高考物理总复习 （人教） 知识研习课件 第5章第5讲 实验：探究动能定理

欢迎进入物理课堂 1 实验目的 1 通过实验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正比关系 2 实验原理 1 改变 采用教材实验装置 用1条 2条 3条 同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放 橡皮筋拉力对小车所做的功依次为 2 确定 小车获得的速度v可以由和测出 也可以用其他方法测出 3 寻找与间的关系 以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标 小车获得的速度v为横坐标 作出W v曲线 即功 速度曲线 分析该曲线 得出橡皮筋拉力对小车所做的与小车获得的间的定量关系 功的大小 W 2W 3W 速度的大小 纸带 打点计时器 速度变化 功 功 速度 即时巩固解析为教师用书独有 考点实验过程1 实验步骤 1 按如图所示将实验仪器安装好 同时平衡摩擦力 2 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 设此时橡皮筋对小车做的功为W1 将这一组数据记入表格 3 用2条橡皮筋做实验 实验中橡皮筋拉伸的长度与第1次相同 这样 橡皮筋对小车做的功为W2 测出小车获得的速度v2 将数据记入表格 4 用3条 4条 橡皮筋做实验 用同样的方法测出功和速度 将数据记入表格 实验数据记录 实验数据处理及分析 在坐标纸上 如下图所示 画出W v和W v2图线 W 以一根橡皮筋做的功为单位 实验结论 从图象可知功与物体速度变化的关系 W v2 2 实验误差分析 1 误差的主要来源是橡皮筋的长度 粗细不一 使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比 2 平衡摩擦力不彻底或平衡过了 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 3 注意事项 1 平衡摩擦力 实验中 小车不可避免地要受到摩擦力的作用 摩擦力对小车做负功 我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系 应设法排除摩擦力的影响 可采用将木板一端垫高的方法来实现 将木板一端垫高 使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡 就能消除摩擦力的影响 判断已平衡掉摩擦力的方法是 轻推一下小车 观察小车不受其他力时能否在木板上做匀速运动 2 打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀 应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度 因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形 3 本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少 只测出以后各次实验橡皮筋做的功是第1次实验时的多少倍即可 这样做可以大大简化操作 案例1 2009 安徽理综 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 实验装置如图所示 实验主要过程如下 1 设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 2W 3W 2 分析打点计时器打出的纸带 求出小车的速度v1 v2 v3 3 作出W v草图 以下关于该实验的说法中有一项不正确 它是 A 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W 用2条 3条 橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 橡皮筋对小车做的功分别是2W 3W B 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 是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 解析 本题主要考查做功与运动速度的关系 它是学生获得对动能定理的感性认识的一个重要实验 意在考查考生对该实验的理解及误差分析能力 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 而不应该使用从第一点到最后一点的数据来算 故选D 答案 D 案例2 为了探究对物体做功与物体速度变化的关系 现提供如图所示的器材 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 打点计时器交流电频率为50Hz 1 为了消除摩擦力的影响应采取什么措施 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次实验时橡皮筋对小车的功记作W 3 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 如图所示是其中4次实验打出的部分纸带 4 试根据第 2 3 项中的信息 填写下表 从表中数据可得出结论 解析 1 将木板固定 有打点计时器的一端垫起适当的高度 使小车缓慢匀速下滑 橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比 答案 见解析 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全