福建省长泰一中高三物理 第五章 实验五 探究动能定理复习课件 新人教版必修2.ppt

实验五探究动能定理 1 探究外力做功与物体速度的关系 2 通过分析论证和实验探究 培养实验探究能力和创新精神 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 1 小车质量远大于钩码的质量 可认为小车所受拉力的大小等于钩码所受的重力 可利用重力大小和位移计算拉力做的功 2 可利用打点计时器打出的纸带测量 计算小车的速度 进而确定小车的动能 附有定滑轮的长木板 薄木块 小车 细线 钩码 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 一 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 不加钩码 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 加钩码 要使小车的质量远大于钩码的质量 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钩码质量 5 重复步骤4 打2 3条纸带 二 数据处理1 选一条点迹清晰的纸带分析数据 2 将实验数据填在表中 小车质量m kg 钩码质量m0 kg 细线拉力f m0g n 3 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 1 实验的系统误差是细线对小车的拉力小于钩码的总重力 2 平衡摩擦力不彻底或平衡过了也造成误差 3 利用打点的纸带计算小车的速度时 测量不准带来误差 1 钩码的总质量要远小于小车的质量 2 平衡摩擦力时 不要加钩码 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释放纸带 1 本实验中物体运动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 小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小 2 可以把长木板换成气垫导轨 省略平衡摩擦力的操作步骤 达到简化实验过程的目的 热点一对实验原理的理解 例证1 2013 三明模拟 某实验小组采用如图甲所示的装置探究 动能定理 图中小车内可放置砝码 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 实验的部分步骤如下 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 关闭电源 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复 的操作 2 如图乙是某次实验得到的一条纸带 在纸带上选择起始点o及多个计数点a b c d e 可获得各计数点刻度值s 求出对应时刻小车的瞬时速度v 则d点对应的刻度值为sd cm d点对应的速度大小为vd m s 3 下表是某同学在改变钩码或小车中砝码的数量时得到的数据 其中m是小车质量m1与小车中砝码质量m之和 v22 v12 是纸带上某两点的速度的平方差 可以据此计算出动能变化量 e f是钩码所受重力的大小 w是在以上两点间f所做的功 由上表数据可以看出 w总是大于 e 其主要原因是钩码的重力大于小车实际受到的拉力 还有 规范解答 1 安装好装置后为了多记录数据 减小误差 应该先接通电源 使打点计时器工作 再释放小车 2 从刻度尺上读出d点对应的刻度sd 8 15cm d点处于c e两点的时间中点 由匀加速直线运动公式得 3 由于摩擦力做负功 造成机械能损失 没有平衡摩擦力造成拉力做的功大于动能的增加量 答案 1 接通电源释放小车 2 8 15 8 12 8 16 0 54 0 53 0 55 3 没有平衡摩擦力 热点二实验数据的处理与分析 例证2 某兴趣小组在做 探究做功和物体速度变化关系 的实验前 提出以下几种猜想 w v w v2 w 他们的实验装置如图甲所示 pq为一块倾斜放置的木板 在q处固定一个速度传感器 用来测量物体每次通过q点的速度 在刚开始实验时 有位同学提出 不需要测出物体质量 只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了 大家经过讨论采纳了该同学的建议 1 本实验中不需要测量物体质量的理由是什么 2 让物体分别从不同高度无初速度释放 测出物体从初始位置到速度传感器的距离l1 l2 l3 l4 读出物体每次通过速度传感器q的速度v1 v2 v3 v4 并绘制了如图乙所示的l v图象 根据绘制出的l v图象 若为了更直观地看出l和v的变化关系 他们下一步应该作出 a l v2图象b l 图象c l 图象d l 图象 3 本实验中 木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果 规范解答 1 因为w ek 而w mg sin cos l ek mv2 等式两边都有m 所以探究w与v的关系可以不用测量质量m 2 由于题图乙是关于 l v 的图象 该图象为曲线 不便于直观地看出l和v的变化关系 所以 下一步应作出l v2的图象 应选a 3 在实验中 由于物体在斜面上运动时 所受的合力是确定的 即f合 mg sin cos 所以摩擦力的大小不会影响l和v的关系 答案 1 见规范解答 2 a 3 不会 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 