当前位置:首页 >> 其它课程 >>

《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第五章实验五 探究动能定理(56张ppt)


一、实验目的
(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的过程,培养实验探究能

力和创新精神。
二、实验原理 (1)不是直接测量对小车做功,而是通过改变橡皮筋条 数确定对小车做功W、2W、3W、??

(2)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。 (3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,分别以小车 获得的速度v、v2??为横坐标,作出W-v、W-

v2??曲线,分析这些曲线,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。

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
电火花计时器时不用学生电源)、5~6条相同的橡皮筋、 刻度尺。 四、实验步骤 (1)按图实-5-1所示将实验仪器安装好。

图实-5-1

(2)平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端 下面垫一块木板,反复移动木板的位置,直至小车上不

挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运
动为止。 (3)分别用1条、2条、3条、4条??橡皮筋做实验, 实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同。这时橡皮筋 对小车做的功分别为W、2W、3W??,标记好每次实

验得到的纸带。

五、数据处理
(1)测量小车的速度:实验获得如 图实-5-2 所示的纸带,为探究橡皮
图实-5-2

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(用字母表示):A1、A2 间的距离 x,小车 x 速度的表达式为(用测量的物理量表示)v=T(T 为打点计 时器的时间间隔)。

(2)实验数据记录: 橡皮筋条 位移 x/m 数 时间t/s 速度 v(m· -1) s 速度平方 v2(m2· -2) s

(3)实验数据处理及分析: ①观察法:当橡皮筋的条数成倍增加,即合外力做的 功成倍增加时,观察小车的速度或速度的平方如何变化, 有何变化规律。 ②图象法:在坐标纸上(图实-5-3)画出W-v或W- v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。

图实-5-3

(4)实验结论:从图象可知做功与物体速度变化的关系为 W∝v2。

六、注意事项 (1)平衡摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车重力沿 斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。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匀速运动, 找到木板一个合适的倾角。 (2)测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是 选小车做匀速运动状态的。 (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。

七、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倾角过大。 (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。

实验原理与操作

[例1]

“探究动能定理”的实验装置如图实-5-4

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。

图实-5-4

(1)关于该实验,下列说法正确的是

(

)

A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6 V 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?? 的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系 (2)如图实-5-5给出了某次在正确操作情况下打出的纸

带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点
到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65 cm,OB= 7.12 cm,OC=8.78 cm,OD=10.40 cm,OE=11.91 cm。已

知相邻两点打点时间间隔为0.02 s,则小车获得的最大速度vm
=________ m/s。

图实-5-5

[解析]

(1)打点计时器必须用交流电, 选项 A 错误;

实验中使用的橡皮筋必须完全相同,选项 B 错误。

(2)由题图可知,AB=1.47 cm;BC=1.66 cm;CD =1.62 cm;DE=1.51 cm,故 BC 段的平均速度最大。 BC vm= T =0.83 m/s。
[答案] (1)CD (2)0.83

[题组演练]

1.关于“探究动能定理”的实验,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

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不正确;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 不正确;小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一 定程度,平衡掉摩擦力才能减小误差,C不正确;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。
答案:D

2.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,实验装置如图实-5-6所示,实验主要过程如 下:

图实-5-6

(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、 3W??

(2)分析打点计时器打出的纸带, 求出小车的速度 v1、 2、 v v3?? (3)作出 W-v 草图;

(4)分析 W-v 图象。如果 W-v 图象是一条直线,表明 W∝v;如果不是直线,可考虑是否存在 W∝v2、W∝v3、 W∝ v等关系。
以下关于该实验的说法中有一项不正确, 它是________。 .

A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、 3W、??所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每 次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮 筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3

条??橡皮筋并在一起进行第2次、第3次??实验时,
橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W?? B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法:可以使木板 适当倾斜。

C.某同学在一次实验中得到一条记录纸带。纸带上打出的点,
两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是没有使木板倾 斜或倾角太小。 D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法是以 纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

解析:放开小车之后,小车在橡皮筋的作用下开始加速运动,
等到橡皮筋与小车分离之后,小车做匀速直线运动。本实验中 测的速度是小车匀速运动的速度,而不是整个过程的平均速度,

因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点。
答案:D

数据处理与误差分析

[例2] 某同学用如图实-5-7所示的实验装置探 究小车动能变化与合力对它所做功的关系。图中A为小 车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔, 它们均置于水平放置的一端带有定滑轮足够长的木板上, C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦。实验时,先接 通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。

