(新课标)高考物理总复习第32课时探究动能定理(实验增分课)课件

1、第32课时探究动能定理（实验增分课）(ON c”襄讐疊離.，O.NN0.1实验基础全知晓、实验目的1. 通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。2. 通过实验数据分析，总结出外力做功与物体速度平方 的正比关系。二、实验原理1. 改变功的大小：釆用实验原理图所示的实验装置，用1条、2条、3条、 规格相同的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W、2. 确定速度的大小：小车获得的速度e可以由纸带和打 点计时器测出，也可以用其他方法测出。3. 寻找功与速度变化的关系：以W为纵坐标，e或於 为横坐标，作出W-e或异图像。分析图像，得出橡皮筋拉 力对小车所做的功

2、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）、薄物块、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（若使用电火花计时器则不用学生电源）、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺。谨记部分器材用途薄物块前后移动，平衡小车受到的摩擦力橡皮筋 使小车获得速度，把弹性势能转化为动能实验步骤1. 按原理图将仪器安装好。2. 平衡摩擦力：在长木板有打点计时器的一端下面垫一薄物块，反复移动薄物块的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，轻推小 车，使纸带打出的点间距均匀为止，即小车能匀速运动为止。3. 先用1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，设此时橡皮筋对小车做的

3、功为W,将这一组数据 记入表格。4-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，这时橡皮筋对小车做的功为2W,测出小车获得的 速度02,将数据记入表格。5.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。五、数据处理1.求小车速度实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离小贝2=寺（其中T为打点周期）。 JABC2.计算2叭3W、时对应“屛的数值，填入下面表格。W2W3W4W5WVV23作图像在坐标纸上分别作出Wv和Wv2图线，从中找出功与速度变化的关系。六、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

4、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木板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。七、注意事项平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。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做匀速运动，找到一个合适的倾角。2.测小车速度时，应选纸带上点迹均匀的部分，即选小 车做匀速运动的部分。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。N0-2常规考法掌握牢考法一 实验原理与操作1. (20

5、19温州棋拟)如图1所示，某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验。当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时,橡皮筋对小车做的功记为W,当用2条、3条、橡皮筋重复实验时，设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W、o图1中电火花计时器的工作电压是V的交流电。(2) 实验室提供的器材如下：长木板、小车、橡皮筋、电火花计时器、纸带.电源等，还缺少的测量工具是(3) 图1中小车上有一固定立柱，图2中给出了 4种橡皮筋与立柱的套接方式，为减小实验误差，你认为最合理的套接方式(4) 在正确操作的情况下，某次实验所打的纸带如图3所示(电源频率为50Hz)o打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做

6、功后小车获得的速度，应选用纸带的(选填“A广爼G”或“G/”)部分进行测量，小车获得的速度是m/s(结果保留两位有效数字)。解析：电火花计时器的工作电压是220V的交流电。(2) 处理实验数据时需要测量两计数点间的距离，因此还需要 的器材是刻度尺。(3) 橡皮筋最合理的套接方式是A,以A的方式套接释放小车 后，橡皮筋不会影响小车的运动。(4) 由题图3的纸带可知，G7部分每两点间的距离相等，小车 做匀速直线运动，因此应选用纸带的G7部分；小车获得的速宀 x 0.013 0度片产飞m/s=065 m/So答案：(1)220 (2)刻度尺(3)A GJ 0.65(1)为了使实验结果的误差尽量小，在

7、实验操作中，下列做法必 要的是OA.B.C.2. 某实验小组用如图甲所示的实验装置和实验器材做“探究动能 定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶受到的总重力 作为小车受到的合外力。带有定滑轮的长木板纸带 接电源咼店、 = 细线一实验小车打点计时器实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作 实验操作时要先释放小车，后接通电源 在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近 越好D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有 (3)如图乙为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”。已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为

