南方新高考高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄客饬ψ龉εc物體動(dòng)能改變的定量關(guān)系.實(shí)驗(yàn)原理探究功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同功時(shí)物體的速度.為簡化實(shí)驗(yàn)可將物體初速度設(shè)置為零，可用圖 S5-1 所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的_ 使橡皮筋對小車做的功成倍_ ，再通過_和紙帶來測量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度 v.圖 S5-1實(shí)驗(yàn)器材條數(shù)增加打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車(帶小鉤)、電源、導(dǎo)線、砝碼、56 條等長橡皮筋、刻度尺、長木板、鐵釘?shù)?實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖 S5-1 所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)_.2.先用_條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出小車獲

2、得的速度 v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對小車做的功為_，將這一組數(shù)據(jù)記入表格.平衡摩擦力1W3.用_條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對小車做的功為_，測出小車獲得的速度 v2，將數(shù)據(jù)記入表格.22W4.用 3 條、4 條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出橡皮筋對小車做的功和小車獲得的速度，記入表格.5.觀察測得數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，然后以W為縱坐標(biāo)，以v2(或v)為橫坐標(biāo)作圖，尋找兩者的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)結(jié)論從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，功W與速度v的平方成正比，即Wv2.【基礎(chǔ)檢測】1.在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，每次選取紙帶后，我們應(yīng)選取紙帶上的哪些點(diǎn)來求小車的速度

3、()A.間距均勻的B.間距不均勻的C.間距均勻的與不均勻的都可D.最好是間距均勻的，若紙帶上沒有間距均勻的，也可用間距不均勻的答案：A2.(多選，2015 年廣東揭陽一中、金山中學(xué)、廣大附中聯(lián)考)用圖 S5-2 所示裝置做探究做功與物體速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn))時(shí)(重力加速度 g 取 10 m/s2)，下列說法正確的是(圖 S5-2A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度E.該實(shí)驗(yàn)操作前必須要平衡小車受到的摩擦力答案：ACE考點(diǎn)1對實(shí)

4、驗(yàn)基本原理和步驟的考查重點(diǎn)歸納1.測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選間距均勻的部分，也就是與小車勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對應(yīng)的.2.橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的.力對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.3.小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些.典例剖析例1：(多選)用如圖 S5-3 所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是()圖 S5-3A.為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶自由下滑時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)B.每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣C.可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D.可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功

5、的數(shù)值E.實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源F.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度解析：當(dāng)小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿長木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在實(shí)驗(yàn)中可消除摩擦力的影響，A 正確；由實(shí)驗(yàn)原理可知，B、C 正確，D 錯(cuò)誤；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)都必須先接通電源再釋放小車，E 錯(cuò)誤；橡皮筋拉力做的總功等于小車動(dòng)能的增加，此動(dòng)能應(yīng)為小車獲得的最大動(dòng)能，所以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測定的是小車的最大速度，F(xiàn) 正確、G 錯(cuò)誤.答案：ABCF【考點(diǎn)練透】1.(2016 年重慶第一中學(xué)月考)用

6、如圖 S5-4 甲所示裝置來探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系.木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條 A、B，用不可伸長的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測力計(jì) C 相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道 D 上，軌道放在水平桌面上，P 為小桶(內(nèi)有沙子)，滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì)，重力加速度為 g.甲乙丙圖 S5-4(1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度，這樣做的目的是_.A.為了使釋放木板后，木板能勻加速下滑B.為了增大木板下滑的加速度C.可使得細(xì)線拉力做的功等于合力對木板做的功D.可使得木板在未施加拉力時(shí)能勻速下滑(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度 d_cm.(3)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：測量木板、遮

7、光條的總質(zhì)量 M，測量兩遮光條的距離 L；按甲圖正確連接器材.將木板左端與軌道左端對齊，靜止釋放木板，木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄彈簧測力計(jì)示數(shù) F 及遮光條 B、A 先后經(jīng)過光電門的時(shí)間為 t1、t2.則遮光條 B、A 通過光電門的過程中木板動(dòng)能的變化量Ek_，合外力對木板做功 W_，(用字母M、t1、t2、d、L、F表示).再小桶中增加沙子，重復(fù)的操作.比較 W、Ek 的大小，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.2.(2014 年天津卷)某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系.此外還準(zhǔn)備了

8、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等.組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖S5-5所示.圖 S5-5(1)若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些_.(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行.他這樣做的目的是下列的哪個(gè)_(填字母代號).A.避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)B.可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)D.可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力(3)平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度.在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出

