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1、【 2019 最新】精選高考物理必考實(shí)驗(yàn)精細(xì)精講實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理學(xué)案目錄課前預(yù)習(xí)·基礎(chǔ)落實(shí)課堂互動(dòng)·考點(diǎn)突破課前預(yù)習(xí)·基礎(chǔ)落實(shí)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄客饬ψ龉εc物體動(dòng)能變化的關(guān)系?!緦?shí)驗(yàn)原理】實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí) 1 所示,在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤, 小車將在砝碼盤對(duì)它的拉力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在打出的紙帶上適當(dāng)間隔地取兩個(gè)點(diǎn)A、B,用平均速度的方法確定出A、B 兩點(diǎn)速度 vA、vB,求出此過程中物體動(dòng)能的變化量為Ek,測量這段過程中物體運(yùn)動(dòng)的距離 x,算出拉力做的功 W,通過比較 W和 Ek 的值,就可以找出兩者之間的關(guān)系。【實(shí)驗(yàn)器材】長木板 ( 一端帶滑輪 )
2、、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤、砝碼、天平?!緦?shí)驗(yàn)步驟】1用天平測出小車質(zhì)量及砝碼盤的質(zhì)量,記錄小車的質(zhì)量M及砝碼盤的歡迎下載。質(zhì)量 m。2按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材,只是不要掛砝碼;要調(diào)整定滑輪的高度,使細(xì)線與木板平行。3平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊,并反復(fù)移動(dòng)其位置,直到小車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)為止。4掛上砝碼 ( 要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量) ,接通電源,放開小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),取下紙帶并標(biāo)記使用的砝碼質(zhì)量。5重復(fù)步驟 4,打 23 條紙帶。6改變砝碼盤中砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4、5,再做幾次實(shí)驗(yàn)。【數(shù)據(jù)處理】從每次實(shí)驗(yàn)中選取點(diǎn)
3、跡清晰的紙帶,選取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B,進(jìn)行測量運(yùn)算,填入下表:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論?!咀⒁馐马?xiàng)】1砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。2平衡摩擦力時(shí),不要加砝碼,但應(yīng)連接紙帶且接通電源。3小車所受的阻力 f 應(yīng)包括小車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力。4小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并且要先接通電源后再放手。【誤差分析】1實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是繩對(duì)小車的拉力小于砝碼的重力。【2019最新】精選高考物理必考實(shí)驗(yàn)精細(xì)精講實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理學(xué)案2平衡摩擦力不徹底或平衡過了也會(huì)造成誤差。3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測量不準(zhǔn)帶來誤差。課堂互動(dòng)·考點(diǎn)突破考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解 例 1( 廣州模擬 )
4、 某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn), 實(shí)驗(yàn)開始前,他們提出了以下幾種猜想: W,Wv, Wv2。實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)2 甲所示,圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)我們用 2 條、 3 條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 次、第 3次 實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車在實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出。(1) 實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車相當(dāng)于只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是_;(2) 每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了計(jì)算出小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的 _部分進(jìn)行測量;(3) 同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下
5、表格來記錄數(shù)據(jù)。其中 W1、W2、W3、W4 表示橡皮筋對(duì)小車做的功, v1、v2、v3、v4 表示小車每次獲得的速度。他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的 Wv 圖象,由圖象形狀得出 結(jié) 論 W v2 。 他 們 的 做 法 是 否 合 適 ? 請(qǐng) 說 明 理 由 :。 解析(1) 小車運(yùn)動(dòng)過程中要受到摩擦力等阻力的作用,為抵消阻力的作用,可- 3-/8- 3-/8將木板的一端適當(dāng)墊高,設(shè)傾角為,只要滿足 F 阻 mgsin ,便可認(rèn)為小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)。(2) 小車在橡皮筋作用下做加速運(yùn)動(dòng),橡皮筋作用完后小車做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)紙帶上的打點(diǎn)間距應(yīng)是均勻的。(3) 因?yàn)?Wv 圖象是曲線,不
6、能確定 W與 v2 的函數(shù)關(guān)系,所以不合適。 答案(1) 把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力(2) 點(diǎn)距均勻(3) 不合適。由曲線不能直接確定 W、v2 的函數(shù)關(guān)系,應(yīng)進(jìn)一步繪制 Wv2 圖象 點(diǎn)評(píng)(1) 實(shí)驗(yàn)中要通過傾斜木板平衡摩擦力,這與探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系中平衡摩擦力的原因是一樣的。(2) 計(jì)算小車的速度時(shí),應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分進(jìn)行測量。針對(duì)訓(xùn)練:( 福建 ) 在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中( 裝置如圖實(shí)3) :(1) 下列說法哪一項(xiàng)是正確的 _。( 填選項(xiàng)前字母 ) A平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上B為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)使
