探究动能定理实验ppt课件

探究动能定理探究动能定理探究动能定理1一、实验目的一、实验目的1探究外力对物体做功与物体速度的关系探究外力对物体做功与物体速度的关系2通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系正比关系一、实验目的2二、实验原理二、实验原理1不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功定对小车做功W、2W、3W.2由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出这样，进行若干次测计时器测出，也可以用其他方法测出这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据量，就得到若干组功和速度的数据3以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系对小车做的功与小车获得的速度的定量关系二、实验原理3三、实验器材三、实验器材小车小车(前面带小钩前面带小钩)、100g200g砝码、长木板，两侧砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线源及导线(使用电火花计时器不用学生电源使用电火花计时器不用学生电源)、56条等长条等长的橡皮筋、刻度尺的橡皮筋、刻度尺三、实验器材4四、实验步骤四、实验步骤1按如图实按如图实11所示将实验仪器安装好，同时平衡摩所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力擦力四、实验步骤52先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格将这一组数据记入表格3用用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第条橡皮筋做实验，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一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车，测出小车获得的速度获得的速度v2，将数据记入表格，将数据记入表格4用用3条、条、4条条橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格速度，记入表格2先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小6五、数据处理五、数据处理1测量小车的速度：实验获得如图测量小车的速度：实验获得如图实实12所示的纸带，为探究橡皮筋所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量匀速运动的速度，应在纸带上测量A1、A2间的距离间的距离s，则小车速度的表达式为，则小车速度的表达式为v(T为打点计时器打点的时间间隔为打点计时器打点的时间间隔)五、数据处理72实验数据记录实验数据记录2实验数据记录83实验数据处理及分析：在坐标纸上实验数据处理及分析：在坐标纸上(图实图实13)画出画出 Wv和和Wv2图线图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位以一根橡皮筋做的功为单位)4实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为 W v2.3实验数据处理及分析：在坐标纸上(图实13)画出9六、注意事项六、注意事项1平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡方法是轻推小车，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否匀速运动，找到木板一个合适的倾角2测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是测小车速度时，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选小车做匀速运动状态的六、注意事项103橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值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小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些3橡皮筋应选规格一样的力对小车做的功以一条橡11七、误差分析七、误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比与橡皮筋的条数不成正比2没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差误差七、误差分析12八、实验改进八、实验改进本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集，本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集，比用打点计时器方便快捷且误差较小；实验情景也可加以改比用打点计时器方便快捷且误差较小；实验情景也可加以改进，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，进，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必须得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必须保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同八、实验改进131 1、弹簧的长度弹簧的长度2 2、劲度系数劲度系数1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？（类比、猜想）量有关？（类比、猜想）2、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）关系？（类比、进一步建构功能关系思想）二、探究弹性势能的表达式二、探究弹性势能的表达式W外外E弹弹1、弹簧的长度1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？（143、怎样计算拉力所做的功？、怎样计算拉力所做的功？F为变力，如何求其做的功？微元法3、怎样计算拉力所做的功？F为变力，如何求其做的功？