陜西省2011屆高考物理一輪復習 5.4 實驗（一）：探究動能定理課件 新人教版

1、 二、實驗原理二、實驗原理 探究功與物體動能變化的關(guān)系，可通過改變力探究功與物體動能變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同功時物體的速對物體做的功，測出力對物體做不同功時物體的速度，為簡化實驗可將物體初速度設(shè)置為零，可用如度，為簡化實驗可將物體初速度設(shè)置為零，可用如圖圖5-4-1所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加。再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度功成倍增加。再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v。 圖圖5-4-1 一、實驗目的一、實驗目的 探究外力對物體

2、做功與物體動能變化的關(guān)系。探究外力對物體做功與物體動能變化的關(guān)系。 三、實驗器材三、實驗器材 小車小車(前面帶小鉤前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，兩側(cè)適當?shù)膶ΨQ位置砝碼、長木板，兩側(cè)適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線(使用電火花計時器不使用電火花計時器不用學生電源用學生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺。條等長的橡皮筋、刻度尺。 四、實驗步驟四、實驗步驟 1.按上圖將實驗儀器安裝好。同時平衡摩擦力。按上圖將實驗儀器安裝好。同時平衡摩擦力。 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先用一條橡

3、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，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 3.用用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功為W2，測出小車獲得的速度，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。，將數(shù)據(jù)記入表格。 4.用用3條、條、4條條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格。出功和速度，記入表格。 5.分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。 (1)測量小車的速

4、度：實驗獲得如圖測量小車的速度：實驗獲得如圖5-4-2所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功和小車速度所示的紙帶，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，應在紙帶上測量的的關(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，應在紙帶上測量的物理量是物理量是(用字母表示用字母表示)：A1、A2間的距離間的距離x，小車速度的表達式是，小車速度的表達式是(用測量的物理量表用測量的物理量表示示)v=x/T(T為打點計時器的時間間隔為打點計時器的時間間隔)。 (2)實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄 (3)實驗數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標紙上實驗數(shù)據(jù)處理及分

5、析：在坐標紙上(如圖如圖5-4-3)畫出畫出W-v或或W-v2圖線圖線(“W”以一根橡皮筋做以一根橡皮筋做的功為單位的功為單位)。 (4)實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系Wv2。圖圖5-4-2圖圖5-4-3橡皮筋條數(shù)橡皮筋條數(shù)位移位移x/ m時間時間t/s速度速度v/(ms-1)速度平方速度平方v2/(m2s-2) 五、注意事項五、注意事項 1.平衡摩擦力平衡摩擦力 實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對小車做負功，我們研究的是實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對小車做負功，我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，

6、應設(shè)法排除摩擦力的影響，可采用將木板一端墊高的方橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，應設(shè)法排除摩擦力的影響，可采用將木板一端墊高的方法來實現(xiàn)。將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡，就能消除摩擦力法來實現(xiàn)。將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影響。判斷是否已平衡掉摩擦力的方法是，輕推一下小車，觀察小車不受其他力時能在的影響。判斷是否已平衡掉摩擦力的方法是，輕推一下小車，觀察小車不受其他力時能在木板上做勻速運動。木板上做勻速運動。 2.我們用我們用2條，條，3條條橡皮筋進行第橡皮筋進行第2次、第次、第3次次實驗時，每次實驗時橡皮筋伸長的實驗時，每次實驗時

7、橡皮筋伸長的長度都應保持一致。長度都應保持一致。 3.實驗數(shù)據(jù)處理時，以橡皮筋對小車做的功實驗數(shù)據(jù)處理時，以橡皮筋對小車做的功W為縱坐標，小車獲得的速度為橫坐標，以為縱坐標，小車獲得的速度為橫坐標，以第一次實驗時的功第一次實驗時的功W為單位，作出為單位，作出W-v圖象，分析這條圖線，可以得知橡皮筋對小車做的功圖象，分析這條圖線，可以得知橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的速度與小車獲得的速度v的定量關(guān)系。的定量關(guān)系。 4.打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻，應選間距均勻的那一段紙帶來計打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻，應選間距均勻的那一段紙帶來計算小車的速度，因為這一段是橡皮

8、筋對小車做功完畢時的情形。算小車的速度，因為這一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形。 六、誤差分析六、誤差分析 誤差是不可避免的，但我們可以盡量減小它。為減小本實驗的實驗誤差，要注意以下誤差是不可避免的，但我們可以盡量減小它。為減小本實驗的實驗誤差，要注意以下幾個方面的問題：幾個方面的問題： 1.在長木板上，小車、鐵釘、打點計時器的位置應調(diào)整適當，以保證打在紙帶上的點便在長木板上，小車、鐵釘、打點計時器的位置應調(diào)整適當，以保證打在紙帶上的點便于處理，求出小車運動的速度。于處理，求出小車運動的速度。 2.平衡摩擦力時，可使木板略微傾斜，作為補償，保證小車脫離橡皮筋后做勻速運動。平衡摩擦力時，可使木