图实-5-7

该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某 点开始记为0点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到0 之间的距离,并计算出它们与0点之间的速度平方差 Δv2(Δv2=v2-v02),填入下表:
点迹 0 1 2 x/cm - 1.60 3.60 Δv2/(m2·-2) s - 0.04

0.09
0.15 0.18 0.23

3
4 5

6.00
7.00 9.20

图实-5-8

(1)请以Δv2为纵坐标,以x 为横坐标在坐标图实-5 -8中作出Δv2-x 图象。若测出小车质量为0.2 kg,结合 图象可求得小车所受合力的大小为________N。

(2)若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧 测力计读数,明显超出实验误差的正常范围。你认为主 要原因是______________________________,实验操作 中改进的措施是__________________________________

________________________________________________
________________________。 [解析] 由v2-v02=2ax可知Δv2=2a· x,

在Δv2-x图象中,斜率k=2a=2.5, 由F=ma,得F=0.25 N。

[答案] (1)图象如图实-5-9所示

0.25

图实-5-9

(2)小车滑行时所受摩擦阻力较大 将木板左侧垫高,
使木板倾斜一定的角度以平衡摩擦力

[题组演练]
3.在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中,某 实验小组采用如图实-5-10所示的装置。实验步骤 如下:

图实-5-10

(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x、x1、x2(如图实-5-11),已知电磁打点计时器 的打点周期为T,则:

图实-5-11

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 桶的质量 m 小车的质量 M、砂和砂

1 x2 2 1 x1 2 mgx=2M(2T) -2M(2T)

4.(2013· 郑州模拟)某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所

做的功。装置如图实-5-12甲,一木块放在粗糙的水平
长木板上,右侧拴有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮 与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长

木板固定在水平实验台上。实验时,木块在重物牵引下向
右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,如图 乙给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小

黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),
计数点间的距离如图所示。打点计时器所用交流电频率为 50 Hz,不计纸带与木块间的拉力。

图实-5-12

(1)可以判断纸带的________(填“左端”或“右端”)与木块
连接。根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点 和B点时木块的速度vA=________m/s,vB= ________m/s。(结果保留两位有效数字) (2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还

需要的实验器材是________________,还应测量的物理
量是________。(填入所选实验器材和物理量前的字母)

A.木板的长度l
C.木板的质量m2 E.木块运动的时间t G.天平 I.弹簧测力计

B.木块的质量m1
D.重物的质量m3 F.AB段的距离xAB H.秒表

(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB =________。[用vA、vB和第(2)问中测得的物理量的字

母表示]

解析:重物落地后,木块做匀减速运动,故纸带的右端与木 块相连。 xn+xn+1 ?6.84+7.48?×10 由 vn= 得 vA= 2T 2×0.1
-2

m/s=0.72 m/s

?9.41+10.06?×10-2 vB= m/s=0.97 m/s。 2×0.1 1 1 2 2 由动能定理可知,WAB= m1vA- m1vB,要测在 AB 段木板 2 2 对木块的摩擦力做的功 WAB,只要用天平测出木块的质量 m1 即可。

答案:(1)右端

0.72 0.97

(2)G

B

1 2 2 (3) m1(vA-vB) 2

实验的改进与创新

[例 3]

某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验

探究“合外力做功和物体速度变化的关系”。实验开始 前,他们提出了以下几种猜想:①W∝ v,②W∝v,③

W∝v2。他们的实验装置如图实-5-13 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 点时的速度),每次实验,物体从不同 初始位置处由静止释放。

图实-5-13

同学们设计了以下表格来记录实验数据。其中L1、 L2、L3、L4…代表物体分别从不同初始位置处无初速释 放时初始位置到速度传感器的距离,v1、v2、v3、v4… 表示物体每次通过Q点的速度。

实验次数 L v

1
L1 v1

2
L2 v2

3
L3 v3

4
L4


… …

v4

他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L-v图象, 并得出结论W∝v2。他们的做法是否合适,你有什么好

的建议?
在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小 ________(填“会”或“不会”)影响探究出的结果。