微元法15W1=F1L1W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+=F1L1+F2L2+F3L3+W1=F1L116回忆：回忆：怎样计算这个求和式？怎样计算这个求和式？联想联想otvvootvvootvvootvvo回忆：怎样计算这个求和式？联想otvvootvvootvvo17拉力做功的计算方法拉力做功的计算方法olFolFolFolF求变力做功的方法：求变力做功的方法：=拉力做功的计算方法olFolFolFolF求变力做功的方法：184、弹簧的弹性势能的表达式、弹簧的弹性势能的表达式说明：说明：(1)一般规定弹簧在一般规定弹簧在原长原长时，弹簧的弹性势能时，弹簧的弹性势能 为零为零(2)L为弹簧的伸长量或压缩量为弹簧的伸长量或压缩量(3)L ,EP具有相对性具有相对性 EP=4、弹簧的弹性势能的表达式说明：EP=19三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系1、弹簧弹力弹簧弹力做做正功正功，弹性势能，弹性势能减少减少 弹簧弹力弹簧弹力做做负功负功，弹性势能，弹性势能增加增加2、表达式、表达式三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系1、弹簧弹力做正功，弹性201、我们的探究过程是怎样的？、我们的探究过程是怎样的？（1）提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？）提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？（2）猜想）猜想:弹性势能可能与哪些因素有关？弹性势能可能与哪些因素有关？（3）弹性势能与做功有什么关系？）弹性势能与做功有什么关系？（4）怎样计算拉力的功？）怎样计算拉力的功？（5）得出探究结果）得出探究结果2、探究方法、探究方法猜想与假设猜想与假设.类比类比.迁移迁移.微元微元.图象图象.数学推理数学推理等等,这些都是科学探究的一般研究方法这些都是科学探究的一般研究方法1、我们的探究过程是怎样的？（1）提出问题：弹簧的弹性势能的21实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律课前自主学案课前自主学案一、一、实验原理原理1机械能守恒定律机械能守恒定律(1)当只有重力做功当只有重力做功时，物体的，物体的动能和重力能和重力势能能发生相互生相互转化，但机械能的化，但机械能的总量保持不量保持不变(2)做自由落体运做自由落体运动的物体，只受重力作用，的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的其机械能是守恒的课前自主学案一、实验原理2实验原理实验原理(1)如图如图791所示，借助打点计时器打出所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时和该时刻的速度刻的速度v，以纸带上的第，以纸带上的第n个点为例，个点为例，图图7912实验原理探究动能定理实验ppt课件探究动能定理实验ppt课件二、实验器材二、实验器材铁架台铁架台(带铁夹带铁夹)，打点计时器，重物，打点计时器，重物(带纸带带纸带夹子夹子)，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，学生电源学生电源二、实验器材核心要点突破核心要点突破核心要点突破其中，第其中，第1种方法是根据机械能守恒定律种方法是根据机械能守恒定律mgh1/2mv2得到的，而我们的目的是验证得到的，而我们的目的是验证机械能守恒定律，显然不能用机械能守恒定律，显然不能用第第2种方法认为加速度为种方法认为加速度为g，由于各种摩擦阻，由于各种摩擦阻力不可避免，所以实际下落加速度必将小于力不可避免，所以实际下落加速度必将小于g，而下落高度，而下落高度h是直接测量的，这样将得到是直接测量的，这样将得到机械能增加的结论，故这种方法也不能用机械能增加的结论，故这种方法也不能用其中，第1种方法是根据机械能守恒定律mgh1/2mv2得到探究动能定理实验ppt课件探究动能定理实验ppt课件探究动能定理实验ppt课件实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带，以保证第一点是一个清晰的点开纸带，以保证第一点是一个清晰的点测量高度测量高度h时，应从起始点算起为减小时，应从起始点算起为减小h的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，的相对误差，选取的计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在纸带也不宜过长，有效长度可在60 cm80 cm.实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，待接通电源，让打点计探究动能定理实验ppt课件三、注意事项三、注意事项1安装打点计时器时，必须使两个限位孔安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力的中线严格竖直，以减小摩擦阻力2应选用质量和密度较大的重物，增大重应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小减小体积，可使空气阻力减小3实验时，应先接通电源，让打点计时器实验时，应先接通电源，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落工作正常后再松开纸带让重物下落三、注意事项探究动能定理实验ppt课件2系统误差：实验过程中要克服阻力系统误差：实验过程中要克服阻力(主要主要是打点计时器的阻力是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加做功，故动能的增加量量Ek必定稍小于势能的减少量必定稍小于势能的减少量Ep.再者，再者，交流电的频率交流电的频率f不是不是50 Hz也会带来系统误差也会带来系统误差若若f50 Hz，由于速度值仍按频率为，由于速度值仍按频率为50 Hz计算，频率的计算值比实际值偏小，周期计算，频率的计算值比实际值偏小，周期值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏值偏大，算得的速度值偏小，动能值也就偏小，使小，使EkEp的误差进一步加大；根据同样的误差进一步加大；根据同样的道理，若的道理，若f50 Hz，则可能出现，则可能出现EkEp的的结果结果2系统误差：实验过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)