nbhkdz.com冰点文库

2014年高三一轮复习物理 第七章《机械能》第五讲《探究动能定理》

时间:2013-08-27


第七章《机械能》第五讲《探究动能定理》
【计划课时】2 课时 【学习目标】
1.掌握探究动能定理实验的基本原理和所需要的器材。 2. 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度, 会根据纸带上信息进行正确的数据处 理,并能分析实验产生误差的原因。

【教学重难点】
1.图像法处理数据的思想 2.实验的延伸能力培养

【使用说明与方法指导】
1.第一节课:学生自学本学案上的知识点;并完成学案上的自学内容。? 2.第二节课:合作讨论展示点评学案上的探究内容,在点评时老师补充讲解,处理针对练 习

一、实验目的
1.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.

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. 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 W-v 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.

三、实验器材
小车(前面带小钩)、100 g~200 g 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(使用电火花计时器不用学生电源)、5~6 条等长的橡皮筋、 刻度尺. 四、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.将木板一端垫高, 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. 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 W2, 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一次相同,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.

第 1 页 共 1 页

4.用 3 条、4 条?橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格.

五、数据处理
1.测量小车的速度 实验获得如图所示的纸带, 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 结束时小车的速度,应在纸带上测量 A1、A2 间的距离 x,则小车速度的表达式为 v=x/T(T 为打 点计时器打点的时间间 隔) 2.实验数据记录 橡皮筋 条数 1 2 3 4 5 6 力对车 做的功 位移 时间 速度 速度平方

x/m

t/s

v(m/s)

V2(m2/s2)

W
2W 3W 4W 5W 6W
2

3.实验数据处理及分析:在坐标纸上画出 W-v 和 W-v 图线 (“W”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 W∝v .
2

六、注意事项
1. 平衡摩擦力: 实验中的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在木板上做匀速运动.(或由打点计时器打在 纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动) 2.我们用 2 条,3 条?橡皮筋进行第 2 次、第 3 次?实验时,每次实验时橡皮筋伸长的长 度都应保持一致.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.实验数据处理时,以橡皮筋对小车做的功 W 为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,以第 一次实验时的功 W 为单位,作出 W-v 以及 W-v 图象,分析图线,可以得知橡皮筋对小车做 的功 W 与小车获得的速度 v 的定量关系.
第 2 页 共 2 页
2 2

4.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, 也就是选小车做匀速运动状态时 的速度. 5. 小车的质量较小, 当用多条橡皮筋时, 打出的点过少, 应改用质量稍大的小车(或加砝码), 以保证打出较多的点便于处理.

七、误差分析
1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功 W 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. 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.

八.例题分析与应用 1.实验原理和方法 【例 l】关于“探究动能定理”的实验中,下列叙述正确的是(
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C.放小车的长木板应该尽量使其水平 D.先接通打点计时器电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出 【解析】 本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳, 只要测出以后各次实验时橡 皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A 错.每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保 持一致, 只有这样才能保证以后各次实验时, 橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍, 错. B 小 车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差,C 错,实验时,应该先接 通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D 正确. 案] D [答 )

【练 l】对橡皮筋做的功来说,直接测量是有困难的,我们可以巧妙地避开这个难题而不影
响问题的解决, 只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍, 使用的方法是 ( ) A. 用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次是 s、2s、3s、?进行第 1 次、第 2 次、 第 3 次、??实验时,力对物体做的功就是 W、2W、3W、? B. 让小车通过相同的距离,第 1 次力为 F、第 2 次力为 2F、第 3 次力为 3F、??实验时, 力对小车做的功就是 W、2W、3W、? C. 选用相同的橡皮筋, 在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致, 当用 1 条、 条、 条、 2 3 ??

第 3 页 共 3 页

同样的橡皮筋进行第 1 次、第 2 次、第 3 次、??实验时,橡皮筋对物体做的功就是 W、2W、 3W、? D. 利用弹簧秤测量对小车的拉力 F,利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离 s,便可 以求出每次实验中力对小车做的功,可控制为 W、2W、3W、?

2.实验纸带分析 【例 2】如图所示为与小车相连,穿过打点计时器的一条纸带上的点并不都是均匀的,下
面说法正确的是( ) ①纸带的左端是与小车相连的 ②纸带的右端是与小车相连的 ③利用 E、F、G、H、I、J 这些点之间的距离来确定小车的速度 ④利用 A、B、C、D 这些点之间的距离来确定小车的速度 A. ①③ B. ②④ C. ①④ D. ②③

【解析】刚开始释放时,与小车相连的一端打出的点应会比较密集,且点的间距逐渐变大, 故右端与小车相连;为确定小车速度应选取间距均匀的点,这时橡皮筋已停止对小车作用,故 ②和④正确,选 B. 总结:分析纸带的基础是对实验原理和步骤的理解. 【练 2】 如图所示, 小车的运动情况可描述为 A、 之间为________运动, 、 之间为________ B C D 运动.