[解析] 采用表格方法记录数据,合理。绘制的L- v图象是曲线,不能得出结论W∝v2。为了更直观地看出 L和v的变化关系,应该绘制L-v2图象。重力和摩擦力的

总功W也与距离L成正比,因此不会影响探究的结果。
[答案] 不合适,应进一步绘制L-v2图象 不会

——[高考命题常涉及的几种创新角度]—————————

一、本题创新点分析 1.源于教材——本例中的实验目的及数据处理方 法与本实验是相同的。 2.高于教材——本例中物体的速度是用速度传

感器测定的,本例中摩擦阻力很小,可忽略不计,故
无需再平衡摩擦力。数据处理时,纵轴用物体下滑的 位移L,而不是用合力的功W。

二、本实验还可以从以下方面进行改进创新 (一)实验器材的创新 1.如果提供速度传感器和力电传感器,该实验应如何

操作?
如图实-5-14所示,将拉力传感器固定在小车上,平 衡小车的摩擦力,拉力传感器可以记录小车受到的拉力大小,

在水平桌面上相距一定距离L的A、B两点各安装一个速度传
感器,分别记录小车通过A、B时的速度大小,改变钩码的 数量,分别得到对应拉力的功W和Δv2(即vA2-vB2),也可验 证得到W∝Δv2的结论。

图实-5-14

2.如果提供铁架台、打点计时器,重物,纸带,该 实验又如何操作。 如图实-5-15甲所示将纸带固定在重物上,让纸带

穿过电火花计时器或电磁打点计时器。先用手提着纸带,
使重物静止在靠近计时器的地方。然后接通电源,松开 纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列 小点。得到的纸带如图乙所示。

图实-5-15

O点为计时器打下的第1个点,在纸带上取相等距离 的点A、B、C??,运算得到vA2、vB2、vC2??,重物

从O到A、B、C??重力所做的功分别为W、2W、
3W??,由此,也可验证得W∝v2的结论。 (二)数据处理 1.在数据处理时,可用小车的动能增量ΔEk作为纵 轴,小车拉力的功W作横轴作出ΔEk-W图象。

2.因小车合力一定时,合力的功W与小车位移L成
正比,因此,可以做出L-v2图象或L-Ek图象。

[题组演练]
5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能 定理”,如图实-5-16所示,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的拉力的大小。 在水平桌面上相距50.0 cm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。

图实-5-16

(1)实验主要步骤如下:
①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; ②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;
③在小车中增加砝码,或________,重复②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m之和;|v22-v12|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ΔE;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ΔE3=________,W3=
________。(结果保留三位有效数字) 数据记录表
次数 1 2 3 4 M/kg 0.500 0.500 0.500 1.000
|v22-v12| - ?m2· 2? s

E/J 0.190 0.413 E3 1.20

F/N 0.400 0.840 1.220 2.420

W/J 0.200 0.420 W3 1.21

0.760 1.65 2.40 2.40

5

1.000

2.84

1.42

2.860

1.43

(3)根据上表,请在图实-5-17中的方格纸上作出ΔE
-W图线。

图实-5-17

1 解析: 由各组数据可知规律 ΔE=2m|v22-v12|, 可得 ΔE3 1 =0.600 J;观察 F-W 数据规律可得数值上 W=F· m 2 =0.610 J。

答案:(1)①小车 (2)0.600 0.610

②然后释放小车 (3)如图所示

③减少砝码

6.(2013· 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实-5-18所示的实验 装置。

图实-5-18 (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)如图实-5-19所示,游标卡尺测得遮光条的宽度 Δd=________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Δt,则滑块最后匀速
运动的速度表达式为________(用字母表示)。

图实-5-19

(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运动)。
(2)Δd=5 mm+0.05 mm×10=5.50 mm=0.550 cm Δd 滑块匀速运动的速度 v= Δt 。

1 2 (3)由动能定理可知,W=2mv ,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运 动(其他方法正确同样得分) 原点的一条倾斜直线 (2)0.550 Δd Δt (3)过坐标

7.物体在空中下落的过程中,重力做 正功,物体的动能越来越大,为 了探究重力做功和物体动能变化 的定量关系,我们提供了如图实

-5-20所示的实验装置。
(1)某同学根据所学的知识结合题 图设计了一个本实验情境的命题:
图实-5-20

如图所示,测量质量为m的小球在重力mg作用下从

开始端自由下落至光电门处发生的①________,通过光 电门时的②________,探究重力做的功③________与小 球动能变化量④________的定量关系。(请在①②空格处