9、板略微傾斜，作為補償，保證小車脫離橡皮筋后做勻速運動。 3.小車的質(zhì)量較小，當用多條橡皮筋時，打出的點過少，應改用質(zhì)量稍大的小車小車的質(zhì)量較小，當用多條橡皮筋時，打出的點過少，應改用質(zhì)量稍大的小車(或加或加砝碼砝碼)，以保證打出的點便于處理。，以保證打出的點便于處理?！纠纠?】在用圖】在用圖5-4-4所示裝置做所示裝置做“探究動能定理探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的實驗時，下列說法正確的的 是是 ( ) A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值 B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值 C.通過打點計時器打

10、下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 D.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度熱點一熱點一 實驗原理的考查實驗原理的考查 【解析【解析】實驗通過增加橡皮筋的條數(shù)，實驗通過增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋對小車做的功成倍增加，故使橡皮筋對小車做的功成倍增加，故A正正確，確，B錯誤。小車的速度對應的是橡皮筋錯誤。小車的速度對應的是橡皮筋對小車做功完畢時的情形，故對小車做功完畢時的情形，故C正確，正確，D錯誤。錯誤。A C圖圖5-4-42009年高考安徽理綜卷年高

11、考安徽理綜卷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，實驗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，實驗裝置如圖裝置如圖5-4-5所示，實驗主要過程如下：所示，實驗主要過程如下：(1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為設(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)作出作出W-v草圖；草圖；(4)分析分析W-v圖象。如果圖象。如果W-v圖象是一條直線，表明圖象是一條直線，表明Wv；如果不是直；如果不是直 線，可考慮是否存在線，可考慮是否存在Wv2、Wv3、W 等關(guān)系。

12、等關(guān)系。 以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確，它是以下關(guān)于該試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。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。當用樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當用1條橡皮筋進行實驗條橡皮筋進行實驗 時，橡皮筋對小車做的功為時，橡皮筋對小車做的功為W，用，用2條、條、3條、條、橡皮筋并在一起進行第橡皮筋并在一起進行第2次、第次、第3次、次、 實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W

13、、3W、。 B.小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒?，可以使木板適當傾斜。小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當傾斜。 C.某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這某同學在一次實驗中，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。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 距離來進行計算的。距離來進行計算的。D圖圖5-4-5v【例【例2

14、】為了探究動能定理，現(xiàn)提供如圖】為了探究動能定理，現(xiàn)提供如圖5-4-6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下列問題思考探究思路并回答下列問題(打點計時器交流電頻率為打點計時器交流電頻率為50 Hz) (1)為了消除摩擦力的影響應采取什么措施？為了消除摩擦力的影響應采取什么措施？ _. (2)當我們分別用同樣的橡皮筋當我們分別用同樣的橡皮筋1條、條、2條、條、3條條并起來進行并起來進行 第第1次、第次、第2次、第次、第3次次實驗時，每次實驗中橡皮筋拉伸實驗時，每次實驗中橡皮筋拉伸 的長度應都保持一致，

15、我們把第的長度應都保持一致，我們把第1次實驗時橡皮筋對小車做次實驗時橡皮筋對小車做 的功記為的功記為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5-4-7所示是其中四次所示是其中四次實實 驗打出的部分紙帶。驗打出的部分紙帶。 (4)試根據(jù)第試根據(jù)第(2)、(3)項中的信息，填寫下表。項中的信息，填寫下表。 從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：_。熱點二熱點二 實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理 【解析【解析】(1)將木板固定，有打點計時器將木板固定，有打點計時器的一端墊起適當?shù)母叨?，?/p>

16、小車緩慢勻速下滑。的一端墊起適當?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑?(4)由勻速運動的速度公式由勻速運動的速度公式v=x/t，其中，其中x從圖上讀出分別為從圖上讀出分別為2.00 cm，2.83 cm，3.46 cm、4.00 cm。t=T=1/f=0.02 s，即可求出小車的速度。，即可求出小車的速度。 橡皮筋對小車所做的功與小車速度的平方成正比。橡皮筋對小車所做的功與小車速度的平方成正比。圖圖5-4-6圖圖5-4-7橡皮筋條數(shù)橡皮筋條數(shù)1234橡皮筋對小車做功橡皮筋對小車做功W小車速度小車速度v(m/s)v2(m2/s2)橡皮筋條數(shù)橡皮筋條數(shù)1234橡皮筋對小車做功橡皮筋對小車做功2W3W4W小

17、車速度小車速度v( m/s)1.01.4151.732.0v2(m2/s2)1.02.03.04.02009年高考廣東物理卷年高考廣東物理卷某試驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究某試驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理動能定理”。如圖。如圖5-4-8，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的的A、B兩點各安裝一個速度兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過

18、傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小。小車中可以放置砝碼。時的速度大小。小車中可以放置砝碼。(1)實驗主要步驟如下：實驗主要步驟如下：測量測量_和拉力傳感器的總質(zhì)量和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細線的一端固定在拉；把細線的一端固定在拉 力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路。力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路。將小車停在將小車停在C點，點，_，小車在細線拉動下運動，記錄細線，小車在細線拉動下運動，記錄細線 拉力及小車通過拉力及小車通過A、B時的速度。時的速度。在小車中增加砝碼，或在小車中增加砝碼，或_，重復，重復的操作。的操作。(2)下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v22-v12|是兩個速度傳感器是兩個速度傳感器 記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量E,F是拉力傳感器受到的拉力，是拉力傳感器受到的拉力，W是是F在在A、 B間所做的功。表格中的間所做的功。表格中的E3