湖南省高考历史一轮复习 第5章 第5节 实验：探究动能定理 实验：验证机械能守恒定律课件 粤教版.ppt

第5节实验 探究动能定理实验 验证机械能守恒定律 例1 在用图5 5 3所示的装置做 探究动能定理 的实验时 下列说法正确的是 填字母代号 探究动能定理 图5 5 3 a 为了平衡摩擦力 实验中可以将长木板的左端适当垫高 使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动b 为简便起见 每次实验中橡皮筋的规格要相同 拉伸的长度要一样c 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值d 可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 e 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源f 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度g 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 切入点 明确本实验的设计思想 如何研究w与v的关系 及怎样测小车获得的速度 解析 当小车拉着穿过打点计时器的纸带自由匀速运动时 重力的分力等于摩擦力 在实验中即可消除摩擦力的影响 a项正确 由实验原理可知 bc正确 d错误 使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车 e错误 橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加 此动能应为小车获得的最大动能 所以用打点计时器打下的纸带来测定的是小车的最大速度 f正确 g错误 答案 abcf 点评 明确本实验设计基本思想 不直接算w的具体数值 而只看第2次 第3次 实验中的w和v 或v2 是第1次的多少倍 简化了数据的测量和处理 例2 在 验证机械能守恒定律 的实验中 所用电源的频率为50hz 某同学选择了一条理想的纸带 用刻度尺测量时各计数点对应刻度尺上的读数如图5 5 4所示 o点是打点计时器打出的第一个点 a b c d e分别是每隔两个点取出的计数点 验证机械能守恒定律 图5 5 4 根据纸带要求计算 1 若重锤的质量为m 则重锤从开始下落到打b点时 减少的重力势能是 j 2 重锤下落到打b点时增加的动能 j 3 从 1 2 数据可得出的结论是 产生误差的主要原因是 切入点 会用纸带法求出某点速度是正确求解动能变化的前提 3 从 1 2 可以得出在实验误差允许范围内重锤重力势能的减少等于其动能的增加 机械能守恒 重锤减少的重力势能略大于其增加的动能的原因是 重锤在下落时要受到阻力的作用 打点计时器对纸带的摩擦阻力 空气阻力等 重锤克服阻力做功要损失一部分机械能 答案 1 1 911mj 2 1 890mj 3 见解析 点评 本实验的误差来源主要是空气阻力和摩擦阻力对纸带和物体做功 使重力势能的减少量大于动能的增加量 为尽量减少误差 除了实验操作正确 仪器选取合理外 在计算重力势能减少量时 重力加速度g一定不要取10m s2 没有特殊说明要取9 8m s2 1 在探究合外力做功与动能变化的关系时没有平衡摩擦力 使实验的误差增大 2 不理解验证机械能守恒定律实验中的纸带的第一 第二点间的距离为什么是2mm 3 不会用匀变速运动规律求解某一时刻的瞬时速度 4 单位及有效数字的确定出错 例3 某实验小组采用如图5 5 5所示的装置探究 动能定理 图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 题型一探究动能定律实验数据和处理 图5 5 5 1 实验的部分步骤下 在小车中放入砝码 把纸带穿过打点计时器 连在小车后端 用细线连接小车和钩码 将小车停在打点计时器附近 小车拖动纸带 打点计时器在纸带上打下一列点 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复 的操作 2 图5 5 6是钩码质量为0 03kg 砝码质量为0 02kg时得到的一条纸带 在纸带上选择起始点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1中的相应位置 图5 5 6 表1纸带的测量结果 图5 5 7 切入点 打点计时器的正确使用 动能定理 实验数据的处理 解析 第 1 小题考查学生实验操作的规范性 第 2 小题考查学生长度测量 记录数据的科学性 答案 1 接通电源 释放小车 断开开关 2 5 06 0 49 3 钩砝的重力 小车所受摩擦阻力 4 从图线看出 v2与位移s成正比 即小车初末速度的平方差与位移成正比 要验证动能定理 还要测量摩擦力和 小车的质量 思维拓展 探究动能定理 是 考试说明 中规定必考部分实验中两个带有 探究 标志的实验之一 而实验与探究又是新课标理念下对实验考查的特色内容之一 因此 同学们必须注意相关实验题目的训练 要在理解实验的基础上解析相关的问题 近几年高考对物理实验的考查已由过去的单一的 基本的形式向综合的 高层次的方向发展 表现之一 是加强了对学生动手能力的考查 试题往往从实验原理 器材的选择和使用 实验步骤和现象的观测等方面进行全面的考查 表现在设计型实验题频频出现 设计性实验题一般是以规定实验中的原理 方法和器材为基础编制出来的 这些实验可以有效地培养学生的观察能力 激发学生的学习兴趣 以及体现新课程改革精神 跟踪训练1如图5 5 8甲所示 用包有白纸的质量为1 00kg的圆柱棒替代纸带和重物 蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动 使之替代打点计时器 当烧断悬挂圆柱棒的线后 圆柱棒竖直自由下落 毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号 如图乙所示 设毛笔接触棒时不影响棒的运动 测得记号之间的距离依次为26 0mm 42 0mm 58 0mm 74 0mm 90 0mm 106 0mm 已知电动机铭牌上标有 1440r min 字样 由此验证机械能守恒 根据以上内容 回答下列问题 图5 5 8 左 1 20 1 58 0 53 0 57 实验误差允许范 围内 机械能守恒 例4 物体在空中下落的过程中 重力做正功 物体的动能越来越大 为了 探究重力做功和物体动能变化的定量关系 我们提供了如图5 5 9的实验装置 1 某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题 题型二验证机械能守恒定律实验的数据处理 图5 5 9 如图所示 测量质量为m的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的 通过光电门时的 探究重力做的功 与小球动能变化量 的定量关系 请在 空格处填写物理量的名称和对应符号 在 空格处填写数学表达式 2 某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字 用天平测出小球的质量为0 50kg 用游标卡尺测出小球的直径为10 0mm 用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80 80cm 电磁铁先通电 让小球吸在开始端 电磁铁断电时 小球自由下落 在小球经过光电门时间内 计时装置记下小球经过光电门所用时间为2 50 10 3s 由此可算得小球经过光电门的速度为 m s 计算得出重力做的功为 j 小球动能变化量为 j g取10m s2 结果保留三位数字 解析 本题考查实验设计探究能力 迁移能力 分析综合能力 还考查了对瞬时速度的理解