8、g,图中己经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为砂和砂桶的总质量为加。该实验探究的结果是(用题中给出的字母表示)。 解析：(1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受 合外力恰好是细线的拉力，故A正确；实验操作时，若先释放小车, 再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能打出来的点很少, 不利于数据的采集和处理，故B错误；在利用纸带进行数据处理时, 所选的两个研究点离得越近测量误差越大，故C错误；在实验过程 中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使砂和砂 桶受到的总重力近似等于细线对小车的拉力，故D正确。(2)该实验的实验原理是验证砂桶和砂受到的总重力做的功等于小

9、车 动能的增加量，所以要测砂和砂桶的总质量、小车的质量，还要测 纸带上各点的距离来求速度，所以还需要的器材应有天平和刻度(3)由题图乙可知A点的速度为：0=詁，B点的速度为：血 =畚,所以动能变化量为:AEk=|Mr22而砂和砂桶受到的总重力做的功为：WG=mgx9要探究动能定理的表达式为:M(x22X!2) 咤=3272。答案：(1)AD (2)刻度尺、天平(3)mgx =J/)32T2规律方法本实验成功的关键是正确求出合外力做的功和动能的变1=. “化，因此在实验操作过程中，应注意平衡摩擦力并使砂和砂桶 的总质量远小于小车的质量，这样才能使误差尽量减小。考法二数据处理和误差分析3. (20

10、19廊坊棋拟)“探究合力做的功和物体速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。用1条橡皮筋时对小车做的功记为We用2条、3 条、完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、 实验，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，橡皮筋对 小车做的功记为2W。、3Wo、。实验中小车获得的速度由打 点计时器所打的纸带求出。(1) 木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是A. 橡皮筋仍处于伸长状态B.橡皮筋恰好恢复原长C.小车紧靠着打点计时器D.小车已超过两个铁钉的连绘(2) 如图乙所示是某次操作正确且电源

11、频率为50 Hz的情况下,打 点计时器记录的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的(选填“AF”或“FT”)部分进行测量，速度大小为m/s o(3) 通过该实验的正确操作和正确处理数据,应该得出合力做的功W和物体速度p变化的关系是(用字母表示)。解析：平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于小车所受的合力, 橡皮筋做功完毕，小车的速度最大。若不进行平衡摩擦力操作, 则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，小车速度最大，由题意知木 板水平放置，显然没有进行平衡摩擦力的操作，因此当小车的 速度最大时，橡皮筋仍处于伸长状态，故选项B. C. D错误,A正确。(2)小车在橡皮筋的作用下先做加速运动，橡皮筋做功完毕

12、， 则速度达到最大，此后做匀速运动，因此匀速时的速度即为该过程中的最大速度，故为了测量小车获得的速度，应选用纸带 点距均匀的部分进行测量，即F/部分，所以速度大小为。01520.02m/s=076 m/so(3)由动能定理知，合外力做的功应等于物体动能的变化量, 所以w与於成正比，即wv2o答案：(1)A (2)FZ 0.76 (3)W* 异|=,4. 某同学用如图甲所示装置做“探究合力做的功与动能改变量的 关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行实验。方法 如下：将光电门固定在水平轨道上的於点，用重物通过细线拉 小车，保持小车(带遮光条)和重物的质量不变，通过改变小车 释放点到光电门的距

13、离进行多次实验，每次实验时要求小车都光电门_白重物B遮光条车o O了 iA由静止释放。123 cmI J J J J J .1.1. * * L * L I I I J J J J 1 1 1I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 0 10 20乙(1) 用游标卡尺测出遮光条的宽度必 示数如图乙所示，则d=cmo如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t,小车到光电门 的距离为S,通过描点作出线性图像来反映合力做的功与动能改变量的关系，则所作图像关系是时才能符合实验要求。B. sA. sC. s r1D. s t2(3)下列实验操作中必要的是oA. 调

