高考核动力高考物理一轮复习 5.5实验五 探究动能定理课件.ppt

第5单元实验五 探究动能定理 读一读 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 测量不准带来误差 注意事项1 平衡摩擦力 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 选点测速 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 规格相同 橡皮筋规格相同时 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 探究功与速度变化的关系 的实验装置如图1所示 当小车在一条橡皮筋作用下弹出时 橡皮筋对小车做的功记为w 当用2条 3条 4条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 第4次 实验时 橡皮筋对小车做的功记为2w 3w 4w 每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出 图1 1 关于该实验 下列说法正确的是 a 打点计时器可以用干电池供电b 实验仪器安装时 可以不平衡摩擦力c 每次实验小车必须从同一位置由静止弹出d 利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功w 依次作出w vm w v w v w2 vm w3 vm 的图象 得出合力做功与物体速度变化的关系 2 如图2所示 给出了某次实验打出的纸带 从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带 测得a b c d e相邻两点间的距离分别为ab 1 48cm bc 1 60cm cd 1 62cm de 1 62cm 已知相邻两点打点时间间隔为0 02s 则小车获得的最大速度vm m s 结果保留两位有效数字 图2 答案 1 cd 2 0 81 如图所示是某研究性学习小组的同学做探究 橡皮筋做功和物体速度变化的关系 的实验 图中是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 图甲为某次实验中打出的纸带 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之间的关系wn 请你运用表中的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象 以验证理论的正确性 解析 1 要计算某点速度的大小 必须要测量纸带上计数点间的距离 除了题图甲中已给出的实验器材和电源外 还需要的器材是刻度尺 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 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部分 4 根据动能定理可知 从理论上讲 橡皮筋做的功wn与物体获得的速度vn之间的关系是wn v 以wn为纵坐标 以v为横坐标 用描点作图法作图 图象是过原点的直线 说明wn v 答案 1 刻度尺 2 把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力 3 每相邻两点之间的距离相等 或点分布均匀 4 v图象如图所示 拓展创新实验 探究高考命题视角视角1实验器材的改进 使用拉力传感器和速度传感器如图所示 将拉力传感器固定在小车上 平衡小车的摩擦力 拉力传感器可以记录小车受到的拉力大小 在水平桌面上相距一定距离x的a b两点各安装一个速度传感器 分别记录小车通过a b时的速度大小 改变钩码的数量 分别得到对应拉力的功w和 v2 即v v 也可验证得到w v2的结论 视角2实验方案的改进利用自由落体运动探究功和动能的关系 视角3创新拓展把探究功和动能关系的实验拓展为探究弹性势能和形变量关系的实验 视角4数据处理的改进 1 在数据处理时 可用小车的动能增量 ek作为纵轴 小车拉力的功w作横轴作出 ek w图象 2 因小车合力一定时 合力的功w与小车位移l成正比 因此 可以做出l v2图象或l ek图象 2013 全国大纲卷 23 测量小物块q与平板p之间动摩擦因数的实验装置如图所示 ab是半径足够大的 光滑的四分之一圆弧轨道 与水平固定放置的p板的上表面bc在b点相切 c点在水平面的垂直投影为c 重力加速度大小为g 实验步骤如下 用天平称出物块q的质量m 测量出轨道ab的半径r bc的长度l和cc 的长度h 将物块q在a点从静止释放 在物块q落地处标记其落地点d 重复步骤 共做10次 将10个落地点用一个尽量小的圆围住 用米尺测量圆心到c 的距离s 1 用实验中的测量量表示 物块q到达b点时的动能ekb 物块q到达c点时的动能ekc 在物块q从b运动到c的过程中 物块q克服摩擦力做的功wf 物块q与平板p之间的动摩擦因数 2 回答下列问题 实验步骤 的目的是 已知实验测得的 值比实际值偏大 其原因除了实验中测量量的误差之外 其他的可能是 写出一个可能的原因即可 2 实验步骤 是为了减小偶然误差 从开始运动到抛出 物块可能因接缝b不平滑等原因而受到阻力 导致测得的 值比实际值偏大 学以致用 2013 全国新课标卷 22 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究 一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一小球接触而不固连 弹簧处于原长时 小球恰好在桌面边缘 如图 a 所示 向左推小球 使弹簧压缩一段距离后由静止释放 小球离开桌面后落到水平地面 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 回答下列问题 1 本实验中可认为 弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等 已知重力加速度大小为g 为求得ek 至少需要测量下列物理量中的 填正确答案标号 a 小球的质量mb 小球抛出点到落地点的水平距离s a c 桌面到地面的高度hd 弹簧的压缩量 xe 弹簧原长l0 