高三物理一轮复习 实验五《探究动能定理》课件

实验五探究动能定理实验五探究动能定理过程分析导引过程分析导引实验典例精析实验典例精析知能优化演练知能优化演练实实验验五五探探究究动动能能定定理理知识要点归纳知识要点归纳知识要点归纳知识要点归纳实验目的实验目的1通过实验探究外力对物体做功与物体速度通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系的关系2通过实验数据分析，总结出做功与物体速通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系度平方的正比关系实验原理实验原理1不是直接测量对小车做功，而是通过改变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橡皮筋条数确定对小车做功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计时器测出，也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，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数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坐标，作出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Wv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量关系实验器材实验器材小车小车(前面带小钩前面带小钩)、100 g200 g砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个砝码、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、学生电源及导线铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电使用电火花计时器不用学生电源源)、56条等长的橡皮筋、刻度尺条等长的橡皮筋、刻度尺过程分析导引过程分析导引一、实验步骤一、实验步骤1按图按图551所示将实验仪器安装好同时平衡摩擦力所示将实验仪器安装好同时平衡摩擦力图图5512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v1，设，设此时橡皮筋对小车做功为此时橡皮筋对小车做功为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一次相同，这样橡皮条橡皮筋做实验，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筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度，测出小车获得的速度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速度，记入表格橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格.橡皮筋条橡皮筋条数数位移位移x/m时间时间t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度平方v2/(m2s2)二、实验分析二、实验分析1数据采集数据采集(1)求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则，则v 其中其中T为打点周期为打点周期)如图如图552所示中测出所示中测出AB两点间距离两点间距离图图552xT(2)数据记录：把计算出的速度填入上表中并算出数据记录：把计算出的速度填入上表中并算出v2值值(3)数据处理：在坐标纸上数据处理：在坐标纸上(如图如图553)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)图图5532实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系Wv2.三、误差分析三、误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功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W与橡与橡皮筋的条数不成正比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也会造成误差没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差四、注意事项四、注意事项1平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩平衡摩擦力很关键，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，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断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小车是否匀速运动，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，也就是选小车做匀速运动的测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的部分部分3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，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五、实验改进五、实验改进本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集，比用打点计时器方便本实验中物体运动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；小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算快捷且误差较小；小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小；另外可以把长木板换成气垫导轨，省略平衡摩擦力的出合外力做功的大小；另外可以把长木板换成气垫导轨，省略平衡摩擦力的操作步骤，达到简化实验过程的目的操作步骤，达到简化实验过程的目的实验典例精析实验典例精析实验中应注意的问题实验中应注意的问题 (2009年高考安徽卷年高考安徽卷)探究力对原来静止的探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系的实验装物体做的功与物体获得的速度的关系的实验装置如图置如图554所示，实验主要过程如下：所示，实验主要过程如下： 图图554A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W.所采用的方法所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用，用2条、条、3条、条、橡皮筋并橡皮筋并在一起进行第在一起进行第2次、第次、第3次次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3WB小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜C某同学在一次实验中得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中某同学在一次实验中得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小间疏出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算到最后一点的距离来进行计算【解析解析】由于橡皮筋松弛后，小车做匀速运动，此时的速度是小车的最大由于橡皮筋松弛后，小车做匀速运动，此时的速度是小车的最大速度，也是做功后的最终速度，故求此速度应用匀速那一段的数据，而不应速度，也是做功后的最终速度，故求此速度应用匀速那一段的数据，而不应该使用从第一点到最后一点的数据来算该使用从第一点到最后一点的数据来算D不正确不正确【答案答案】D (2009年高考广东卷年高考广东卷)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理动能定理”如图如图555所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可所示，他们将拉力传感器固定在小车上，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力的大小在水平桌面上相距50.0 cm的的A、B两点各安装一个速度传感器，两点各安装一个速度传感器，记录小车通过记录小车通过A、B时的速度大小，小车中可以放置砝码时的速度大小，小车中可以放置砝码实验创新及数据处理实验创新及数据处理例例2(1)实验主要步骤如下：实验主要步骤如下：测量测量_和拉力传感器的总质量和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传；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；感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；图图555将小车停在将小车停在C点，点，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过过A、B时的速度；时的速度；在小车中增加砝码，或在小车中增加砝码，或_，重复的操作，重复的操作(2)下表是他们测得的一组数据，其中下表是他们测得的一组数据，其中M是是M1与小车中砝码质量之和，与小车中砝码质量之和， 是两是两个速度传感器记录速度的平方差的绝对值，可以据此计算出动能变化量个速度传感器记录速度的平方差的绝对值，可以据此计算出动能变化量E，F是是拉力传感器受到的拉力，拉力传感器受到的拉力，W是是F在在A、B间所做的功表格中的间所做的功表格中的E3_，W3_.(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)(3)根据下表，请在图根据下表，请在图556中的方格纸上作出中的方格纸上作出EW图线图线数据记录表数据记录表图图556【解析解析】(1)在实验过程中拉力对小车和传感器做功使小车和传感器在实验过程中拉力对小车和传感器做功使小车和传感器的动能增加，所以需要测量小车和传感器的总质量；通过控制变量法的动能增加，所以需要测量小车和传感器的总质量；通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据；只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据；【答案答案】(1)小车小车接通电源后释放小车接通电源后释放小车改变钩码数改变钩码数量量(2)0.600 J0.610 J(3)如图如图557图图557知能优化演练知能优化演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用