14、整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B. 必须满足重物的质量远小于小车的质量C. 必须保证小车由静止状态开始释放解析：由游标卡尺读数规则可知，示数为10 mm+0.05X15 mm=10.75 mm=1.075 cm。(2) 由题意可知，该同学是通过成倍改变位移来改变做功的,设小车所受的合力为F,对小车，有用=；彳才，即有 严,D正确。(3) 由(2)可知，公式中的F是指小车所受到的合力，而且在整 个实验过程中保持不变，所以在该实验中不需要平衡摩擦力;同理可知，重物与小车质量的大小关系也不会对实验结果产生影响；若小车释放速度不为0,则会对实验结果产生影响，选项C正确。答案：(1)

15、1.075 (2)D (3)C5. （2017北京髙考）如图1所示，用质量为加的重物通过滑轮 牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小 车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。小车纸带打点计时器1打点计时器使用的电源是（选填选项前的字母）OA.直流电源B.交流电源实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是（选填选项前的字母）OA.把长木板右端垫高B.改变小车的质量（选填选项前的字母）的情况下，轻推一在不挂重物且下小车。若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力 和其他阻力的影响。B.计时器打点A.计时器不打点接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系

16、列点,将打下的第一个点标为在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为几测得厶C各点到o点的距离为兀1、 兀2、兀3如图2所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大 小为加g。从打。点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W,打於点时小车的速度e=(4)以於为纵坐标，W为横坐标，利 用实验数据作出如图3所示的v2-W 图像。由此图像可得於随W变化的 表达式为。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含於这 个因子；分析实验结果的单位关系，0.40.30.20.10246810 w/(10-2J)图3naia r：YttriiiTi单位cm11trrr11.55

17、 ! 1.54 !M三步化噺为“熟q1. 分析实验目的：探究轻弹簧的弹性势能。2. 确定实验原理：被压缩的弹簧的弹性势能转化为物块的动 能，测出物块的动能即为弹簧的弹性势能。3. 制定数据处理方案：弹簧恢复原长的过程中，物块的速度增加，利用打点计时器和纸带测出物块的速度，再根据动 能定理求出弹簧的弹性势能O解析(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩,测量出弹簧压 缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是、(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可知物块脱离弹簧时的速度1=7(258+2.57)10一22 X 0.02m

18、/S1.29itVso比较仏 乙两纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的 位移M的比乙的大，则M纸带对应的实验中物块在脱离弹簧后的 速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。答案(2)1.29 M例2测量滑块在运动过程中所受的合外力是探究动能定理 实验要解决的一个重要问题。为此某同学设计了如下实验方案：A实验装置如图甲所示，滑块后面连接纸带，纸带穿过打点In1=计时器（频率为50 Hz）o细绳一端连在滑块上，另一端通过光滑的 轻质定滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，打开打点计时器后轻推滑块，使滑块沿长木板 向下做匀速直线运动;B.保持长木板的倾角不变

19、，取下细绳和钩码，打开打点计时器，让滑块只拖着纸带沿长木板向下做匀加速直线运动。请回答下列问题：(1) 滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是O(选(2) 滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小 填“大于” “等于”或“小于”)钩码所受的重力大小。(3) 当滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时，某同学打出的一条纸带如图乙所示，用刻度尺测得计数点1、2、3、4到计数起 点 0 的距离分别为 3.15 cm、12.40 cm、27.70 cm、49.05 cm0 由 此可得滑块的加速度为m/s结果保留三位有效数字)。”23乙(4) 若滑块质量为加()、钩码质量为加，当打点计时器打下1、3 点时滑块的速度分别为“和1、3两点之间距离为s,重力加速 度为g,该实验探究结果的表达式是 相应的符号表示)三步化“新”为“熟”1. 分析实验目的：探究动能定理。2. 确定实验原理：滑块匀速运动时所受合外力为零，因此去掉钩码后滑块所受合外力等于钩码所受的重力，根据动能 定理，合外力做的功等于滑块动能的变化。3. 制定数