3.实验数据处理 【例 3】在探究功与速度变化的关系实验中小车的质量为 300 g,使用橡皮筋 1~6 根,每
次实验增加一根,实验中 W、v、v 的数据已填在表格中,试在图中作出图象并得出结论. 在图中描点并用平滑的线拟合不难得到 W-v 图线是曲线,W-v 图线是直线.于是我们可 以得出结论:功与速度的平方成正比.
2 2

第 4 页 共 4 页

小结:用图象法分析两个物理量的关系很直观,也很清晰,以后的学习和实验中要多利
用图象来处理数据。

【练 3-1】为了探究恒力作用时的动能定理,某同学做了如下实验,他让滑块在某一水平面
上滑行,利用速度采集器获取其初速度 v,并测量出不同初速度的最大滑行距离 x,得到下表 所示几组数据:

(1)一同学根据表中数据,作出 x-v 图象如图甲所示,观察该图象,该同学作出如下推理: 根据 x-v 图象大致是一条抛物线,可以猜想,x 可能与

v2 成正比. 请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出
图线验证该同学的猜想. (2)根据你所作的图象,你认为滑块滑行的最大距离 x 与 滑 块 初 速 度 平 方 . v
2

的 关 系 是

【练 3-2】某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理” .如图所示,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 录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距 50.0 cm 的 A、B 两点各安装一个速度传感器,记 录小车通过 A、B 时的速度大小,小车中可以放置砝码. (1)实验主要步骤如下: ①测量________和拉力传感器的总质量 M1;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; ②将小车停在 C 点,________,小车在细线拉动下运动,记录 细线拉力及小车通过 A、B 时的速度. ③在小车中增加砝码,或________,重复②的操作 (2)下表是他们测得的一组数据,其中 M 是 M1 与小车中砝码质量之和,|v2 -v1 |是两个速度 传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量Δ E,F 是拉力传感器受到的拉力,W
2 2

第 5 页 共 5 页

是 F 在 A、B 间所做的功.表格中的Δ E3=________,W3=________.(结果保留三位有效数字) (3)根据下表,请在下图中的方格纸上作出Δ E-W 图线. 数据记录表 次数 M/kg 1 2 3 4 5 0.500 0.500 0.500 1.000 1.000 |v2 -v1 |/(m/s) 0.760 1.65 2.40 2.40 2.84
2 2 2

Δ E/J 0.190 0.413 Δ E3 1.20 1.42

F/N
0.400 0.840 1.220 2.420 2.860

W/J
0.200 0.420

W3
1.21 1.43

【针对练习】
1.在用图所示装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是( A.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 2.在“探究动能定理”的实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板的 小车, 由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动, 小车拉动固定在它上面的纸 带,纸带穿过打点计时器.关于这一实验,下列说法中正确的是( A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力 B.重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算
第 6 页 共 6 页

)

)

D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算 3.在探究功与物体速度变化关系的实验中,有几个小组应用 打点计时器得到了如图所示的纸带,下列说法正确的 ( A.甲没有把木板垫高以平衡摩擦力 B.乙图是由于橡皮筋力度不够造成的 C.丙图是符合实验操作要求的纸带 D.甲是平衡摩擦力过大造成的,乙纸带是没有平衡摩擦 力造成的 4.关于探究功与物体速度变化的关系的实验,下列叙述正确 的是( ) 丙 乙 ) 甲

A.可不必算出橡皮筋每次对小车做功的具体数值 B.实验时,橡皮筋每次拉伸的长度必须保持一致 C.将放小车的长木板倾斜的目的是让小车松手后运动得更快些 D.要使橡皮筋对小车做不同的功是靠改变并系在小车上的橡皮筋的根数来达到的 5.在探究做功与物体速度变化的实验中,第一次用一根橡皮筋系在小车上,将小车拉到某个 位置松手,得到一条打有点的纸带 1,第二次用两根橡皮筋并系在小车上,将小车拉到同一位 置松手,又得到一条打有点的纸带 2??当有六根相同的橡皮筋并系在小车上时,可得到打有 点的纸带 6,现要用纸带来求因橡皮筋做功而使小车获得的速度,下列做法正确的是( )

A.在六条纸带中选择其中一条点清晰且点间距合理的纸带,依次在这条纸带上标出计数 点并求出各计数点的速度,就可得到橡皮筋做功与小车速度变化的关系 B 每条纸带末端倒数第 2 个点的速度就可看成是对应的橡皮筋做功而使小车获得的速度 C 每条纸带始端第 2 个点的速度就可看成是对应的橡皮筋做功而使小车获得的速度 D 每条纸带上点间距相等的那部分的中心点的速度就可看成是对应的橡皮筋做功而使小 车获得的速度 6.如图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法 中正确的是( )

A.橡皮筋做的功可以直接测量 B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功 D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍 7. 某实验小组采用如图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.打点计时器工作频率为 50 Hz.

