實(shí)驗(yàn)5探究動(dòng)能定理

實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理誤差分析1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)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(shí)傾角過大也會(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。注意事項(xiàng)1．平衡摩擦力：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(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。2．選點(diǎn)測速：測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。3．規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值。熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理【例1】如圖1所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)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)，橡皮筋對小車做功記為W。當(dāng)用2條、3條、…、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…、第n次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出，圖2甲為某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶。(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外，還需要的器材有________。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是__________________________________________________________________________________________________。圖1(3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)分布并不都是均勻的，為了測量小車最終獲得的末速度，應(yīng)選用紙帶的________________部分進(jìn)行測量。(4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表。

物數(shù)據(jù)理

量

實(shí)驗(yàn)次數(shù)橡皮筋做的功Wn(J)10個(gè)間隔均勻的點(diǎn)的距離s(m)10個(gè)間隔均勻的點(diǎn)的時(shí)間T(s)小車獲得的末速度vn(m/s)小車獲得的末速度的平方v(m2/s2)1W1＝W0.2000.21.001.002W1＝2W0.2820.21.411.993W3＝3W0.3000.21.502.254W4＝4W0.4000.22.004.005W5＝5W0.4580.22.245.02從理論上講，橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間的關(guān)系是Wn∝________，請你運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象，以驗(yàn)證理論的正確性。圖2【變式訓(xùn)練】1．“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W；當(dāng)用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W……每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測出。圖3(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用干電池供電B．實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，可以不平衡摩擦力C．每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出(2)如圖4所示，給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB＝1.48cm，BC＝1.60cm，CD＝1.62cm，DE＝1.62cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須用交流電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，必須平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出，C項(xiàng)正確；根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關(guān)系，D項(xiàng)正確。圖4答案

(1)CD

(2)0.81熱點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)預(yù)測高考命題視角視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)，使用拉力傳感器和速度傳感器圖5視角2實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn) (1)利用自由落體運(yùn)動(dòng)探究功和動(dòng)能的關(guān)系。 (2)研究小車以不同的初速度沿粗糙水平面滑動(dòng)的距離，得出小車的初動(dòng)能大小與克服摩擦力做功的情況，也可探究動(dòng)能定理。這時(shí)必須保證小車與水平面上各處之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同?！纠?】某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”。如圖6所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車圖6

受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車上通過A、B時(shí)的速度大小，小車中可以放置砝碼。(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①測量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)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。②將小車停在C點(diǎn)，________，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度。③在小車中增加砝碼或減少砝碼，重復(fù)②的操作。

數(shù)據(jù)記錄表(3)根據(jù)表格，請?jiān)趫D中的方格紙上作出ΔE－W圖線。答案

(1)①小車②釋放小車(2)0.600J

0.610J

(3)見解析圖【變式訓(xùn)練】2．如圖7所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：圖7(1)為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運(yùn)動(dòng)。(2)連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖8所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg。圖8請計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk。補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位)。O—BO—CO—DO—EO—FW/J0.04320.05720.07340.0915ΔEk/J0.04300.05700.07340.0907分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論