高考物理 第5講 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律考點(diǎn)整合復(fù)習(xí)課件

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1、第 5 講實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律考點(diǎn) 1探究動(dòng)能定理1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體速度變化的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)原理探究功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出力與物體做不同功時(shí)物體的速度，為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)可將物體初速度設(shè)置為零，可用圖 551 所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度 v.圖 5513實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)記時(shí)器(紙帶、復(fù)寫紙)、小車(前有小鉤)、電源及導(dǎo)線，砝碼、56 條等長(zhǎng)橡皮筋、刻度尺、長(zhǎng)木板、鐵釘?shù)?實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖 551 所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力(2)先用一條橡皮

2、筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度 v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為 W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格(3)用 2 條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為 W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格(4)用 3 條、4 條做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格5實(shí)驗(yàn)分析(1)數(shù)據(jù)分析橡皮筋條數(shù)位移 x/m時(shí)間 t/s速度 v/(ms )-1速度平方 v2 (m2 s-2)圖 553實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：建立上述表格求出 v2 值在坐標(biāo)紙上分別作出 Wv 和 Wv2 圖線，以一條橡皮筋做的功為單位(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，功 W 與速度 v 的平方

3、成正比，即 Wv2.(3)誤差分析：橡皮筋的粗細(xì)不一致，導(dǎo)致做的功與條數(shù)不成正比；平衡摩擦力時(shí)，木板傾角過大或過??；測(cè)量紙帶上的各點(diǎn)之間間距時(shí)有誤差；紙帶上的點(diǎn)沒有對(duì)應(yīng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)刻6注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角(2)測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值(4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些1為了探究功與物體速度

4、變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖 551所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請(qǐng)思考探究思路并回答下列問題(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率為 50 Hz)圖 551(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取什么措施？_.(2)用 n 條橡皮筋做第 n 次實(shí)驗(yàn)，得到打出的紙帶如圖 552，請(qǐng)完成表格回答問題：圖 552次數(shù)1234橡皮筋對(duì)小車做的功W小車速度 v(m/s)v2 (m2 /s2 )從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：_.答案：(1)將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下?2) 在誤差允許的范圍內(nèi)，橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的平方成正比.次數(shù)1234橡皮筋對(duì)小車做的功2W3W4W小車速

5、度 v(m/s)1.001.421.732.00v2(m2 /s2 )1.002.022.994.002.(2010 年珠海模擬)某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：A連接好實(shí)驗(yàn)裝置如圖 554 所示B將質(zhì)量為 200 g 的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車C在質(zhì)量為 10 g、30 g、50 g 的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為 50 g 的鉤碼掛在拉線的掛鉤 P 上D釋放小車，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶圖 554在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：(1)第一個(gè)點(diǎn)到第 N 個(gè)點(diǎn)的距離為 40.0 cm.

6、(2)打下第 N 點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為 1.00 m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)做小車所受的拉力，拉力對(duì)小車做的功為_J，小車動(dòng)能的增量為_J.考點(diǎn) 2驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律圖 5553實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)(帶鐵夾)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，重錘(帶紙帶夾子)，紙帶幾條，復(fù)寫紙片，導(dǎo)線，直尺，學(xué)生電源4實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖 557 把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與學(xué)生電源連接好(2)把紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近.(3)先接通電源，然后松手讓重錘帶著紙帶自由下落(4)重復(fù)幾次，得到 35 條打好點(diǎn)的紙帶(

7、5)在打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，在起點(diǎn)標(biāo)上 O，以后各點(diǎn)依次標(biāo)上 1、2、3、4、用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度 h1、h2、h3、h45注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后才松手讓重錘下落(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接交流電源(4)重錘應(yīng)選質(zhì)量較大的，從而使重力遠(yuǎn)大于下落過程中所受的阻力，減小實(shí)驗(yàn)誤差(5)選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑第一、二點(diǎn)間距離接近 2 mm 的紙帶(6)計(jì)算下落高度時(shí)，都必須從起始點(diǎn)算起不能搞錯(cuò)，為了減小測(cè)量 h 的相對(duì)誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)一些，但紙帶也不宜過長(zhǎng)，有效

8、長(zhǎng)度可在 6080 cm 內(nèi)(7)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求第一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘開始下落的時(shí)刻，這就要盡量使該點(diǎn)是清晰小點(diǎn)，為此提起紙帶的手要保持不動(dòng)，待接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開紙帶3(2010 年新課標(biāo)卷)圖 556 為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平回答下列問題：(1)為完成此實(shí)驗(yàn)，除了所給的器材，還需要的器材有_(填入正確選項(xiàng)前的字母)A米尺C012 V 的直流電源B秒表D012 V 的交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有_.(寫出兩個(gè)原因)答案：(1)AD(2)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦；用米尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置時(shí)讀數(shù)有

9、誤差圖 5564(2010 年廣州二模)用如圖 557 所示的裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為 T，重錘的質(zhì)量為 m，重力加速度為 g.(1)完成下面部分實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：A按圖示的裝置安裝器件B 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到_( 填“直流”或“交流”)電源上C先_，再_，讓重錘拖著紙帶從高處自由下落D圖 557(2)圖 558 是實(shí)驗(yàn)打出的紙帶， O 是速度為零的點(diǎn)，A、B、C 是從合適位置選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)，量得 d1、d2、d3.取圖中 O 和_(填“A”、“B”或“C”)點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律比較簡(jiǎn)捷方便，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下該點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能 Ek_.圖 558熱點(diǎn)

10、紙帶數(shù)據(jù)處理【例 1】(2010 年湛江二模)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量 m1.00 kg 的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)如圖 559 所示為選取的一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O 為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C 為從合適位置開始選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)(其他點(diǎn)未畫出)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔 0.02 s打一次點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g9.80 m/s2.那么：(1)紙帶的_端(選填“左”或“右)與重物相連；(2)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中 O 點(diǎn)和_點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；(3)從 O 點(diǎn)到所取點(diǎn)，重物重力勢(shì)能減少量Ep_J，動(dòng)能增加量Ek_J；(結(jié)果取 3 位有效數(shù)字)(4)實(shí)驗(yàn)

11、的結(jié)論是_圖 5591(2010 年揭陽梅州三校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組想測(cè)量木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功裝置如圖 5510，一木塊放在粗糙的水平長(zhǎng)木板上，右側(cè)栓有一細(xì)線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與重物連接，木塊左側(cè)與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，長(zhǎng)木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)驗(yàn)時(shí)，木塊在重物牽引下向右運(yùn)動(dòng)，重物落地后，木塊繼續(xù)向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，圖 5511 給出了重物落地后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，系列小黑點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 4 個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為 50 Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的拉力圖 5510圖 5511(1)可以判斷紙帶的_(左或右端)與木塊連接根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)時(shí)木塊的速度 vA_m/s，vB_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)要測(cè)量在 AB 段木板對(duì)木塊的摩擦力所做的功 WAB，還需要 的 實(shí) 驗(yàn) 器 材 是 _ ， 還 應(yīng) 測(cè) 量 的 物 理 量 是_(填入所選實(shí)驗(yàn)器材和物理量前的字母)B木塊的質(zhì)量 m1D重物質(zhì)量 m3FAB 段的距離 lABH秒表A木板的長(zhǎng)度 lC木板的質(zhì)量 m2E木塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 tG天平J彈簧測(cè)力計(jì)答案：(1)右端0.72 0.97 (2)GB