纸带 f 细线 砝码 小车 g 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 根据所打的点数计算出时间 故不需秒表 电磁打点计时器使用低压交流电源 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 要验证合外力做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 解析 1 a 平衡摩擦力 b 钩码的重力远小于小车的总重力 2 由由知 还要测钩码的重力和小车的总质量 答案 1 平衡摩擦力钩码的重力远小于小车的总重力 2 钩码的重力和小车的总质量 3 2012 三门峡模拟 某学习小组在 探究功与速度变化关系 的实验中采用了如图所示的实验装置 1 将气垫导轨接通气泵 通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平 检查是否调平的方法是 2 如图所示 游标卡尺测得遮光条的宽度 d cm 实验时 将橡皮条挂在滑块的挂钩上 向后拉伸一定的距离 并做好标记 以保证每次拉伸的距离恒定 现测得挂一根橡皮条时 滑块弹离橡皮条后 经过光电门的时间为 t 则滑块最后匀速运动的速度表达式为 用字母表示 3 逐根增加橡皮条 记录每次遮光条经过光电门的时间 并计算出对应的速度 则画出的w v2图象应是 解析 1 检查导轨是否水平的方法 将滑块轻放在气垫导轨上 看其是否滑动 或将滑块轻放在气垫导轨上 轻推滑块看是否匀速 2 d 5mm 0 05mm 10 5 50mm 0 550cm滑块匀速运动的速度v 3 由动能定理可知 w 故画出的w v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线 答案 1 将滑块轻置于气垫导轨之上 看其是否滑动或将滑块轻置于气垫导轨之上 轻推滑块看是否匀速 其他方法正确同样得分 2 0 550 3 过坐标原点的一条倾斜直线 4 在 探究恒力做功与动能改变的关系 的实验中 某实验小组采用如图甲所示的装置 实验步骤如下 1 把纸带的一端固定在小车的后面 另一端穿过打点计时器 2 改变长木板的倾角 以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力 3 用细线将长木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 4 接通电源 放开小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的点 5 测出s s1 s2 如图乙 已知电磁打点计时器的打点周期为t 则 判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是 本实验还需直接测量的物理量是 用文字说明并用相应的符号表示 探究结果的表达式是 用相应的符号表示 解析 根据纸带上的点迹是否均匀来判断是否平衡了摩擦力 确定运动小车的速度应选用点迹清晰 均匀的部分来求解 确定小车动能的变化必须知道小车的质量m 细线对小车做功是通过砂桶拉细线实现的 还应知道砂和砂桶的质量m 答案 纸带上点迹的间距相等小车的质量m 砂和砂桶的质量m 5 2013 龙岩模拟 为了 探究动能改变与合外力做功 的关系 某同学设计了如下实验方案 a 第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起 把质量为m的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连 然后跨过定滑轮 重锤夹后连一纸带 穿过打点计时器 调整木板倾角 直到轻推滑块后 滑块沿木板匀速运动如图甲所示 b 第二步保持长木板的倾角不变 将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处 取下细绳和钩码 将滑块与纸带相连 使其穿过打点计时器 然后接通电源释放滑块 使之从静止开始加速运动 打出纸带 如图乙所示 试回答下列问题 1 已知o a b c d e f相邻计数点的时间间隔为 t 根据纸带求滑块速度 当打点计时器打a点时滑块速度va 打点计时器打b点时滑块速度vb 2 已知重锤质量为m 当地的重力加速度为g 要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块 写出物理量名称及符号 合外力对滑块做功的表达式w合 3 测出滑块运动oa段 ob段 oc段 od段 oe段合外力对滑块所做的功 算出va vb vc vd ve 以v2为纵轴 以w为横轴建坐标系 描点作出v2 w图像 可知它是一条过坐标原点的倾斜直线 若直线斜率为k 则滑块质量m 解析 1 由于一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 所以 2 取下重锤后 滑块下滑的合外力即为f mg 所以还要测出滑块下滑的位移x 才能求出合外力的功 表达式w合 fx mgx 3 由于故斜率 所以滑块质量答案 1 2 下滑的位移xmgx 3 6 2012 江苏高考 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关系的图象 3 实验测得a b的质量分别为m 0 40kg m 0 50kg 根据s h图象可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数 结果保留