第5讲 实验_探究动能定理

1、栏目索引物理北京版第5讲实验：探究动能定理栏目索引实验装置橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等知识梳理知识梳理栏目索引实验步骤用一条橡皮筋拉小车做功W;用两条橡皮筋拉小车做功2W;用三条橡皮筋拉小车做功3W;测出每次小车获得的速度;分别用各次实验的v和W绘出v-W,v2-W,v3-W,-W关系图;找出v与W间的关系W=mv2。12v12栏目索引1.(多选)在“探究动能定理”的实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车,由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器。关于这一实验,下列说法中正确的是()A.长木板要

2、适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力B.重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算栏目索引答案答案ABD在本题的实验中,由于小车在运动中受到阻力(摩擦力和纸带的阻力),所以要使长木板适当倾斜,以平衡小车运动过程中受到的阻力。重复实验时,为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比,所以用到橡皮筋的条数虽然不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同。利用纸带上的点计算小车的速度时,由于要计算的是小车不受橡皮筋的弹力后匀速运动的速度,所以

3、应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算,故A、B、D选项是正确的。栏目索引2.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。栏目索引(1)实验主要步骤如下:测量和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路。将小车停在C点,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。在小车中增加砝码,或,

4、重复的操作。(2)下表是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量之和,|-|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所做的功。表格中的E3=,W3=。(结果保留三位有效数字)22v21v栏目索引次数M/kg|-|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.4321v22v栏目索引(3)根据图表,请在图中的方格纸

5、上作出E-W图线。答案答案(1)小车静止释放小车减少钩码数(2)0.6000.610(3)如图所示栏目索引解析解析(1)实验中细线对小车的拉力使小车及拉力传感器获得动能,故研究对象是拉力传感器及小车整体,对小车做正功的力是细线的拉力;为了使实验结论具有普遍性,应由静止释放小车,每次实验中应增加或减少小车中的砝码改变小车整体质量,并进行多次探究。栏目索引(2)由表中数据得E3=M|-|=0.600JW3=FL=0.610J(3)见答案。1222v21v栏目索引考点考点探究动能定理应注意的事项探究动能定理应注意的事项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力平衡。方法是轻推

6、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,从而找到木板合适的倾角。深化拓展深化拓展2.选点测速:测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是小车处于匀速运动状态的。3.规格相同: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。栏目索引1-1如图所示,是某研究性学习小组做探究“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,橡皮筋对小车做的功为W。当我们用2条、3条实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放,小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)除了图中的已给出的实验器材外,

7、还需要的器材有;栏目索引(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并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的部分进行测量;(4)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;次数橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn小车速度的平方1W0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.22nv栏目索引(5)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和小车速度vn变化的关系应是Wn,请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图像验证理论

8、的正确性;(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致,你处理这种情况的做法是。栏目索引答案答案(1)刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀(4)2W3W4W5W(5)图像见解析图(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行实验解析解析(1)计算小车速度需要测量纸带上的点间的距离,要用刻度尺。(2)要让小车在木板上匀速运动,因而木板要倾斜以平衡摩擦力。(3)小车匀速运动时,纸带上的点的间隔均匀。(4)橡皮筋每增加一条,对小车做的功就增加W。(5)纵坐标表示速度的平方,横坐标表示功,利用描点法描出各组数据对应的点,然后用平滑曲线连线作出-Wn图线,如图所示。

9、2nv2nv栏目索引(6)分析误差来源,改进实验方案或测量手段,重新进行实验。栏目索引1-2 2014北京海淀二模,21(1)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图甲所示。实验过程中有平衡摩擦力的步骤,并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大,即分别为W0、2W0、3W0、4W0甲实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力,目的是(填栏目索引写字母代号)。A.为了释放小车后小车能做匀加速运动B.为了增大橡皮筋对小车的弹力C.为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D.为了使小车获得较大的动能图乙是在正确操作情况下打出的一条纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一部分,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(保留3位有效数字)。乙栏目索引几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得的最大速度vm的数据,并利用数据绘出了图丙