高考物理一轮总复习 专题五 实验五 探究动能定理课件 新人教版.ppt

实验五探究动能定理 实验准备实验目的 探究外力做功与物体动能改变的定量关系 实验原理 探究功与物体动能变化的关系 可通过改变力对物体做的功 测出力对物体做不同功时物体的速度 为简化实验可将物体初速度设置为零 可用图S5 1所示的装置进行实验 通过增加 橡皮筋的 使橡皮筋对小车做的功成倍 再通过 和纸带来测量每次实验后小车的末速度v 图S5 1 实验器材 条数 增加 打点计时器 打点计时器 纸带 复写纸 小车 带小钩 电源 导线 砝码 5 6条等长橡皮筋 刻度尺 长木板 铁钉等 实验过程实验步骤1 按图S5 1所示将实验仪器安装好 同时 2 先用 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 设此时橡皮筋对小车做的功为 将这一组数据记入表格 平衡摩擦力 1 W 3 用 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 测出小车获 得的速度v2 将数据记入表格 2 2W 4 用3条 4条 橡皮筋做实验 用同样的方法测出橡 皮筋对小车做的功和小车获得的速度 记入表格 5 观察测得数据进行估计 大致判断两个量可能的关系 然后以W为纵坐标 以v2 或v 为横坐标作图 寻找两者的关系 实验结论 从实验结果看出 功W与速度v的平方成正比 即W v2 基础检测 1 在 探究功与物体速度变化关系 的实验中 每次选取 纸带后 我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度 A 间距均匀的B 间距不均匀的C 间距均匀的与不均匀的都可D 最好是间距均匀的 若纸带上没有间距均匀的 也可用间距不均匀的答案 A 2 多选 2015年广东揭阳一中 金山中学 广大附中联考 用图S5 2所示装置做 探究做功与物体速度变化关系 的实验 时 重力加速度g取10m s2 下列说法正确的是 图S5 2A 通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B 通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的最大速度 D 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的平均速度 E 该实验操作前必须要平衡小车受到的摩擦力答案 ACE 考点1 对实验基本原理和步骤的考查 重点归纳1 测小车速度时 纸带上的点应选间距均匀的部分 也就是与小车匀速运动状态对应的 2 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 3 小车质量应大一些 使纸带上打的点多一些 典例剖析例1 多选 用如图S5 3所示的装置做 探究动能定理 的实验时 下列说法正确的是 图S5 3A 为了平衡摩擦力 实验中可以将长木板的左端适当垫高 使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B 每次实验中橡皮筋的规格要相同 拉伸的长度要一样C 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D 可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的最大速度 G 通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的平均速度 解析 当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时 沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力 即在实验中可消除摩擦力的影响 A正确 由实验原理可知 B C正确 D错误 使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车 E错误 橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加 此动能应为小车获得的最大动能 所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度 F正确 G错误 答案 ABCF 考点练透 1 2016年重庆第一中学月考 用如图S5 4甲所示装置来探究功和动能变化的关系 木板上固定两个完全相同的遮光条A B 用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计C相连 木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上 轨道放在水平桌面上 P为小桶 内有沙子 滑轮质量 摩擦不计 重力加速度为g 甲 乙 丙 图S5 4 1 实验中轨道应倾斜一定角度 这样做的目的是 A 为了使释放木板后 木板能匀加速下滑B 为了增大木板下滑的加速度C 可使得细线拉力做的功等于合力对木板做的功D 可使得木板在未施加拉力时能匀速下滑 2 用游标卡尺测量遮光条的宽度 如图乙所示 则遮光条 的宽度d cm 3 实验主要步骤如下 测量木板 遮光条的总质量M 测量两遮光条的距离L 按甲图正确连接器材 将木板左端与轨道左端对齐 静止释放木板 木板在细线拉动下运动 记录弹簧测力计示数F及遮光条B A先后经过光电门的时间为t1 t2 则遮光条B A通过光电门的过程中木板动能的变化量 Ek 合外力对木板做功W 用字母M t1 t2 d L F表示 再小桶中增加沙子 重复 的操作 比较W Ek的大小 得出实验结论 2 2014年天津卷 某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上 将细绳一端拴在小车上 另一端绕过定滑轮 挂上适当的钩码 使小车在钩码的牵引下运动 以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系 此外还准备了打点计时器及配套的电源 导线 复写纸 纸带 小木块等 组装的实验装置如图S5 5所示 图S5 5 1 若要完成该实验 必需的实验器材还有哪些 2 实验开始时 他先调节木板上定滑轮的高度 使牵引小车的细绳与木板平行 他这样做的目的是下列的哪个 填字母代号 A 