b 2 用所选取的测量量和已知量表示ek 得ek 3 图 b 中的直线是实验测量得到的s x图线 从理论上可推出 如果h不变 m增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 如果m不变 h增加 s x图线的斜率会 填 增大 减小 或 不变 由图 b 中给出的直线关系和ek的表达式可知 ep与 x的 次方成正比 模拟题组 1 2015 南昌高三上学期调研 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x 得到下表所示几组数据 1 一同学根据表中数据 作出x v图像如图甲所示 观察该图像 该同学作出如下推理 根据x v图像大致是一条抛物线 可以猜想 x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 根据你所作的图像 你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是 解析 1 作出x v2的图线如图所示 2 由图可以看出 滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比 即x v2 答案 1 见解析图 2 x v2 2 2015 绍兴二模 某同学用下图中所示的实验装置探究做功与物体速度变化的关系 实验中用砂和砂桶的重力代替小车所受的合外力 利用打点计时器打出的纸带求出某计数点p的速度 而后由得出的数据确定做功与物体速度变化的关系 1 为减小实验误差 下列措施必要的是 a 适当垫高木板 让小车不受拉力时能沿木板匀速下滑b 让砂和砂桶的质量远小于小车的质量c 先释放小车再接通打点计时器的电源d 所取计数点p与纸带起始点间的距离越小越好 2 实验中需要直接测量的物理量有 解析 该实验需要平衡摩擦力 以保证砂和砂桶的拉力对小车做的功等于小车动能的变化 a正确 让砂和砂桶的质量远小于小车的质量才能保证绳上的拉力大小等于砂和砂桶的总重力 b正确 应当先接通打点计时器的电源 待打点稳定后再释放小车 c错误 所取计数点p与纸带起始点间的距离不能太小 d错误 结合实验原理分析可知该实验需要的物理量有绳上的拉力 纸带上的某点p的速度以及该点距离起始点的距离 故需要直接测量的物理量有砂和砂桶的总重力 纸带上某点p距离起始点的距离以及p点左右相邻两点间的距离 答案 1 ab 2 砂和砂桶的重力 计数点p与纸带起始点间的距离 与p点左右相邻的两点计数点间的距离 3 2015 大庆石油中学高三摸底 利用气垫导轨探究弹簧的弹性势能与形变量的关系 在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块 滑块的一端与轻弹簧贴近 弹簧另一端固定在气垫导轨的一端 将一光电门p固定在气垫导轨底座上适当位置 如下图所示 弹簧处于自然状态时 使滑块向左压缩弹簧一段距离 然后由静止释放滑块 与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间 则可计算出滑块离开弹簧后的速度大小 实验步骤如下 用游标卡尺测量遮光片的宽度d 在气垫导轨上通过滑块将弹簧压缩x1 滑块由静止释放 由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t1 利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v和动能mv2 增大弹簧压缩量为x2 x3 重复实验步骤 记录并计算相应的滑块动能mv2 如下表所示 1 测量遮光片的宽度时游标卡尺示数如下图所示 读得d cm 答案 1 1 02 2 见解析 3 弹性势能的大小与形变量x的二次方成正比 高考题组 4 2014 天津理综 9 2 某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上 将细绳一端拴在小车上 另一端绕过定滑轮 挂上适当的钩码 使小车在钩码的牵引下运动 以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系 此外还准备了打点计时器及配套的电源 导线 复写纸 纸带 小木块等 组装的实验装置如图所示 1 若要完成该实验 必需的实验器材还有哪些 2 实验开始时 他先调节木板上定滑轮的高度 使牵引小车的细绳与木板平行 他这样做的目的是下列的哪个 填字母代号 a 避免小车在运动过程中发生抖动b 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰c 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动d 可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 3 平衡摩擦力后 当他用多个钩码牵引小车时 发现小车运动过快 致使打出的纸带上点数较少 难以选到合适的点计算小车速度 在保证所挂钩码数目不变的条件下 请你利用本实验的器材提出一个解决方法 4 他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功 经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些 这一情况可能是下列哪些原因造成的 填字母代号 a 在接通电源的同时释放了小车b 小车释放时离打点计时器太近c 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉d 钩码做匀加速运动 钩码重力大于细绳拉力 答案 1 刻度尺 天平 包括砝码 2 d 3 可在小车上加适量的砝码 或钩码 4 cd 5 2012 江苏物理 为测定木块与桌面之间的动摩擦因数 小亮设计了如图所示的装置进行实验 实验中 当木块a位于水平桌面上的o点时 重物b刚好接触地面 将a拉到p点 待b稳定后静止释放 a最终滑到q点 分别测量op oq的长度h和s 改变h 重复上述实验 分别记录几组实验数据 1 实验开始时 发现a释放后会撞到滑轮 请提出两个解决方法 2 请根据下表的实验数据作出s h关系图象 3 实验测得a b的质量分别为m 0 40kg m 0 50kg 根据s