高考物理大一輪復習 實驗五 探究動能定理課件 新人教版.ppt

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,,,,,考點一 實驗原理及操作,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,考點三 創(chuàng)新實驗設計,考 點,高三物理一輪復習,實驗五 探究動能定理,實驗目的 1．通過實驗探究外力對物體做功與物體速度變化的關系． 2．通過分析實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出做功與物體速度的平方的正比例關系． 實驗原理 探究功與速度變化的關系，可通 過改變力對物體做的功，測出力 對物體做不同的功時物體的速度， 為簡化實驗可將物體初速度設置為 零，可用如圖所示的裝置進行實驗， 通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v.,實驗器材 小車(前面帶小鉤)、100 g～200 g砝碼、長木板(兩側(cè)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(使用電火花計時器則不用學生電源)、5～6條等長的橡皮筋、刻度尺． 實驗步驟 1．按原理圖將儀器安裝好． 2．平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時，紙帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止． 3．先用1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W，將這一組數(shù)據(jù)記入表格．,4．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，這時橡皮筋對小車做的功為2 W，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格． 5．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.,數(shù)據(jù)處理 1．測量小車的速度 2．記錄實驗數(shù)據(jù) 把計算出的速度填入表格中并算出v2的值．,3．數(shù)據(jù)處理 在坐標紙上畫出W－v或W－v2圖線(“W”以一條橡皮筋做的功為單位)．,4．實驗結(jié)論 從圖象分析外力對物體做功與物體速度變化的關系為W∝v2. 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也會造成誤差． 3．利用打點的紙帶計算小車的速度時，測量不準會帶來誤差．,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的部分． 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(zhì)量應大一些，使紙帶上打的點多一些．,【例1】 (2014高考天津卷)某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系．此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實驗裝置如圖所示．,考點一 實驗原理及操作,(1)若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些________． (2)實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個________(填字母代號)． A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動 B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰 C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動 D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力,考點一 實驗原理及操作,(3)平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度．在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：________________________． (4)(多選)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號)． A．在接通電源的同時釋放了小車 B．小車釋放時離打點計時器太近 C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉 D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力,考點一 實驗原理及操作,(2)細繩與木板平行，保證細繩對小車的拉力與木板平行，不會向上或向下傾斜，平衡摩擦力后，細繩對小車的拉力就等于小車受到的合力，D正確． (3)紙帶上點數(shù)較少說明小車運動過快，加速度較大，根據(jù)F＝ma，若減小加速度，可采取增大小車質(zhì)量的方法，即在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)．,解析,考點一 實驗原理及操作,(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,(4)如果未完全平衡掉摩擦力，在運動中可能需要克服摩擦力做功，會出現(xiàn)拉力做功大于小車動能增加量的情況，C正確．將鉤碼重力當作拉力計算出的功，應等于小車和鉤碼共同的動能增量，大于小車動能增量．從動力學的角度，因為鉤碼加速下落；對小車的拉力小于自身重力，D正確．,解析,答案,考點一 實驗原理及操作,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,【例2】 如圖1所示，是某研究性學習小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形．這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當我們把2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出．,圖1,(1)除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有 ________________________________________________________. (2)平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的________部分進行測量；,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,(3)下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次……實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置；,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關系應是Wn∝________，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖2所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性．,圖2,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,,(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點的距離，要用刻度尺． (2)小車勻速運動時，紙帶上的點的間隔均勻． (3)橡皮筋每增加一條，對小車做的功就增加W.,解析,答案,考點二 實驗數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,,考點三 創(chuàng)新實驗設計,(1)本實驗中不需要測量物體質(zhì)量的理由是什么？ (2)讓物體分別從不同高度無初速釋放，測出物體從初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…讀出物體每次通過速度傳感器Q的速度v1、v2、v3、v4、…并繪制了如圖乙所示的L－v圖象．根據(jù)繪制出的L－v圖象，若為了更直觀地看出L和v的變化關系，他們下一步應該作出( ) (3)本實驗中，木板與物體間摩擦力的大小會不會影響探究出的結(jié)果？,解析,答案,(1)見解析 (2)A (3)不會,考點三 創(chuàng)新實驗設計,(2)由于題圖乙是關于“L－v”的圖象，該圖象為曲線，不便于直觀地看出L和v的變化關系，所以，下一步應作出“L－v2”的圖象，應選A. (3)在實驗中，由于物體在斜面上運動時，所受的合力是確定的，即F合＝mg(sin θ－μcos θ)，所以摩擦力的大小不會影響L和v的關系．,