9、一個(gè)解決方法：_.(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些.這一情況可能是下列哪些原因造成的_(填字母代號).A.在接通電源的同時(shí)釋放了小車B.小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力答案：(1)刻度尺、天平(包括砝碼) (2)D(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼) (4)CD考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析重點(diǎn)歸納1.數(shù)據(jù)分析(1)小車速度的求法：實(shí)驗(yàn)獲得如圖S5-6 所示紙帶，利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測出兩點(diǎn)間的距離，如紙帶上 A、B 兩點(diǎn)圖 S5-6(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

10、記錄：建立上述表格，求出v2值.(3)在坐標(biāo)紙上分別作出W-v和W-v2圖線，以1條橡皮筋做的功為單位.橡皮筋條數(shù)位移s/m時(shí)間t/s速度v/(ms1)速度平方v2/(m2s2)2.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??；測量紙帶上各點(diǎn)之間的間距時(shí)有誤差；紙帶上的點(diǎn)沒有對應(yīng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)刻. 典例剖析例 2：(2015 年浙江杭州聯(lián)考)為了探究功與速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖 S5-7 所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后沿木板滑行，請思考探究思路并回答下列問題.(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為 50 Hz)圖 S5-7(1)為了消除摩擦力的影響

11、應(yīng)采取的措施為_.(2)當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋 1 條、2 條、3 條并起來進(jìn)行第 1 次、第 2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，我們把第 1 次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對小車做的功記為 W.由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出，如圖 S5-8 所示是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶.圖 S5-8試根據(jù)以上信息，填寫下表.從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：_.次數(shù)1234橡皮筋對小車做的功W小車速度v/(ms1)v2/(m2s2)解析：(1)為了消除摩擦力，應(yīng)將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋剐≤囋诓唤酉鹌そ顣r(shí)緩慢勻速下滑.x可從題圖中讀出，分別為2.

12、00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm，交流電頻率為 50 Hz，故 T0.02 s.次數(shù)1234橡皮筋對小車做的功W2W3W4W小車速度v/(ms1)1.001.421.732.00v2/(m2s2)1.002.022.994.00在誤差允許的范圍內(nèi)，橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比.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?，使小車在不接橡皮筋時(shí)緩慢勻速下滑.(2)在誤差允許的范圍內(nèi)，橡皮筋對小車做的功與小車速度的平方成正比.【考點(diǎn)練透】3.(2015 年遼寧沈陽檢測)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖 S5-9 所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用

13、下彈出后，沿木板滑行.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為 50 Hz.圖 S5-9(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做_.A.是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B.是為了增大小車下滑的加速度C.可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋 1 條、2 條、3 條合并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫?把第 1 次只掛 1 條橡皮筋時(shí)橡皮筋對小車做的功記為W1，第二次掛 2 條橡皮筋時(shí)橡皮筋對小車做的功為 2W1橡皮筋對小車做功后而使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測出.根據(jù)第四次的紙帶(如圖 S5-10 所示)求

14、得小車獲得的速度為_m/s.(保留三位有效數(shù)字)圖 S5-10(3)若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出 W-v 圖象，則對 W 與 v 的關(guān)系符合實(shí)際的是圖_.ABCD解析：(1)使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力的分力大小相等，在不施加拉力時(shí)，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功，故AB 錯(cuò)誤，CD 正確；故選 CD.答案：(1)CD (2)2.00(3)C4.(2015 年遼寧大連期末)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖 S5-11 甲所示的裝置來研究有關(guān)做功的問題.甲乙圖S5-11(

15、1)如圖甲所示，在保持 M7m 條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于砂和砂桶的總重力，在控制小車質(zhì)量不變的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開紙帶，已知交流電的頻率為 50 Hz.圖乙是在 m100 g、M1 kg 情況下打出的一條紙帶，O 為起點(diǎn)，A、B、C 為過程中 3 個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有 4 個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示，則打 B 點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能 Ek_J，從開始運(yùn)動(dòng)到打 B 點(diǎn)時(shí)，繩的拉力對小車做的功 W _J.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g 取 9.8 m/s2)(2)在第(1)問中，繩的拉力對小車做的功 W 大于小車獲得的動(dòng)能 Ek，請你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因：_.(寫出一種即可)(2)若摩擦力沒有完全抵消，小車所受合外力的功還應(yīng)包含摩擦力做的負(fù)功，故拉力的功大于動(dòng)能的增量；若砂與砂桶的重力不滿足“遠(yuǎn)小于小車的重力”的條件，則砂和砂桶的重力大于繩的拉力，若把砂和砂桶的重力近似為拉力，導(dǎo)致拉力做的功大于動(dòng)能增量.(2)摩擦力未完全抵消(或砂和砂桶的重力大于繩的拉力)答案：(1)0.50 0.51