落 d 图5 5 7 2 图5 5 8是实验打出的纸带 o是速度为零的点 a b c是从合适位置选取的三个连续点 其他点未画出 量得d1 d2 d3 取图中o和 填 a b 或 c 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便 打点计时器打下该点时重锤的动能ek 图5 5 8 热点 纸带数据处理 例1 2010年湛江二模 在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中 质量m 1 00kg的重物自由下落 打点计时器在纸带上打出一系列点 如图5 5 9所示为选取的一条符合实验要求的纸带 o为第一个点 a b c为从合适位置开始选取的三个连续点 其他点未画出 已知打点计时器每隔0 02s打一次点 当地的重力加速度g 9 80m s2 那么 1 纸带的 端 选填 左 或 右 与重物相连 2 根据图上所得的数据 应取图中o点和 点来验证 机械能守恒定律 3 从o点到所取点 重物重力势能减少量 ep j 动能增加量 ek j 结果取3位有效数字 4 实验的结论是 图5 5 9 1 2010年揭阳梅州三校联考 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5 5 10 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 图5 5 11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个打点 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 图5 5 10 图5 5 11 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