（安徽适用）高考物理一轮复习要点提示 第5讲 (1)实验 探究动能定理课件.ppt

一 实验目的1 探究外力对物体做功与物体速度的关系 2 通过实验数据分析 总结出做功与物体速度平方的正比关系 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 100g 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 按如图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 橡皮筋做实验 用同样的方法测出功和速度 记入表格 2 实验数据记录 3 实验数据处理及分析 在坐标纸上 下图 画出w v和w v2图线 w 以一根橡皮筋做的功为单位 4 实验结论 从图象可知功与物体速度变化的关系为w v2 六 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 七 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 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 八 实验改进本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集 比用打点计时器方便快捷且误差较小 实验情景也可加以改进 如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离 得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况 这时必须保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同 对实验原理的理解 例1 2012年六安模拟 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所用的学生电源 导线 复写纸 纸带 小木块 细沙 当滑块连接上纸带 用细线通过滑轮挂上空的沙桶时 释放沙桶 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 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沙桶的总重力大小基本相等 细沙和沙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 往沙桶中装入适量的细沙 用天平称出此时细沙和沙桶的总质量为m 让沙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 实验数据的处理 例2 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能定理 如图所示 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 在水平桌面上相距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 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 2 下列表格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 v v 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 数据记录表 3 根据表格 请在下图中的方格纸上作出 e w图线 答案 1 小车 释放小车 减少砝码 2 0 600j0 610j 3 见解析图 例3 物体沿斜面下滑时动能可能发生变化 某实验小组为了探究滑块由静止开始沿斜面匀加速下滑过程中动能变化与哪些因素有关 利用如图所示的斜面和滑块a做实验 进行了相应的探究 1 请说出实验中可能影响滑块a动能变化的两个因素 2 请设计一实验方案 能直观地反映滑块a滑至斜面底端n处动能大小的不同 例如 方案甲 在斜面底端n处水平放置一平板 使连接处足够平滑 然后在n处放另一质量较小的滑块b 滑块a滑至n处的动能越大 则滑块b被碰后在平面上滑行得越远 你设计的方案乙 3 该实验小组利用上述 方案甲 进行实验 并用速度传感器和刻度尺分别测得滑块b在n处被碰后的初速度vn的大小与滑行距离x大小对应关系的四组数据 见下表 请在图中用图象法求出滑块b与水平面之间的动摩擦因数 解析 1 影响滑块a在下滑过程中动能变化的两个因素 例如 斜面的粗糙程度 或动摩擦因数 或摩擦力 斜面的倾角大小 或高度 2 观察滑块a在与斜面平滑连接的水平面上滑行 位移越大 动能越大 或滑块a平抛落地水平位移越大 动能越大 或沿平滑连接的斜面 弧形面上滑高度越高 说明动