避免小车在运动过程中发生抖动 B 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D 可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力 3 平衡摩擦力后 当他用多个钩码牵引小车时 发现小车运动过快 致使打出的纸带上点数较少 难以选到合适的点计算小车速度 在保证所挂钩码数目不变的条件下 请你利用本实验的器材提出一个解决方法 4 他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功 经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些 这一情况可能是下列哪些原因造成的 填字母代号 A 在接通电源的同时释放了小车B 小车释放时离打点计时器太近 C 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D 钩码做匀加速运动 钩码重力大于细绳拉力答案 1 刻度尺 天平 包括砝码 2 D 3 可在小车上加适量的砝码 或钩码 4 CD 考点2 实验数据的处理及误差分析 重点归纳1 数据分析 1 小车速度的求法 实验获得如图S5 6所示纸带 利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离 如纸带上A B两点 图S5 6 2 实验数据记录 建立上述表格 求出v2值 3 在坐标纸上分别作出W v和W v2图线 以1条橡皮筋 做的功为单位 2 误差分析 橡皮筋的粗细不一致 导致做的功与条数不成正比 平衡摩擦力时 木板倾角过大或过小 测量纸带上各点之间的间距时有误差 纸带上的点没有对应小车匀速运动时刻 典例剖析 例2 2015年浙江杭州联考 为了探究功与速度变化的关系 现提供如图S5 7所示的器材 让小车在橡皮筋的作用下弹出后沿木板滑行 请思考探究思路并回答下列问题 打点计时器所接交流电频率为50Hz 图S5 7 1 为了消除摩擦力的影响应采取的措施为 2 当我们分别用同样的橡皮筋1条 2条 3条 并起来进行第1次 第2次 第3次 实验时 每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致 我们把第1次实验中橡皮筋对小车做的功记为W 由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出 如图S5 8所示是其中四次实验打出的部分纸带 图S5 8 试根据以上信息 填写下表 从表中数据可得出结论 解析 1 为了消除摩擦力 应将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度 使小车在不接橡皮筋时缓慢匀速下滑 x可从题图中读出 分别为2 00cm 2 83cm 3 46cm 4 00cm 交流电频率为50Hz 故T 0 02s 在误差允许的范围内 橡皮筋对小车做的功与小车速度的 平方成正比 答案 1 将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高 度 使小车在不接橡皮筋时缓慢匀速下滑 2 在误差允许的范围内 橡皮筋对小车做的功与小车速度 的平方成正比 考点练透 3 2015年辽宁沈阳检测 某实验小组采用如图S5 9所示的装置探究功与速度变化的关系 小车在橡皮筋的作用下弹出后 沿木板滑行 打点计时器的工作频率为50Hz 图S5 9 1 实验中木板略微倾斜 这样做 A 是为了使释放小车后 小车能匀加速下滑B 是为了增大小车下滑的加速度 C 可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D 可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 2 实验中先后用同样的橡皮筋1条 2条 3条 合并起来挂在小车的前端进行多次实验 每次都要把小车拉到同一位置再释放 把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1 第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1 橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出 根据第四次的纸带 如图S5 10所示 求得小车获得的速度为 m s 保留三位有效数字 图S5 10 3 若根据多次测量数据画出W v图象 则对W与v的关系符合实际的是图 A B C D 解析 1 使木板倾斜 小车受到的摩擦力与小车所受重力的分力大小相等 在不施加拉力时 小车在斜面上受到的合力为零 小车可以在斜面上静止或做匀速直线运动 小车与橡皮筋连接后 小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力 橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 故AB错误 CD正确 故选CD 答案 1 CD 2 2 00 3 C 4 2015年辽宁大连期末 某同学在实验室用如图S5 11甲所 示的装置来研究有关做功的问题 甲 乙 图S5 11 1 如图甲所示 在保持M 7m条件下 可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力 在控制小车质量不变的情况下进行实验 在实验中 该同学先接通打点计时器的电源 再放开纸带 已知交流电的频率为50Hz 图乙是在m 100g M 1kg情况下打出的一条纸带 O为起点 A B C为过程中3个相邻的计数点 相邻的计数点之间有4个点没有标出 有关数据如图乙所示 则打B点时小车的动能Ek J 从开始运动到打B点时 绳的拉力对小车做的功W J 计算结果保留两位有效数字 g取9 8m s2 2 在第 1 问中 绳的拉力对小车做的功W大于小车获得的动能Ek 请你举出导致这一结果的主要原因 写出一种即可 2 若摩擦力没有完全抵消 小车所受合外力的功还应包含摩擦力做的负功 故拉力的功大于动能的增量 若砂与砂桶的重力不满足 远小于小车的重力 的条件 则砂和砂桶的重力大于绳的拉力 若把砂和砂桶的重力近似为拉力 导致拉力做的功大于动能增量 2 摩擦力未完全抵消 或砂和砂桶的重力大于绳的拉力 答案 1 0 500 51