高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題五 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件 新人教版.ppt

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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?探究外力做功與物體動(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(guò)改變力對(duì)物體做的功 測(cè)出力對(duì)物體做不同功時(shí)物體的速度 為簡(jiǎn)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(guò)增加 橡皮筋的 使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成倍 再通過(guò) 和紙帶來(lái)測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車(chē)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(xiě)紙 小車(chē) 帶小鉤 電源 導(dǎo)線(xiàn) 砝碼 5 6條等長(zhǎng)橡皮筋 刻度尺 長(zhǎng)木板 鐵釘?shù)?實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)出小車(chē)獲得的速度v1 設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為 將這一組數(shù)據(jù)記入表格 平衡摩擦力 1 W 3 用 條橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同 這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為 測(cè)出小車(chē)獲 得的速度v2 將數(shù)據(jù)記入表格 2 2W 4 用3條 4條 橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 用同樣的方法測(cè)出橡 皮筋對(duì)小車(chē)做的功和小車(chē)獲得的速度 記入表格 5 觀(guān)察測(cè)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W v2 基礎(chǔ)檢測(cè) 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(lái)求小車(chē)的速度 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(méi)有間距均勻的 也可用間距不均勻的答案 A 2 多選 2015年廣東揭陽(yáng)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10m s2 下列說(shuō)法正確的是 圖S5 2A 通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B 通過(guò)改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值 C 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)程中獲得 的最大速度 D 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)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(chē)受到的摩擦力答案 ACE 考點(diǎn)1 對(duì)實(shí)驗(yàn)基本原理和步驟的考查 重點(diǎn)歸納1 測(cè)小車(chē)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(chē)勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的 2 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的 力對(duì)小車(chē)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(chē)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(shuō)法正確的是 圖S5 3A 為了平衡摩擦力 實(shí)驗(yàn)中可以將長(zhǎng)木板的左端適當(dāng)墊高 使小車(chē)?yán)┻^(guò)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(zhǎng)度要一樣C 可以通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)來(lái)改變拉力做功的數(shù)值D 可以通過(guò)改變小車(chē)的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值E 實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車(chē)再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 F 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)程中獲得 的最大速度 G 通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)程中獲得 的平均速度 解析 當(dāng)小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 沿長(zhǎng)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(chē) E錯(cuò)誤 橡皮筋拉力做的總功等于小車(chē)動(dòng)能的增加 此動(dòng)能應(yīng)為小車(chē)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(cè)定的是小車(chē)的最大速度 F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 用如圖S5 4甲所示裝置來(lái)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(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)將木板通過(guò)兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連 木板放在安裝有定滑輪和光電門(mén)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(xiàn)拉力做的功等于合力對(duì)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(cè)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(cè)量木板 遮光條的總質(zhì)量M 測(cè)量?jī)烧诠鈼l的距離L 按甲圖正確連接器材 將木板左端與軌道左端對(duì)齊 靜止釋放木板 木板在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng) 記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B A先后經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t1 t2 則遮光條B A通過(guò)光電門(mén)的過(guò)程中木板動(dòng)能的變化量 Ek 合外力對(duì)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(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上 將細(xì)繩一端拴在小車(chē)上 另一端繞過(guò)定滑輪 掛上適當(dāng)?shù)你^碼 使小車(chē)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(chē)動(dòng)能變化的關(guān)系 此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源 導(dǎo)線(xiàn) 復(fù)寫(xiě)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(kāi)始時(shí) 他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度 使?fàn)恳≤?chē)的細(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(hào) A 避免小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(chē)最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D 可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車(chē)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(chē)時(shí) 發(fā)現(xiàn)小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(chē)速度 在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下 請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(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(chē)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(hào) A 在接通電源的同時(shí)釋放了小車(chē)B 小車(chē)釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近 C 阻力未完全被小車(chē)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(chē)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(chē)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(cè)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)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(xiàn) 以1條橡皮筋 做的功為單位 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(guò)大或過(guò)小 測(cè)量紙帶上各點(diǎn)之間的間距時(shí)有誤差 紙帶上的點(diǎn)沒(méi)有對(duì)應(yīng)小車(chē)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(chē)在橡皮筋的作用下彈出后沿木板滑行 請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50Hz 圖S5 7 1 為了消除摩擦力的影響應(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(lái)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(zhǎng)度都保持一致 我們把第1次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W 由于橡皮筋對(duì)小車(chē)做功而使小車(chē)獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)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(xiě)下表 從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論 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?使小車(chē)在不接橡皮筋時(shí)緩慢勻速下滑 x可從題圖中讀出 分別為2 00cm 2 83cm 3 46cm 4 00cm 交流電頻率為50Hz 故T 0 02s 在誤差允許的范圍內(nèi) 橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)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?度 使小車(chē)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(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度 的平方成正比 考點(diǎn)練透 3 2015年遼寧沈陽(yáng)檢測(cè) 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(chē)在橡皮筋的作用下彈出后 沿木板滑行 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz 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(chē)后 小車(chē)能勻加速下滑B 是為了增大小車(chē)下滑的加速度 C 可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車(chē)做的功D 可使得橡皮筋松弛后小車(chē)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(lái)掛在小車(chē)的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 每次都要把小車(chē)?yán)酵晃恢迷籴尫?把第1次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W1 第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為2W1 橡皮筋對(duì)小車(chē)做功后而使小車(chē)獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出 根據(jù)第四次的紙帶 如圖S5 10所示 求得小車(chē)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(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出W v圖象 則對(duì)W與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖 A B C D 解析 1 使木板傾斜 小車(chē)受到的摩擦力與小車(chē)所受重力的分力大小相等 在不施加拉力時(shí) 小車(chē)在斜面上受到的合力為零 小車(chē)可以在斜面上靜止或做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 小車(chē)與橡皮筋連接后 小車(chē)所受到的合力等于橡皮筋的拉力 橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功等于合外力對(duì)小車(chē)做的功 故AB錯(cuò)誤 CD正確 故選CD 答案 1 CD 2 2 00 3 C 4 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(lái)研究有關(guān)做功的問(wèn)題 甲 乙 圖S5 11 1 如圖甲所示 在保持M 7m條件下 可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力近似等于砂和砂桶的總重力 在控制小車(chē)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(kāi)紙帶 已知交流電的頻率為50Hz 圖乙是在m 100g M 1kg情況下打出的一條紙帶 O為起點(diǎn) A B C為過(guò)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(méi)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(chē)的動(dòng)能Ek J 從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到打B點(diǎn)時(shí) 繩的拉力對(duì)小車(chē)做的功W J 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 g取9 8m s2 2 在第 1 問(wèn)中 繩的拉力對(duì)小車(chē)做的功W大于小車(chē)獲得的動(dòng)能Ek 請(qǐng)你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因 寫(xiě)出一種即可 2 若摩擦力沒(méi)有完全抵消 小車(chē)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(mǎn)足 遠(yuǎn)小于小車(chē)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 0 500 51