实验五：探究动能定理.ppt

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1、实验五：探究动能定理,1实验目的：探究外力做功与物体速度变化的关系 2实验原理,探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力对物体做的 功，测出力与物体做不同功时物体的速度为简化实验可将物,智浪教育-普惠英才文库,体初速度设置为零，可用图 S51 所示的装置进行实验，通过 增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打,点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度 v.,图 S51,3实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车(前有小 钩)、电源、导线、砝码、56 条等长橡皮筋、刻度尺、长木板、 铁钉等,智浪教育-普惠英才文库,4实验步骤,(1)按图 S51 所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦

2、力 (2)先用 1 条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车 获得的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做的功为 W1，将这一组数,据记入表格,(3)用 2 条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一 次相同，这样橡皮筋对小车做的功为 W2，测出小车获得的速度 v2，将数据记入表格,(4)用 3 条、4 条做实验，用同样的方法测出功和速度，,记入表格,智浪教育-普惠英才文库,点间的距离s，则v(其中T为打点周期),5实验分析,(1)数据分析,小车速度的求法：实验获得如图 S52 所示纸带，利用 纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上 A、B 两,s,T,图 S52,智浪教育-普惠英才文库

3、,实验数据记录：建立上述表格，求出 v2 值,在坐标纸上分别作出 Wv 和 Wv2 图线，以 1 条橡皮,筋做的功为单位,(2)实验结论：从实验结果看出，功 W 与速度 v 的平方成正,比，即 Wv2.,智浪教育-普惠英才文库,(3)误差分析：橡皮筋的粗细不一致，导致做的功与条数 不成正比；平衡摩擦力时，木板倾角过大或过小；测量纸 带上的各点之间间距时有误差；纸带上的点没有对应小车匀 速运动时刻 6注意事项,(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车的重力沿 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,智

4、浪教育-普惠英才文库,(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 1 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,智浪教育-普惠英才文库,1为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图 S53 所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行， 请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为,50 Hz),图 S53,智浪教育-普惠英才文库,(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？,_.,(2)用 n 条橡皮筋做第 n 次实验，得到打出的纸带如图 S5,4，

5、请完成表格回答问题,图 S54,智浪教育-普惠英才文库,从表中数据可得出结论：_,_.,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高,度，使小车缓慢匀速下滑,(2) 在误差允许的范围内，橡皮筋对小车做的功与小车速,度的平方成正比,智浪教育-普惠英才文库,题型1对实验基本原理和步骤的考查,【例1】(双选)在用图 S55 所示装置做“探究动能定理”,的实验时，下列说法正确的是(),图S55 A通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的最大速度 D通过打点计时器打下的纸带来测

6、定小车的动能,智浪教育-普惠英才文库,解析：实验通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的 功成倍增加，故A 正确，B 错误小车的速度对应的是橡皮筋 对小车做功完毕时的情形，故C 正确，D 错误,答案：AC,智浪教育-普惠英才文库,1(2010 年珠海模拟)某同学为探究恒力做功与物体动能变,化的关系，设计了如下实验，他的操作步骤是：,A连接好实验装置(如图 S56 所示),图 S56,B将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车,智浪教育-普惠英才文库,C在质量为 10 g、30 g、50 g 的三种钩码中，他挑选了一,个质量为 50 g 的钩码挂在拉线的挂钩 P 上,D释放小车，打

7、开打点计时器的电源，打出一条纸带 在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经,测量、计算，得到如下数据：,(1)第一个点到第 N 个点的距离为 40.0 cm. (2)打下第 N 点时小车的速度大小为 1.00 m/s.,该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，则拉力对小车,做的功为_J，小车动能的增量为_J.,智浪教育-普惠英才文库,答案：0.196,0.1,解析：拉力 Fm码 g0.059.8 N0.49 N 拉力对小车做的功 WFl0.490.4 J0.196 J 小车动能的增量,智浪教育-普惠英才文库,题型2,探究动能定理的变形实验,【例2】某实验小组采用如图 S57 所示的装置(

8、实验中， 小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)用打点计时器得到一 条纸带后，通过分析“小车位移与速度变化的对应关系”来研 究“合外力对小车所做的功与速度变化的关系”图 S58 是 实验中得到的一条纸带，点 O 为纸带上的起始点，A、B、C 是 纸带的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均有 4 个点未画 出，用刻度尺测得 A、B、C 到 O 的距离如图 S58 所示，已 知所用交变电源的频率为 50 Hz，问：,智浪教育-普惠英才文库,图 S57,(1)打 B 点时刻， 小车的瞬时速度 vB_ m/s.(结果,保留两位有效数字),图 S58,智浪教育-普惠英才文库,(2)实验中，该小组同学画出

9、小车位移 x 与速度 v 的关系图 象如图 S59 所示根据该图形状，某同学对 W 与 v 的关系做 出的猜想，肯定不正确的是_(填写选项字母代号) AWv2,BWv,图 S59,CW,1 v,DWv3 (3)本实验中，若钩码下落高度为 h1 时合外力对小车所做 的功为W0 ， 则当钩码下落h2 时 ， 合外力对小车所做的功为 _(用 h1 、h2、W0 表示),智浪教育-普惠英才文库,解析：(1)本实验中纸带上相邻两点间的时间间隔 T0.1 s，,小车在B 点的瞬时速度等于AC 段的平均速度，vB,sAC 2T,0.80 m/s.,(2)这里的图象是二次函数或幂函数的图象，如果作出的W v

10、曲线是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的 关系是正比关系，即Wv；而本题可能是Wv2、Wv3. (3)钩码下落的高度等于小车发生的位移，在合外力一定的 情况下，合外力对小车所做的功与钩码下落的高度成正比,智浪教育-普惠英才文库,备考策略：探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力 对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度来实现， 为简化实验，可将物体初速度设置为零实验中提供外力的可 以是橡皮筋的弹力，也可以是重物通过细绳给物体的拉力等 总之，要把握住动能定理的内容来分析实验,智浪教育-普惠英才文库,2(2010 年揭阳梅州三校联考)某实验小组想测量木板对木 块的摩擦力所做的功实验

11、装置如图 S510，一木块放在粗糙 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，图 S511 给出了重 物落地后打点计时器打出的纸带，系列小黑点是计数点，每相 邻两个计数点间还有 4 个打点(图中未标出)，计数点间的距离 如图 S511 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,智浪教育-普惠英才文库,图 S510,图 S511,(1)可以判断纸带的_(填“左”或“右”)端与木 块连接根据纸带提供的数据计算

12、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),智浪教育-普惠英才文库,(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 B木块的质量 m1 C木板的质量 m2 D重物的质量 m3 E木块运动的时间 t FAB 段的距离 lAB,G天平,H秒表,J弹簧测力计,智浪教育-普惠英才文库,智浪教育-普惠英才文库,1(2009 年广东卷)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 S511 所示，他们将拉力传感器固 定

13、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 S511,智浪教育-普惠英才文库,(1)实验主要步骤如下：,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；,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；,在小车中增加砝码，或_，重复的操作 (2)表是他们测得的一组数据，其中 M 是 M1 与小车中砝码 质量之和， 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E，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E3_，W3_.(结果保 留三位有效数字),智浪教育-普惠英才文库,表数据记录表,(3)根据表，请在图 S512 中作出EW 图线,图 S512,智浪教育-普惠英才文库,答案：(1)小车 然后释放小车 改变钩码的个数 (2)0.6000.610,(3)如图 28 所示,图 28,智浪教育-普惠英才文库,