高考物理大一轮复习第五章机械能实验五探究动能定理课件.ppt

实验五探究动能定理 实验基础 热点定位 跟踪训练 实验基础 理解落实夯基础 注意事项1 平衡摩擦力 由于我们用绳的拉力确定对小车做的功 因此应设法排除其他力的影响 实际操作中是采用把木板的一端垫高 用小车重力的分力和阻力平衡的方法来消除阻力的影响 2 尽量减小小车的加速度 因为砝码和小盘拉着小车加速运动时 砝码和小盘处于失重状态 小车受到的拉力小于砝码和小盘的总重力 为减小这一系统误差 应使小车的加速度尽量小 也就是实验中必须满足砝码和小盘的总质量远小于小车的质量 误差分析1 实验中我们把拉力对小车做的功与砝码和小盘总重力所做的功认为是一样的 但实际上二者并不相同 这是因为砝码和小盘的总重力与绳的拉力是不一样的 2 在m M时 细绳的拉力近似等于砝码和小盘的总重力 误差较小 m越大 误差越大 因此实验中应使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量 热点定位 重点透析通热点 热点一实验原理和步骤 例1 2016 吉林长春二模 如图 甲 所示为验证动能定理的实验装置 较长的小车的前端固定有力传感器 能测出小车所受的拉力 小车上固定两个完全相同的遮光条A B 小车 传感器及遮光条的总质量为M 小车放在安装有定滑轮和光电门的光滑轨道D上 光电门可记录遮光条A B通过它时的挡光时间 用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连 轨道放在水平桌面上 细线与轨道平行 滑轮质量 摩擦不计 1 用螺旋测微器测遮光条的宽度 如图 乙 所示 则遮光条的宽度d mm 2 实验过程中 填 需要 或 不需要 满足M远大于m 3 实验主要步骤如下 测量小车 传感器及遮光条的总质量M 测量两遮光条的距离L 按图 甲 正确连接器材 由静止释放小车 小车在细线拉动下运动 记录传感器的示数F及遮光条A B经过光电门的挡光时间tA和tB 则验证动能定理的表达式为 用字母M F L d tA tB表示 核心点拨 1 对螺旋测微器在读转动刻度时 一定要估读 2 要理解力传感器示数与重物重力的关系 解析 1 根据螺旋测微器的读数规则 遮光条的宽度d 0 400mm 2 由于实验中小车的力由力传感器测出 所以无需M远大于m 答案 1 0 400 0 399 0 401均可 2 不需要 方法技巧解决 探究动能定理 实验时的注意点 1 正确理解实验原理 不同实验方法测量的量不同 但均是对比外力做功与动能变化的数值 2 要善于将类似实验方法进行迁移 教师备用 多选 探究动能定理 的实验装置如图所示 当小车在两条橡皮筋作用下弹出时 橡皮筋对小车做的功记为W0 当用4条 6条 8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2W0 3W0 4W0 每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出 关于该实验 下列说法正确的是 A 本实验不需要平衡摩擦力B 实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C 每次实验中应使小车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 vm2 W vm3 W2 vm W3 vm 的图像 直到找出合力做功与物体速度变化的关系 CD 热点二实验数据处理 例2 质量为1kg的重物自由下落 通过打点计时器在纸带上记录下运动过程 打点计时器所接电源为 6V 50Hz 的交流电源 如图 甲 所示 纸带上O点为重物自由下落时打点的起点 选取的计数点A B C D E F G依次间隔一个点 图中未画出 各计数点与O点的距离依次为31 4 70 6 125 4 195 9 282 1 383 8 501 2 单位为mm 重力加速度为9 8m s2 1 求出B C D E F各点速度填入下表 2 填入重物下落从起点到图中各点过程中重力所做的功 3 适当选择坐标轴 在图 乙 中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图 图中纵坐标表示 横坐标表示 由图可得重力所做的功与成关系 2 计算重力做功的公式W mg h 2 重力做的功由W mg h求出 WB mg 1 9 8 70 6 10 3J 0 69J 同理WC 1 23J WD 1 92J WE 2 76J WF 3 76J 3 如图所示 答案 1 1 181 571 962 352 74 2 0 691 231 922 763 76 3 关系图见解析重力做的功WG速度的二次方v2速度的二次方v2正比 教师备用 2016 湖南衡阳联考 某同学为探究合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 按图 甲 摆好实验装置 其中小车质量M 0 4kg 钩码总质量m 0 1kg 先接通打点计时器的电源 电源频率f 50Hz 然后释放小车 打出一条纸带 1 经过多次重复实验 他从打出的多条纸带中选出一条打点清晰的 如图 乙 所示 把打下的第一点记作0 然后依次取若干个计数点 相邻计数点间还有4个点未画出 用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1 0 041m d2 0 055m d3 0 167m