7、小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2) 圖實(shí) 4 是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計(jì)數(shù)【2019最新】精選高考物理必考實(shí)驗(yàn)精細(xì)精講實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理學(xué)案點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz,則打 B 點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為 _m/s(保留三位有效數(shù)字 ) 。解析(1) 平衡摩擦力是讓小車重力的下滑分力與摩擦力平衡,故不能掛鉤碼平衡摩擦力,選項(xiàng) A 錯(cuò)誤;本實(shí)驗(yàn)中,近似認(rèn)為小車所受拉力等于鉤碼的重力,因此應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,選項(xiàng) B 錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí),為充分利用紙帶,應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放,選項(xiàng) C 正確。(2)vB m/s 0.653 m/s 。答案
8、(1)C(2)0.653考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例 2如圖實(shí) 5 所示,是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)我們把2 條、3 條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 次、第3 次 實(shí)驗(yàn)時(shí), 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測出。(1) 除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有_;(2) 平衡摩擦后,每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的 _部分進(jìn)行測量;(3) 下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表,請(qǐng)將第2
9、 次、第 3 次 實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置;(4) 從理論上講,橡皮筋做的功Wn 和物體速度 vn 變化的關(guān)系應(yīng)是Wn_,請(qǐng)你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖實(shí)6 所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性。- 5-/8- 5-/8 解析(1) 計(jì)算小車速度需要測量紙帶上的點(diǎn)的距離,要用刻度尺。(2) 小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻。(3) 橡皮筋每增加一條,對(duì)小車做的功就增加 W。(4) 縱坐標(biāo)表示速度的平方,橫坐標(biāo)表示功,利用描點(diǎn)法描出各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn),然后用平滑曲線連線作出 vWn圖象,如圖所示。 答案 (1) 刻度尺(2) 點(diǎn)距均勻(3)2W3W 4W 5W (4)v圖見解析
10、考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn) 例 3( 江西模擬 ) 某學(xué)習(xí)小組利用如圖實(shí)7 所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1) 將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平,安裝好實(shí)驗(yàn)器材,從圖中讀出兩光電門中心之間的距離 s_cm;(2) 測量擋光條的寬度d,記錄擋光條通過光電門1 和 2 所用的時(shí)間t1和 t2 ,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力 F,為了完成實(shí)驗(yàn),還需要直接測量的一個(gè)物理量是 _;(3) 該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量? _(填“是”或“否” ) 解析(1) 由圖可知, s70.30 cm 20.30 cm 50.00 cm 。(2) 要應(yīng)用滑塊驗(yàn)證動(dòng)能定理,應(yīng)
11、有關(guān)系式:【2019最新】精選高考物理必考實(shí)驗(yàn)精細(xì)精講實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理學(xué)案FsMM dt1 2故還應(yīng)測量滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M。(3) 因拉力傳感器直接測出滑塊所受的合外力,并不是用砝碼和砝碼盤的總重力代替合外力做實(shí)驗(yàn),故沒有必要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 答案 (1)50.00(2) 滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M (3) 否 小結(jié) 為減小實(shí)驗(yàn)誤差,本實(shí)驗(yàn)裝置從以下三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):(1) 減小摩擦阻力:用氣墊導(dǎo)軌代替木板。(2) 速度的測量:用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(3) 拉力的測定:用力傳感器測定力的大小。2實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用 例
12、4某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)8 所示裝置,探究木塊在木板上滑動(dòng)至停止的過程中,摩擦力做的功與木塊滑上木板時(shí)初速度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)步驟如下:A將彈簧左端固定在平臺(tái)上,右端自然伸長到平臺(tái)右側(cè)O點(diǎn),木板緊靠平臺(tái),其上表面與P、O在同一水平面上。使木塊壓縮彈簧自由端至P 點(diǎn)后由靜止釋放,木塊最終停在木板上的B 點(diǎn),記下 P 點(diǎn)并測出 OB間的距離 L。B去掉木板再使木塊壓縮彈簧自由端至P 點(diǎn)并由靜止釋放,測出木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x。C改變由靜止釋放木塊的位置,以獲取多組L、x 數(shù)據(jù)。- 7-/8- 7-/8D用作圖象的辦法,探求L 與 x 的關(guān)系,得出結(jié)論。(1)A、B兩步中,均使彈簧壓縮到同一點(diǎn)P的目的是_;(2) 本實(shí)驗(yàn)中,是否必須測出圖中 h 的具體數(shù)值? _(填“是”或“否”);(3) 實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測得的數(shù)據(jù), 作出 Lx2 圖象如圖實(shí) 9 所示,據(jù)此,實(shí)驗(yàn)小組便得出結(jié)論:摩擦力對(duì)木塊做的功與木塊滑上木板時(shí)的初速度平方成正比。請(qǐng)寫出其推理過程: _。 解析(1) 實(shí)驗(yàn)中要保證木塊滑至 O點(diǎn)的速度不變, A、B 兩步中,均使彈簧壓縮到同一點(diǎn) P 的目的是保證木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度與木塊滑上木板時(shí)的初速度相等;(2) 木塊離開平臺(tái)后做平
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