动能定理探究实验

第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日实验六探究动能定理第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第一关:基础关展望高考基础知识一､实验目的1.通过实验探究功与物体速度变化的关系.2.能够通过实验数据的分析,总结出功与物体速度平方的正比关系.3.通过本实验的探究思路,体会科学的思维方法.第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日二､实验原理如图所示,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行.当我们用2条､3条……同样的橡皮筋进行第2次､第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致.那么,第2次､第3次……实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的2倍､3倍……如果把第一次实验时橡皮筋的功记为W,以后各次的功就是2W､3W……第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出.这样,进行若干次测量,就得到若干组功和速度的数据.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,以第一次实验时的功W为单位,作出W-v曲线,即功-速度曲线.分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系.第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日三､实验器材小车(前面带小钩)､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(使用电火花计时器不用学生电源)､5~6条等长的橡皮筋､刻度尺.第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日四､实验步骤1.按上图所示将实验仪器安装好,同时平衡摩擦力.2.先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1,设此时橡皮筋对小车做的功为W1,将这一组数据记入表格.3.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W2,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格.4.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.第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日5.分析数据,得出结论(1)测量小车的速度:实验获得如下图所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系,需要测量弹力做功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度,应在纸带上测量的物理量是A1､A2间的距离x,小车速度的表达式是(T为打点计时器的时间间隔).第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(2)实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v(m·s－1)速度平方v2(m2·s－2)第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(3)实验数据处理及分析:在坐标纸上(如下图)画出W-v和W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位).第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(4)实验结论:从图象可知功与物体速度变化的关系为W∝v2.

第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第二关:技法关解读高考解题技法一､实验数据处理及结论技法讲解探究型实验重点强调的是“探究”,而不是验证.题目带有开放性,难度一般不会太大,回答此类问题:一是要切题,就题目要求答题;二是要清楚地表述自己的思想,避免词不达意.因此,要理解实验的探究方法､经历实验探究的过程,重在养成科学探究的习惯,培养科学探究的能力.第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日典例剖析例1实验:“探究功与物体速度变化的关系”教材中所编排的如图所示的实验,尽管实验目的明确,构思巧妙,取材简单,实验简陋,也很容易激发学生的学习兴趣.但在实验中要想较为准确地达到“探究功与物体速度变化的关系”的目的是比较困难的.如图所示的实验器材有:小车(前端带小钩,选择有轮缘的轮子);100g~200g的砝码;用铝合金轨道制成的斜轨道(并在斜轨道一端的两侧适当位置对称地固定两个用于固定橡皮筋的铁夹子);电火花计时器及纸带;6根等长､长度约为62cm的同规格､两端分别系有两个小钩的橡皮筋.第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(1)通过比较两图的实验装置,试说出改进教材中所编排实验的主要目的是______________________________.

(2)改进后的装置比教材中的装置的优点有哪些(列举2-3条)

①_______________________________________________

②_______________________________________________

③_______________________________________________

④______________________________________________________________________________________________________要保持小车运动轨迹的直线性能保证小车的轨迹为直线可以有效避免小车运动过程中压橡皮筋现象选择电火花计时器可减小阻力的影响在小车加上质量为100g~200g的砝码可避免小车运动中发生跳跃情形第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日解析:教材中所编排的这个实验本身存在着如下明显不足之处:1.小车直接放在木板上运动,很难保证小车运动过程中在一条直线上运动.这样,要测小车在橡皮筋做功过程中的末速度,实际上是不可能的.2.由于小车在木板上运动的轨迹的不稳定性,使得如果一条橡皮筋对小车做功为W时;则两条橡皮筋对小车做的功未必就是2W,三条橡皮筋对小车做功当然也就未必为3W……这样,各次实验中橡皮筋对小车的功就不能用W的倍数来表达.第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日3.若实验中小车直接放在木板上运动,会出现小车运动过程中压橡皮筋的现象.4.若直接用小车做实验时,由于小车质量太小,当加上多条橡皮筋时,由于小车受力较大,小车加速过程中获得的速度也就大,纸带上能打出的点数过少,则在纸带上打点的过程中,就不会出现小车做匀速运动的情况,因而也就无法测出与橡皮筋做功过程相对应的小车的末速度.第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日5.若直接用小车做实验时,由于实验中很难调整橡皮筋形成的平面与木板平面平行,实验时会出现小车运动中发生跳跃运动的情形.改进教材中所编排实验的主要目的就是要保持小车运动轨迹的直线性,为此,我们采用以下几项措施:1.使小车在轨道上运动.研究牛顿第二定律实验中,所用的铝合金轨道就是最佳的选择.这样的装置,也可以有效地避免出现小车运动过程中压橡皮筋的现象.第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日2.为了使小车在铝合金轨道上的运动基本上是稳定的直线运动,还需要有个双保险,那就是所选用的小车的轮子应该是有轮缘的轮子,就像火车轮子那样.3.为了减小阻力的影响,除平衡摩擦力外,还应选择电火花计时器.4.为了使加上多条橡皮筋时,纸带上能打出足够的点数,也为了避免出现小车运动中发生跳跃运动的情形,应在小车的前端加上质量为100g~200g的砝码.第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日二､实验综合考查典例剖析例2某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台､导线､复写纸､纸带､滑块､小沙桶､细沙若干.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小沙桶,滑块处于静止状态.第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(1)本实验还需要的实验器材有________.答案:(1)称量滑块､沙和沙桶的质量所用的天平;测量所打纸带上的点间的距离所用的刻度尺.

(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是________,实验时首先要做的步骤是________.(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量;平衡摩擦力.第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(3)在(2)的基础上,某同学用天平称出滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙的沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为_______________(用题中的字母表示).第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日(4)如果实验时所用滑块质量为M,沙和沙桶的总质量为m,让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒,则最终需验证的数学表达式为_____________________(用题中的字母表示).第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日第三关:训练关笑对高考随堂训练1.如图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是()第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日A.橡皮筋做的功可以直接测量B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍答案:B第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期日 解析:橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A､C错,B对.橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉伸为原来的两倍时,功变为原来的4倍,故D错.第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期日2.关于探究功与物体速度变化的关系的实验中,下列叙述正确的是()A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出答案:D第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期日 解析:本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A错;每次实验橡皮筋伸长的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B错;小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差,C错;实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确.第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期日

3.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()第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期日A.长木板要适当倾斜,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稀疏的部分进行计算答案:ABD第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期日4.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期日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,测出x､x1､x2(如图乙所示),查得打点周期为T.第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期日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:_____________.(并用相应的符号表示)探究结果的表达式是____________.(用相应的符合表示)第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期日5.物体沿斜面下滑时动能可能发生变化.某实验小组为了探究滑块由静止开始沿斜面匀加速下滑过程中动能变化与哪些因素有关,利用如图所示的斜面和滑块A做实验,进行了相应的探究.(1)请说出实验中可能影响滑块A动能变化的两个实验条件; (2)请设计一实验方案,能直观地反映滑块A滑至斜面底端N处动能大小的不同;

第三十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期日 例如,方案甲:在斜面底端N处水平放置一平板,使连接处足够平滑,然后在N处放另一质量较小