第 7 页 共 7 页

(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??,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小车. 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(如图所示)求得小车 获得的速度为________m/s.

(3)若根据多次测量数据画出的 W-v 草图如图所示,根据图线形状,可知对 W 与 v 的关系作出的猜想肯定不正确的是________. A.W∝ v C.W∝v2 1 B.W∝v D.W∝v3

(4)如果 W∝v2 的猜想是正确的,则画出的 W-v2 图象应是__________________________ ___________________________________________________________; (5)在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是________________________________ _________________________________________________________________________________ _________ (只要回答出一种原因即可) 8.如图所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验, 图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时橡皮筋对小车做的功记为 W. 当我们用 2 条、3 条??完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次??实验时,每次橡 皮筋都拉伸到同一位置释放. 小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

第 8 页 共 8 页

(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有 (2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是

; ;

(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的 部分进行测量; (4)下面是本实验的数据记录表,请将第 2 次、第 3 次??实验中橡皮筋做的功填写在对应 的位置;

(5)从理论上讲,橡皮筋做的功 Wn 和物体速度 vn 变化的关系应是 Wn∝ 数据表中测定的数据在上图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;

. 请你运用

第 9 页 共 9 页


赞助商链接

...第五章 功能关系和机械能 第5课实验探究动能定理.do...

2016届高考物理一轮复习习题 第五章 功能关系和机械能 第5课实验探究动能定理.doc_理化生_高中教育_教育专区。第三单元 实验与探究第 5 课 实验:探究动能定理 ...

高三物理一轮复习机械能(三) 动能和动能定理

高三物理一轮复习机械能(三) 动能和动能定理_理化生_高中教育_教育专区。高三物理一轮复习 机械能(三)动能和动能定理 【导学目标】 1、正确理解动能的概念。2、...

...第5讲实验(一)探究动能定理 实验(二)验证机械能守恒...

2016届高三物理人教版一轮复习习题:第5章 第5讲实验(一)探究动能定理 实验(二)验证机械能守恒定律_理化生_高中教育_教育专区。第一部分一、选择题 第五章 第...

...轮复习第5章机械能及其守恒定律实验5探究动能定理

通用版2018高考物理一轮复习第5章机械能及其守恒定律实验5探究动能定理 - 实验五 探究动能定理 一、实验目的 1.探究外力对物体做功与物体速度变化的关系. 2.通过...

高三第一轮复习—动能定理

2013-2014年高三第一轮复习导学案 6、2一、动能 动能 动能定理 1 2 mv...动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能 _;力可以是各种性质的...

2017届高三物理一轮复习 题组层级快练18 第五章 机械能...

2017届高三物理一轮复习 题组层级快练18 第五机械能 第2讲 动能 动能定理_理化生_高中教育_教育专区。动能 动能定理一、选择题(其中 1-6 题,只有一个...

...第五章机械能及其守恒定律第5讲实验:探究动能定理学...

2019版高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第5讲实验:探究动能定理学案 - 第5讲 实验:探究动能定理 微知识 探究动能定理 1.实验目的 探究外力对物体做功与...

...:第五章机械能及其守恒定律实验五探究动能定理实验5...

2016版《红对勾讲与练》高三物理人教版总复习配套讲义:第五章机械能及其守恒定律实验五探究动能定理实验5_理化生_高中教育_教育专区。1.在利用橡皮筋“探究功与...

2018届高三物理一轮复习课时提升作业十五第五章机械能...

2018届高三物理一轮复习课时提升作业十五第五章机械能及其守恒定律第2讲动能定理及其应用_理化生_高中教育_教育专区。课时提升作业 十五 动能定理及其应用 (45 分钟...

...第五章 机械能 微专题45 实验:探究动能定理备考精炼...

(全国通用)2019版高考物理一轮复习备考精炼: 第五机械能 微专题45 实验:探究动能定理备考精炼 - 45 实验:探究动能定理 [方法点拨] 通过分析实验题设要明确...

相关文档

更多相关标签