2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理 第五章機(jī)械能 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 1 過好雙基關(guān) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄抗εc物體速度變化的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示 1 一根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s 做功為W 2 兩根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s 做功應(yīng)為 3 三根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s 做功應(yīng)為 4 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求出小車離開橡皮筋的速度 列表 作圖 由圖象可以確定功與速度變化的關(guān)系 2W 3W 3 實(shí)驗(yàn)器材 小車 木板 紙帶 鐵釘?shù)?4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 墊高木板的一端 平衡 2 拉伸的橡皮筋對(duì)小車做功 用一條橡皮筋拉小車 做功W 用兩條橡皮筋拉小車 做功2W 用三條橡皮筋拉小車 做功3W 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 橡皮筋 摩擦力 3 測(cè)出每次做功后小車獲得的 4 分別用各次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的v和W繪制W v或W v2 W v3 圖象 直到明確得出W和v的關(guān)系 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體速度v與外力做功W間的關(guān)系W mv2 速度 1 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1 將木板一端墊高 使小車的重力沿斜面向下的分力與平衡 方法是輕推小車 由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做運(yùn)動(dòng) 找到長(zhǎng)木板的一個(gè)合適的傾角 2 測(cè)小車速度時(shí) 應(yīng)選紙帶上的點(diǎn)均勻的部分 也就是選小車做運(yùn)動(dòng)的部分 3 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的 力對(duì)小車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 4 小車質(zhì)量應(yīng)大一些 使紙帶上打的點(diǎn)多一些 摩擦阻力 勻速 勻速 2 實(shí)驗(yàn)探究的技巧與方法 1 不直接計(jì)算W和v的數(shù)值 而只是看第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)中的W和v是第1次的多少倍 簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理 2 做W v圖象 或W v2 W v3圖象 直到作出的圖象是一條傾斜的直線 2 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究 橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 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(shí) 橡皮筋對(duì)小車做的功記為W 當(dāng)我們把2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放 小車在每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)出 1 除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外 還需要的器材有 例1 答案 刻度尺 2 平衡摩擦力后 每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的 為了測(cè)量小車獲得的速度 應(yīng)選用紙帶的 部分進(jìn)行測(cè)量 答案 點(diǎn)距均勻 3 下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表 請(qǐng)將第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置 答案 2W 3W 4W 5W 4 從理論上講 橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn 請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性 答案 解析 vn2 見解析圖 1 用如圖所示的裝置做 探究動(dòng)能定理 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 下列說法正確的是 A 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?yán)┻^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 可以通過改變小車的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值E 實(shí)驗(yàn)中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源F 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過程中獲得的最大速度G 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度 答案 2 某學(xué)習(xí)小組做探究 合力的功和物體速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 圖中小車是在1條橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行 這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W 當(dāng)用2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致 每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出 1 除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外 還需要導(dǎo)線 開關(guān) 填測(cè)量工具 和 填 交流 或 直流 電源 答案 刻度尺 交流 2 實(shí)驗(yàn)中 小車會(huì)受到摩擦阻力的作用 可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡掉摩擦阻力 則下面操作正確的是A 放開小車 能夠自由下滑即可B 放開小車 能夠勻速下滑即可C 放開拖著紙帶的小車 能夠自由下滑即可D 放開拖著紙帶的小車 能夠勻速下滑即可 答案 解析 平衡摩擦力時(shí) 也要平衡掉紙帶與限位孔之間的摩擦力 根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn) 小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)即平衡掉了摩擦力 3 若木板水平放置 小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng) 當(dāng)小車速度最大時(shí) 關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置 下列說法正確的是A 橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)B 橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)C 小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D 小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 答案 分析 未平衡摩擦力 4 在正確操作情況下 打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的 為了測(cè)量小車獲得的速度 應(yīng)選用圖中紙帶的 部分進(jìn)行測(cè)量 答案 GK 3 命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 1 裝置時(shí)代化 2 求解智能化 1 摩擦阻力問題 靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力 自由下落阻力減少 氣墊導(dǎo)軌減少摩擦力 2 速度的測(cè)量方法 