高考總復習實驗探究動能定理課件

(對應(yīng)學生用書P95)一、實驗?zāi)康?．通過實驗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)出做功與物體速度的平方的正比關(guān)系．二、實驗原理探究功與物體速度變化的關(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度，為簡化實驗可將物體初速度設(shè)置為零，可用下圖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v.問題探究本實驗為何利用W－v2圖象處理數(shù)據(jù)？該實驗?zāi)芏康靥骄縿幽芏ɡ韱?？[提示]W－v圖象為曲線，不便于研究它們之間的關(guān)系.為了更直觀地探究W與速度v的關(guān)系，可以畫出W－v2圖象，這樣可以將曲線轉(zhuǎn)化為直線，這也是實驗中經(jīng)常采用的處理數(shù)據(jù)的基本方法.從W－v2圖象中，只能半定量地判斷W與v2(或物體的動能)成正比，但不能定量地判斷合外力所做的功與動能的變化之間的關(guān)系．四、實驗改進本實驗中物體運動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?。恍≤囀艿降耐饬σ部梢杂美鞲衅鞑杉员阌谥苯佑嬎愠龊贤饬ψ龉Φ拇笮。涣硗饪梢园验L木板換成氣墊導軌，省略平衡摩擦力的操作步驟，達到簡化實驗過程的目的．(對應(yīng)學生用書P95)要點一注意事項1.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，我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，應(yīng)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，就能消除摩擦力的影響.判斷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．要點二誤差分析為減小本實驗的實驗誤差，要注意以下幾個方面的問題：1．在長木板上，小車、鐵釘、打點計時器的位置應(yīng)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．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．3．小車的質(zhì)量較小，當用多條橡皮筋時，打出的點過少，應(yīng)改用質(zhì)量稍大的小車(或加砝碼)，以保證打出較多的點便于處理．關(guān)于“探究動能定理”的實驗中，下列敘述正確的是()A．每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C．放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D．先接通打點計時器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出[解析]

本實驗沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后各次實驗時橡皮筋做的功是第一次實驗時的多少倍就已經(jīng)足夠了，A錯．每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實驗時，橡皮筋做的功是第一次實驗時的整數(shù)倍，B錯.小車運動中會受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯，實驗時，應(yīng)該先接通電源，讓打點計時器開始工作，然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確．[答案]

D(對應(yīng)學生用書P95)題型一數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論例1為了探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如下圖所示的器材，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50Hz)：

(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：________________________________________________________________________________________.橡皮筋對小車做功與小車速度的平方成正比．[答案]

見嘗試解答題型二實驗的拓展遷移例2某同學用如右圖所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系.圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不計繩與滑輪的摩擦.實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點．

請以Δv2為縱坐標、以x為橫坐標在方格紙中作出Δv2－x圖象.若測出小車質(zhì)量為0.2kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為________N.(2)該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù)，明顯超出實驗誤差的正常范圍.你認為主要原因是________，實驗操作中改進的措施是________．[思路誘導]

(1)如何減小誤差？(2)由動能定理可知，Δv2－x圖象為直線，應(yīng)使盡可能多的點分布在直線上，或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè).在實驗中提煉物理模型，把握好實驗原理，是處理問題的關(guān)鍵．[嘗試解答]

(1)將表中的數(shù)據(jù)分別描在題圖坐標系中，然后在圖中用平滑曲線連接，并且使盡可能多的點分布在曲線上，或?qū)ΨQ分布在直線兩側(cè)，如下圖所示．(2)主要原因是長木板對小車存在摩擦力；應(yīng)將木板左端墊高，以平衡摩擦力，減小誤差．[答案]

(1)0.25(2)長木板對小車存在摩擦力將木板左端墊高，以平衡摩擦力[解析]

本題主要考查本實驗的實驗原理，考查考生的理解能力.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A正確，B錯誤，小車的速度對應(yīng)的是橡皮筋對小車做功完畢時的情形，故C正確，D錯誤．[答案]

AC2．在“探究動能定理”的實驗中，某同學是用下面的方法和器材進行實驗的：放在長木板的小車，由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動，小車拉動固定在它上面的紙帶，紙帶穿過打點計時器.關(guān)于這一實驗，下列說法中正確的是()A．長木板要適當傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力B．重復實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同C．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算[解析]

在本題的實驗中，由于小車在運動中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力)，所以要使長木板適當傾斜，以平衡小車運動過程中受到的阻力，重復實驗時，為了使橡皮筋對小車所做的功與它的條數(shù)成正比，所以用到橡皮筋的條數(shù)雖然不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同，利用紙帶上的點計算小車的速度時，由于要計算的是小車脫離橡皮筋后勻速運動的速度，所以應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算，故A、B、D選項是正確的．[答案]

ABD(1)本實驗中不需要測量物體質(zhì)量的理由是什么？(2)讓物體分別從不同高度無初速度釋放，測出物體從初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出物體每次通過速度傳感器Q的速度v1、v2、v3、v4…，并繪制了如圖(b)所示的L－v圖象．根據(jù)繪制出的L－v圖象，若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)該作出(3)本實驗中，木板與物體間摩擦力的大小會不會影響探究出的結(jié)果？[答案]

(1)見解析(2)A(3)不會(2)誤差很大的可能原因：①小車質(zhì)量不滿足遠大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③先放小車后開電源，使打第一個點時，小車已有了一定的初速度．[答案]

(1)0.1960.100(2)①小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③操作錯誤：先放小車后開電源(任選其二)5．(2011·沈陽六校聯(lián)考)某課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進一步探究變力作用下的“動能定理”．如圖甲所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細繩，測出拉力F；用位移傳感器測出小車的位移s和瞬時速度v.已知小車質(zhì)量為200g.(1)某次實驗得出拉力F隨位移s變化的規(guī)律如圖乙所示，速度v隨位移s變化的規(guī)律如圖丙所示．利用F－s圖象，求出s＝0.30m到0.52m過程中變力F做功W＝________J，此過程動能的變化ΔEk＝________J(保留兩位有效數(shù)字)．(2)指出下列情況可減小實驗誤差的操作是________(填選項前的字母，可能不止一個選項)．A．使拉力F要遠小于小車的重力B．實驗時要先平衡摩擦力C．要使細繩與滑板表面平行(2)本實驗探究的是變力F作用下的“動能定理”，所以必須保證小車所受的合力大小等于變力F的大小，實驗前必須平衡摩擦力，并且要使細繩與滑板表面平行，故選項B、C正確．[答案]

(1)0.180.17(2)BC某同學就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運動來探究這一問題．為了研究方便，把小球O放在水平桌面上做實驗，讓小球O在彈力作用下運動，即只有彈簧推力做功．該同學設(shè)計實驗如下：首先進行如圖甲所示的實驗：將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來，在彈簧的另一端掛上小球O，靜止時測得彈簧的伸長量為d.在此步驟中，目的是要確定物理量________，用m、d、g表示為________．接著進行如圖乙所示的實驗：將這根彈簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球O壓縮，測得壓縮量為x，釋放彈簧后，小球O被推出去，