2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)5 探究動(dòng)能定理在（恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系）教案.doc

2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)5 探究動(dòng)能定理在（恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系）教案（課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)物理必修2第1618頁(yè)：探究功與物體速度的變化的關(guān)系） 圖1如圖1， 物體沿斜面加速下滑，兩個(gè)圖象同時(shí)畫(huà)出，如圖2、圖3. 圖2 圖3圖2表示物體的動(dòng)能隨時(shí)間變化的規(guī)律，圖3表示物體的重力勢(shì)能隨時(shí)間變化的規(guī)律，也就是重力所做的功，因?yàn)槲矬w在沿斜面下滑的過(guò)程中，只有重力做功（只受重力和支持力，二支持力不做功），所以重力做的功就是合力做的功，而重力勢(shì)能的變化等于重力做的功，所以重力勢(shì)能的變化等于合力做的功。比較圖2和圖3，物體動(dòng)能的增加等于重力勢(shì)能的減少，例如從0到1s, 動(dòng)能的增加為(見(jiàn)圖2)，重力勢(shì)能的減少為,兩者相等。所以，物體動(dòng)能的增加等于合力做的功。如圖4圖5、圖6。 圖4 圖5從圖5可以根據(jù)算出合力做的功：。 圖6從圖6可以看出物體動(dòng)能的變化:.合力做的功為等于物體動(dòng)能的變化，誤差為。位移隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖7， 圖7動(dòng)能隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖8，圖8以上兩個(gè)圖線(xiàn)非常相似。 因?yàn)闀r(shí)動(dòng)能為0，所以任意時(shí)刻動(dòng)能的值等于動(dòng)能的變化值；而力與位移的積就是功，由于力是恒量，所以功的圖象應(yīng)與位移的圖象相似， 那么動(dòng)能的變化的圖象就與功的圖象相似了。利用數(shù)據(jù)顯示方法測(cè)出4組數(shù)據(jù)（顯示方法如圖9所示）：合力F，水平位移x, 速度v和動(dòng)能EK, 然后輸入到Excel中，用公式(因?yàn)樾泵娴膬A斜角為300)算出位移s,用公式算出功，然后畫(huà)出W-Ek圖象如圖10。 圖9FxsWvEk13.80000013.80.02510.0289830.3999650.530.3913.80.0290.0334860.4621110.560.4513.80.0940.1085421.4978771.031.4913.80.210.2424873.3463211.543.3413.80.360.4156925.736552.015.6813.80.490.5658037.8080812.357.78 數(shù)據(jù)表 圖10圖10中，紅的直線(xiàn)是動(dòng)能Ek與功的關(guān)系，是直線(xiàn)，該直線(xiàn)的斜率為，近似為1，說(shuō)明合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，即動(dòng)能定理。例1、如圖所示，在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）A為減小實(shí)驗(yàn)誤差，長(zhǎng)木板應(yīng)水平放置B通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍增加C小車(chē)在橡皮筋拉作用下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋拉恢復(fù)原長(zhǎng)后小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)D應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)距均勻的一段計(jì)算小車(chē)的速度答案：BD例2 xx高考安徽21.（6分）探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所師，實(shí)驗(yàn)主要過(guò)程如下： （1）設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W、； （2）分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求出小車(chē)的速度、； （3）作出草圖； （4）分析圖像。如果圖像是一條直線(xiàn)，表明；如果不是直線(xiàn)，可考慮是否存在、等關(guān)系。以下關(guān)于該試驗(yàn)的說(shuō)法中有一項(xiàng)不正確，它是_。A本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為W、2W、3W、。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行是實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W，用2條、3條、橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別是2W、3W、。B小車(chē)運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒?，可以使木板適當(dāng)傾斜。C某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒(méi)有使木板傾斜或傾角太小。D根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn)，求小車(chē)獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來(lái)進(jìn)行計(jì)算。答案：D。解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是探究橡皮繩做的功與物體獲得速度的關(guān)系。這個(gè)速度是指橡皮繩做功完畢時(shí)的速度，而不整個(gè)過(guò)程的平均速度，所以D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。 例3 利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能原理”xx高考 廣東15（10分）某試驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能原理”。如圖12，他們將拉力傳感器固定在小車(chē)上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小。在水平面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度大小、小車(chē)中可以放置砝碼。（1）試驗(yàn)主要步驟如下：測(cè)量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線(xiàn)的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；將小車(chē)停在C點(diǎn)， ，小車(chē)在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線(xiàn)拉力及小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度；在小車(chē)中增加砝碼，或 ，重復(fù)的操作（2）表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，期中M是M1與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和，是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的E3= ，W3= （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（3）根據(jù)表1，請(qǐng)?jiān)趫D13中的方格紙上作出E-W圖線(xiàn)圖13 答案：15（1）小車(chē)；由靜止開(kāi)始釋放小車(chē)；改變小車(chē)質(zhì)量.（2）0.600J，0.610J.（3）E-W圖線(xiàn)如圖所示例4. xx年廣東第16題： 探究“動(dòng)能定理”某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究“動(dòng)能定理”，圖中小車(chē)中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：在小車(chē)中放入砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車(chē)后端，用細(xì)線(xiàn)連接小車(chē)和鉤碼；將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近， ， ，小車(chē)拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一列點(diǎn)， ；改變鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作圖1是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg，砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離S及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)于鉤碼、砝碼和小車(chē)組成的系統(tǒng)， _做正功， 做負(fù)功實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖2中的圖線(xiàn)（其中v2v2v02），根據(jù)圖線(xiàn)可獲得的結(jié)論是 要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，還需要測(cè)量的物理量是摩擦力和 02468100.000.050.100.150.200.25s/cmv2/(m2s2)表1紙帶的測(cè)量結(jié)果測(cè)量點(diǎn)S/cmr/(ms1)00.000.35A1.510.40B3.200.45C_D7.150.54E9.410.60解析: （1）接通電源、釋放小車(chē) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)(2) 從尺上讀數(shù),C:6.06cm, 減去O點(diǎn)讀數(shù)1.00 cm ,得C點(diǎn)的S值5.06cmC點(diǎn)速度鉤砝的重力做正功, 小車(chē)受摩擦阻力做負(fù)功小車(chē)初末速度的平方差與位移成正比,即要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，即還需要測(cè)量的物理量是摩擦力f和小車(chē)的質(zhì)量M.答案：16（1）接通電源、釋放小車(chē) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)（2）506 049 （3）鉤砝的重力 小車(chē)受摩擦阻力（4）小車(chē)初末速度的平方差與位移成正比 小車(chē)的質(zhì)量例5某同學(xué)探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系，方案如圖所示.他想用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，為減小這種做法帶來(lái)的誤差，實(shí)驗(yàn)中要采取的兩項(xiàng)措施是：a b 如圖所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)。距離如圖。則打B點(diǎn)時(shí)的速度為 ；要驗(yàn)證合外力的功與動(dòng)能變化間的關(guān)系，測(cè)得位移和速度后，還要測(cè)出的物理量有 ABCDEFx1x2x3x4x5答案： a 平衡摩擦力 2分b 鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)的總重力 2分 （或者：鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量；答m鉤M車(chē) 同樣給分） 2分 鉤碼的質(zhì)量m,小車(chē)的質(zhì)量M. 2分