實驗五探究動能定理.pptVIP

一、實驗?zāi)康?1探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系 2通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的 正比關(guān)系,二、實驗原理 1不是直接測量對小車做功，而是通過改變橡皮筋條數(shù)確 定對小車做功W、2W、3W. 2由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點 計時器測出，也可以用其他方法測出這樣，進行若干 次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù) 3以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫 坐標(biāo)，作出Wv曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋 對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系,三、實驗器材 小車(前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計時器不用學(xué)生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺,四、實驗步驟 1按如圖實11所示將實驗儀器安裝好，同時平衡摩 擦力,圖實11,2先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小 車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1， 將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第 一次相同，這樣橡皮筋對小車做的功為W2，測出小車 獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格 4用3條、4條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和 速度，記入表格,五、數(shù)據(jù)處理 1測量小車的速度：實驗獲得如圖 實12所示的紙帶，為探究橡 皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系， 需要測量彈力做功結(jié)束時小車的 速度，即小車做勻速運動的速度， 應(yīng)在紙帶上測量A1、A2間的距離s， 則小車速度的表達式為v (T為 打點計時器打點的時間間隔),圖實12,2實驗數(shù)據(jù)記錄,3實驗數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上(圖實13)畫出 Wv和Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位) 4實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為 Wv2.,圖實13,六、注意事項 1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿 斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車， 由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是 否勻速運動，找到木板一個合適的傾角 2測小車速度時，紙帶上的點應(yīng)選均勻部分的，也就是 選小車做勻速運動狀態(tài)的,3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡 皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值 4小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點多一些,七、誤差分析 1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡 皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大 3利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來 誤差,八、實驗改進 本實驗中物體運動的速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點計時器方便快捷且誤差較??；實驗情景也可加以改進，如研究物體以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離，得出物體的初動能大小與克服摩擦力做功的情況，這時必須保證物體與水平面上各處的動摩擦因數(shù)相同,(2009安徽高考)探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系的實驗裝置如圖實 14所示，實驗主要過程如下,圖實14,(1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W； (2)分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3； (3)作出Wv草圖； (4)分析Wv圖象如果Wv圖象是一條直線，表明Wv；如果不是直線，可考慮是否存在Wv2、Wv3、W 等關(guān)系,以下關(guān)于該實驗的說法中有一項不正確，它是_ A本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致當(dāng)用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W B小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ǎ嚎梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜,.,C某同學(xué)在一次實驗中得到一條記錄紙帶紙帶上打出的點，兩端密、中間疏出現(xiàn)這種情況的原因可能是沒有使木板傾斜或傾角太小 D根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算,解題指導(dǎo) 放開小車之后，小車在橡皮筋的作用下開始加速運動，等到橡皮筋與小車分離之后，小車做勻速直線運動本實驗中測的速度是小車勻速運動的速度，而不是整個過程的平均速度，因此研究紙帶上打下的點一定是那些均勻分布的點,答案 D,為了探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖實15所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請思考探究思路并回答問題(打點計時器所用交流電頻率為50 Hz)：,圖實15,(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取什么措施？ (2)當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條并起來進行第1次、第2次、第3次實驗時，每次實驗中橡皮筋拉伸的長度應(yīng)都保持一致，我們把第1次實驗時橡皮筋對小車做的功記為W.,(3)由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點計時器和紙帶測出，如圖實16所示是其中四次實驗打出的部分紙帶,圖實16,(4)試根據(jù)第(2)、(3)中的信息，填寫下表,從表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是： .,解題指導(dǎo) (1)將木板固定有打點計時器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車能夠勻速下?(4)由勻速運動的速度公式v 其中s從圖上讀出分別為2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm.tT 0.02 s，即可求出小車的速度,橡皮筋對小車做功與小車速度的平方成正比,答案 見解題指導(dǎo),(2008廣東高考)某實驗小組采用如圖實17所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車內(nèi)可放置砝碼實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面打點計時器工作頻率為50 Hz.,圖實17,(1)實驗的部分步驟如下： 在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼； 將小車停在打點計時器附近，_，_，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，_； 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作,(2)圖實18所示是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在下表中的相應(yīng)位置,圖實18,(3)在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，_做正功，_做負功 (4)實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了如圖實19所示的圖線(其中v2v2v02)，根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是_要驗證“動能定理”，還需測量的物理量是摩擦力和_,圖實19,解題指導(dǎo) (1)為了使打第1點時速度為零，應(yīng)先接通打點計時器電源，再釋放小車小車停在打點計時器附近的目的是充分利用紙帶，在紙帶上打出盡可能多的點在小車停止運動后，應(yīng)及時關(guān)閉打點計時器電源，使打點計時器停止工作 (2)對于C點到O點的距離x，可由紙帶分析得出為6.08 cm1.00 cm5.08 cm.C點對應(yīng)小車的瞬時速度可用B、D兩點間的平均速度來求，即vC 49 cm/s0.49 m/s.,(3)對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)，鉤碼的重力對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)所受的摩擦阻力對其做負功 (4)根據(jù)v2x圖象為過坐標(biāo)原點的一條直線可得出v2s的結(jié)論要驗證動能定理需明確合外力所做的功和物體(小車和砝碼)動能的變化合外力做功應(yīng)為W合mgxFfx(其中F