高考物理總復習 第5章 第5講 實驗：探究動能定理課件 新人教版

第五章第五章 機械能機械能第五講實驗：探究動能定理第五講實驗：探究動能定理 一、實驗目的1探究外力對物體做功與物體速度的關系2通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結出做功與物體速度平方的正比關系二、實驗原理1不是直接測量對小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對小車做功W、2W、3W.2由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出，也可以用其他方法測出這樣，進行若干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)3以橡皮筋對小車做的功為縱坐標，小車獲得的速度為橫坐標，作出Wv曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關系三、實驗器材小車(前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，兩側適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線(使用電火花計時器不用學生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺四、實驗步驟1按如圖所示將實驗儀器安裝好，同時平衡摩擦力2先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設此時橡皮筋對小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格3用2條橡皮筋做實驗，實驗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W2，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格4用3條、4條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格2實驗數(shù)據(jù)記錄橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/m時間時間t/s速度速度v(ms1)速度平方速度平方v2(m2s2)3.實驗數(shù)據(jù)處理及分析觀察法：當橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律圖象法：在坐標紙上(如圖)畫出Wv或Wv2圖線(“W”以一根象皮筋做的功為單位)4實驗結論：從圖象可知做功與物體速度變化的關系為Wv2.六、注意事項1平衡摩擦力很關鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角2測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的3橡皮筋應選規(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，不必計算出具體數(shù)值4小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些七、誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大3利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差“探究動能定理”的實驗裝置如圖1所示，當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0.當用4條、6條、8條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打的紙帶測出實驗原理及操作實驗原理及操作 圖圖1 (1)關于該實驗，下列說法正確的是A打點計時器可以用直流電源供電，電壓為46 VB實驗中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等C每次實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出D利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關系(2)圖2給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得O點到A、B、C、D、E各點的距離分別為OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm.已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s.圖圖2 答案：答案：(1)CD(2)0.82 某同學用如圖甲所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關系圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不計繩與滑輪的摩擦實驗時，先接通電源再松開小車打點計時器在紙帶上打下一系列點實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析 甲甲 (1)該同學在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的某點開始記為0點，順次選取5個點，分別測量這5個點到0之間的距離，并計算出它們與0點之間的速度平方差v2(v2v2v)，填入下表：點跡點跡x/cmv2/(m2s2)0/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23請以v2為縱坐標，以x為橫坐標在圖乙方格紙中作出v2x圖象若測出小車質量為0.2 kg，結合圖象可求得小車所受的合外力的大小為_N.(2)若該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù)，明顯超出實驗誤差的正常范圍你認為主要原因是_，實驗操作中改進的措施是_解析：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在v2x坐標系中描點，然后用直線連接各點，如圖所示(2)測力計測的是細繩的拉力，小車還受到水平向左的摩擦力，因此小車受的合力小于測力計的讀數(shù)在木板左端墊上一個小木塊，使左端稍微高一點，以平衡摩擦力答案：(1)圖象見解析0.25(2)小車滑行時所受摩擦阻力較大使木板傾斜一定的角度以平衡摩擦力在追尋科學家研究足跡的過程中，某同學為探究恒力做功和物體動能變化間的關系，采用了如圖甲所示的“探究物體加速度與物體質量、受力之間關系”的實驗裝置實驗創(chuàng)新設計實驗創(chuàng)新設計 (1)實驗時，該同學想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為在實驗中應該采取的兩項措施是_和_(2)如圖乙所示是實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，相鄰計數(shù)點間距離已在圖中標出，測出滑塊的質量為M，鉤碼的總質量為m.從打B點到打E點的過程中，為達到實驗目的，該同學應該尋找_和_之間的數(shù)值關系(用題中和圖中的物理量符號表示)