勻速運(yùn)動(dòng)速度 測(cè)量紙帶上各點(diǎn)速度 光電門v 速度傳感器直接顯示速度大小 3 實(shí)驗(yàn)多樣化可探究動(dòng)能定理 可驗(yàn)證單物體 系統(tǒng) 機(jī)械能守恒 為了 探究動(dòng)能改變與合外力做功的關(guān)系 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案 第一步 把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起 把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連 重錘后連一穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶 調(diào)整木板傾角 直到輕推滑塊后 滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng) 如圖甲所示 例2 分析 第二步 保持長(zhǎng)木板的傾角不變 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長(zhǎng)木板靠近滑輪處 取下細(xì)繩和重錘 將滑塊與紙帶相連 使紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 然后接通電源 釋放滑塊 使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng) 打出紙帶 如圖乙所示 打出的紙帶如圖丙所示 請(qǐng)回答下列問題 1 已知O A B C D E F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 t 根據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)的速度 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的速度vB 答案 分析 A C的時(shí)間中點(diǎn) 丙 乙 2 已知重錘質(zhì)量為m 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 要測(cè)出某一過程合外力對(duì)滑塊做的功還必須測(cè)出這一過程滑塊 寫出物理名稱及符號(hào) 只寫一個(gè)物理量 合外力對(duì)滑塊做功的表達(dá)式W合 答案 解析 由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x 由動(dòng)能定理可知W合 Ek 即mgx Ek 下滑的位移x mgx 3 算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA OB OC OD OE段合外力對(duì)滑塊所做的功W以及在A B C D E各點(diǎn)的速度v 以v2為縱軸 W為橫軸建立直角坐標(biāo)系 描點(diǎn)作出v2 W圖象 可知該圖象是一條 根據(jù)圖象還可求得 答案 解析 v2 W圖象應(yīng)該為一條過原點(diǎn)的直線 根據(jù) Ek Mv2可求得M的值 過原點(diǎn)的直線 滑塊的質(zhì)量M 3 某學(xué)習(xí)小組在 探究功與速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 1 將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵 通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平 檢查是否調(diào)平的方法是 答案 將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上 看其是否滑動(dòng) 或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上 輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動(dòng) 其他方法正確均可 2 如圖所示 游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度 d cm 實(shí)驗(yàn)時(shí) 將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上 向后拉伸一定的距離 并做好標(biāo)記 以保證每次拉伸的距離恒定 現(xiàn)測(cè)得掛一根橡皮條時(shí) 滑塊彈離橡皮條后 經(jīng)過光電門的時(shí)間為 t 則滑塊最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為 用字母表示 答案 分析 0 550 d 5mm 0 05mm 10 5 50mm 0 550cm滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度v 5 10 3 逐根增加橡皮條 記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時(shí)間 并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的速度 則畫出的W v2圖象應(yīng)是 答案 解析 由動(dòng)能定理可知 W mv2 故畫出的W v2圖象應(yīng)是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線 過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線 4 某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系 小物塊在1條橡皮筋的作用下彈出 沿水平桌面滑行 之后平拋落至水平地面上 落點(diǎn)記為M1 在釘子上分別套上2條 3條 4條 同樣的橡皮筋 使每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致 重復(fù)步驟 小物塊落點(diǎn)分別記為M2 M3 M4 測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 1 為求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能 需要測(cè)量下列物理量中的 填正確答案標(biāo)號(hào) A 小物塊的質(zhì)量mB 橡皮筋的原長(zhǎng)xC 橡皮筋的伸長(zhǎng)量 xD 桌面到地面的高度hE 小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L 答案 解析 2 將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做的功分別記為W1 W2 W3 小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L(zhǎng)1 L2 L3 若功與速度的二次方成正比 則應(yīng)以W為縱坐標(biāo) 為橫坐標(biāo)作圖 才能得到一條直線 答案 解析 L2 3 由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略 則由此引起的誤差屬于 選填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差 答案 系統(tǒng)誤差 5 某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)欲 探究小車動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系 在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置 圖中A為小車 B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 C為彈簧測(cè)力計(jì) P為小桶 內(nèi)有砂子 一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板水平放置 不計(jì)繩與滑輪的摩擦 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先接通電源再松開小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn) 1 該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上 將點(diǎn)跡清晰的某點(diǎn)記為零點(diǎn) 順次選取一系列點(diǎn) 分別測(cè)量這些點(diǎn)到零點(diǎn)之間的距離x 計(jì)算出它們與零點(diǎn)之間的速度平方差 v2 v2 v02 彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F 小車的質(zhì)量為m 然后建立 v2 x坐標(biāo)系 通過描點(diǎn)法得到的圖象是一條過原點(diǎn)的直線 如圖乙所示 則這條直線的斜率的意義為 填寫表達(dá)式 答案 解析 2 若測(cè)出小車質(zhì)量為0 4kg 結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為 N 答案 解析 1