d4 0 256m d5 0 360m 他把钩码重力 当地重力加速度g 9 8m s2 作为小车所受合力 算出0点到第4个计数点合力做功W J 打下第4个计数点时小车动能Ek J 结果保留三位有效数字 答案 1 0 2510 186 2 由此实验探究的结果 他未能得到 合力对物体做的功等于动能的变化 且误差很大 主要原因有 只需答一条 解析 2 主要原因 钩码质量太大 没有平衡摩擦力 答案 2 见解析 热点三实验的创新与改进 新题体验 1 在 探究功与物体速度变化的关系 实验中 某实验探究小组的实验装置如图 甲 所示 木块从A点由静止释放后 在1根弹簧作用下弹出 沿水平长木板运动到B1点停下 O点为弹簧原长时所处的位置 测得OB1的距离为L1 并将此过程中弹簧对木块做的功记为W 用完全相同的弹簧2根 3根 并在一起进行第2次 第3次 实验 每次实验木块均从A点释放 木块分别运动到B2 B3 停下 测得OB2 OB3 的距离分别为L2 L3 弹簧对木块做的功分别记为2W 3W 作出弹簧对木块做功W与木块停下的位置距O点的距离L的W L图像 如图 乙 所示 1 根据图线分析 弹簧对木块做功W与木块在O点的速度v0之间的关系为 A W与v0成正比B W与v0成线性关系C W与v0的二次方成正比D W与v0的二次方成线性关系 2 图线与纵轴交点的物理意义是 2 根据动能定理全过程的表达式 W L图线不通过原点 是因为未计木块通过AO段时摩擦力对木块所做的功 或未计AO段木块克服摩擦力所做的功 答案 1 D 2 AO段木块克服摩擦力所做的功 2 某实验小组利用图示装置进行 探究动能定理 的实验 实验步骤如下 A 挂上钩码 调节长木板的倾角 轻推小车后 使小车能沿长木板向下做匀速运动 B 打开速度传感器 取下轻绳和钩码 保持A中调节好的长木板倾角不变 让小车从长木板顶端由静止下滑 分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2 C 重新挂上细绳和钩码 改变钩码的个数 重复A到B的步骤 回答下列问题 1 按上述方案做实验 长木板表面粗糙对实验结果是否有影响 填 是 或 否 2 若要验证动能定理的表达式 还需测量的物理量有 A 悬挂钩码的总质量mB 长木板的倾角 C 两传感器间的距离lD 小车的质量M 3 根据实验所测的物理量 动能定理的表达式为 重力加速度为g 跟踪训练 即时巩固测效果 1 如图所示 某组同学在做 探究功与速度变化的关系 实验时 他们将轨道的一端垫得很高 并让小车从图示位置由静止释放 1 请指出其中的错误 或不妥 三处 2 改进上述错误后 具体实际操作中还要求 写出两条即可 答案 1 电磁打点计时器错接直流电源平衡摩擦力过度 倾角太大 小车释放位置离计时器太远 2 所用橡皮筋规格相同先接通电源后释放小车 2 2013 福建卷 19 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 装置如图 甲 1 下列说法哪一项是正确的 填选项前字母 A 平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B 为减小系统误差 应使钩码质量远大于小车质量C 实验时 应使小车靠近打点计时器由静止释放 解析 1 平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡 故不能挂钩码平衡摩擦力 选项A错误 该实验中 可近似用钩码的重力表示小车所受到的拉力 因此应使钩码的质量远小于小车的质量 选项B错误 实验时 为充分利用纸带 应使小车靠近打点计时器由静止释放 选项C正确 答案 1 C 2 图 乙 是实验中获得的一条纸带的一部分 选取O A B C计数点 已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz 则打B点时小车的瞬时速度大小为m s 保留三位有效数字 答案 2 0 653 3 某同学验证动能定理的实验装置如图 甲 所示 水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨 导轨上A点处有一带遮光片的长方形滑块 其总质量为M 实验步骤如下 用游标卡尺测出遮光片的宽度d 安装好实验器材 给气垫导轨接上气源 然后读出拉力传感器的示数 记为F 同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离L 剪断细绳 让滑块滑向光电门 并记录滑块通过光电门的时间t 多次改变滑块与光电门之间的距离 记录相应的L与t的值 结果如下表所示 试分析下列问题 1 用游标卡尺测量遮光片宽度d的测量结果如图 乙 所示 则d cm 2 剪断细绳后 滑块开始加速下滑 则其受到的合外力为 解析 1 宽度d 1 00cm 2 剪断细绳前拉力传感器的示数便是剪断细绳后滑块沿斜面滑动所受到的合外力 即F 答案 1 1 00 2 F 解析 4 所作的图像如图所示 答案 4 图像见解析能得到的实验图像为线性图像 4 2016 四川资阳模拟 某兴趣小组准备探究 合外力做功和物体速度变化的关系 实验前组员们提出了以下几种猜想 W v W v2 W 为了验证猜想 他们设计了如图 甲 所示的实验装置 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 小刚同学提出 不需要测出物体质量 只要测出物体初始位置到速度传感器的距离L和读