填写物理量的名称和对应符号,在③④空格处填写数学
表达式) (2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据: (取g=10 m/s2) ①用天平测出小球的质量为0.50 kg;

②用游标卡尺测出小球的直径为10.00 mm。

③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80 cm; ④电磁铁先通电,让小球吸在开始端; ⑤电磁铁断电时,小球自由下落; ⑥在小球经过光电门时,计时装置记下小球经过光电门

所用时间为2.50×10-3 s,由此可算出小球经过光电门时
的速度为________m/s; ⑦计算得出重力做的功为________J,小球动能变化量为 ________J。(结果保留三位有效数字)。 (3)试根据(2)对本实验得出结论:_________________。

解析:(1)首先明确实验原理:重力做的功等于物体增加
的动能。所以测量小球下落的位移x和下落位移x时所对 应的瞬时速度v,比较重力做的功W=mgx和动能的增加

量ΔEk=mv2的关系即可验证命题的正确性。
(2)小球经过光电门的速度可以用小球通过光电门这段 10.00×10 3 d 很短时间内的平均速度来表示,v= t = m/s -3 2.50×10 1 2 =4.00 m/s;W=mgx=4.04 J,ΔEk=2mv =4.00 J。 1 2 答案:(1)位移 x 瞬时速度 v mgx 2mv (2)4.00


4.04

4.00

(3)在误差允许范围内,重力做的功与

物体动能的变化量相等


赞助商链接
相关文章:
2013版物理一轮精品复习学案:实验五 探究动能定理(必修2)
2013版物理一轮精品复习学案:实验五 探究动能定理(必修2)_高考_高中教育_教育...求得 s= 2 2 M-μ m M-μ m 0.5-0.4μ 56 h,图象的斜率 k= ,...
...第5章 功能关系和机械能 实验五 探究动能定理习题
2017年高考物理一轮复习 第5章 功能关系和机械能 实验五 探究动能定理习题_理化生_高中教育_教育专区。实验五 探究动能定理 一、基本实验要求 1.实验目的 探究功...
...(人教版)第一轮复习课时作业 实验5探究动能定理 Wor...
2016届高考物理(人教版)第一轮复习课时作业 实验5探究动能定理 Word版含答案_...实验五 探究动能定理 1.[(2014· 天津卷,9(2)]某同学把附有滑轮的长木板...
全国通用2019版高考物理一轮复习第五章机械能微专题45...
全国通用2019版高考物理一轮复习第五章机械能微专题45实验:探究动能定理备考精炼20180402372_高考_高中教育_教育专区。45 实验:探究动能定理 [方法点拨] 通过分析实验...
...届高考物理一轮复习 力学实验 实验5 探究动能定理随...
【创新设计】2016届高考物理一轮复习 力学实验 实验5 探究动能定理随堂演练_理化生_高中教育_教育专区。实验五 探究动能定理 1.[(2014·天津卷,9(2)]某同学把...
...届高三物理大一轮复习讲义:实验五 探究动能定理.doc...
【实验优化演练 优化方案】2016届高三物理大一轮复习讲义:实验五 探究动能定理.doc_理化生_高中教育_教育专区。实验五 探究动能定理 [学生用书 P96] 一、实验目的...
【导学教程】2017高考总复习·人教版物理(课件+限时检...
【导学教程】2017高考总复习·人教版物理(课件+限时检测)第五章-机械能及其守恒定律 实验五 - 实验五 1.关于“探究动能定理”的实验,下列叙述正确的是 A.每次...
高中物理一轮复习对点训练:12-1-5 实验五 探究动能定理
高中物理一轮复习对点训练:12-1-5 实验五 探究动能定理_理化生_高中教育_教育专区。1.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴 在小车上,另一...
...点梳理复习教案22 专题十二 实验与探究 实验五 探究动能定理_...
高考物理第一轮知识点梳理复习教案22 专题十二 实验与探究 实验五 探究动能定理...《三维设计》2014新课标... 56页 5下载券 2012优化方案高三物理一... 37...
...高中物理第5章实验五探究动能定理 Word版含解析
2017高考科学复习解决方案(人教版)高中物理第5章实验五探究动能定理 Word版含解析_理化生_高中教育_教育专区。实验五 探究动能定理 1实验原理与操作 实验目的 1....
更多相关文章:

相关文章