高考物理人教全國I一輪復習課件第5章實驗五探究動能定理

1、實驗五探究動能定理,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也會造成誤差。 3.利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差。 注意事項 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.選點測速：測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的。 3.橡皮筋的選擇：橡皮筋規(guī)格相同時，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

2、體數(shù)值。,熱點一實驗原理與實驗操作 【例1】“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖1所示，當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、4條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出。,圖1,圖2,答案(1)CD(2)0.81,【變式訓練】 1.某學習小組做“探究功與速度變化的關系”的實驗如圖3所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W。當用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時(每次實驗中橡皮筋伸

3、長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算。,圖3,(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和_(填“交流”或“直流”)電源。 (2)實驗中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是() A.放開小車，能夠自由下滑即可 B.放開小車，能夠勻速下滑即可 C.放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D.放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是() A.橡皮筋處于原長狀態(tài)B.橡皮筋仍處于伸長狀

4、態(tài),(4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的_部分進行測量(根據(jù)如圖4所示的紙帶回答)。,圖4 解析(1)打點計時器使用的是交流電源。 (2)平衡摩擦力時，應將紙帶穿過打點計時器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，D正確。,(3)水平放置木板，放開小車后，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，B正確。 (4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點比較均勻，所以應選用紙帶的GJ段進行測量。 答案(1)交流(2)D(3)B(4)GJ,熱點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析 【例2】如圖5所示是某研究性學習小

5、組的同學做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關系”的實驗，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，橡皮筋對小車做功記為W。當用2條、3條、n條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第n次實驗時，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放。小車每次實驗中獲得的速度可以由打點計時器所打的紙帶測出，圖6甲為某次實驗中打出的紙帶。,圖5,(1)除了圖中已給出的實驗器材和電源外，還需要的器材有_。 (2)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動，應采取的措施是_。 (3)每次實驗得到的紙帶上的點分布并不都是均勻的，為了測量小車最終獲得的末速度，應選用紙帶的_部分進行測量。 (4)下面是本實驗的數(shù)

6、據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表。,從理論上講，橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間的關系是Wn_，請你運用表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標系中作出相應的圖象，以驗證理論的正確性。,圖6,解析(1)要計算某點速度的大小，必須要測量紙帶上計數(shù)點間的距離，除了題圖中已給出的實驗器材和電源外，還需要的器材是刻度尺。 (2)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動，應采取的措施是把放打點計時器一端的木板墊起適當?shù)母叨纫云胶饽Σ亮Α?(3)小車最終做勻速運動，因此應選用相鄰兩計數(shù)點間隔相等的部分。,【變式訓練】 2.某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”設計了如下實驗，他的操作步驟如下： (1)按如圖7所示安裝好實

7、驗裝置，其中小車質量M0.20 kg，鉤碼總質量m0.05 kg。,圖7 (2)釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率f50 Hz)， 打出一條紙帶。,(3)他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖8所示。把打下的第一個點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點的距離分別為d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把鉤碼的重力(當?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5個點合力做功W_J(結果保留三位有效數(shù)字，重力

8、加速度g取10 m/s2)，打第5個點時小車的動能Ek_(用相關數(shù)據(jù)前字母列式)，把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek0.125 J。,圖8,(4)此次實驗探究的結果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認為產生誤差的原因如下，其中正確的是_。 A.鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多 B.沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多 C.釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小 D.沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因,熱點三實驗的改進與創(chuàng)新 1.實驗器材及

9、裝置的改進,【例3】某學習小組利用如圖9所示的裝置驗證動能定理。,圖9,(1)將氣墊導軌調至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光電門中心之間的距離x 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，為了完成實驗，還需要直接測量的一個物理量是； (3)該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量？(填“是”或“否”)。,解析(1)兩光電門中心之間的距離x70.30 cm20.30 cm50.00 cm。 (2)由于該實驗驗證的是動能定理，故還需要知道滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量。(3)由于

10、拉力可以通過拉力傳感器的讀數(shù)直接得到，故不需要滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量。 答案(1)50.00(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量M(3)否,3.(2016河南三門峽模擬)某學習小組在“探究功與速度變化關系”的實驗中采用了如圖10所示的實驗裝置。,圖10,(1)將氣墊導軌接通氣泵，通過調平螺絲調整氣墊導軌使之水平，檢查是否調平的方法是_。,(2)如圖11所示，游標卡尺測得遮光條的寬度d cm。實驗時，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標記，以保證每次拉伸的距離恒定。現(xiàn)測得掛一根橡皮條時，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過光電門的時間為t，則滑塊最后

11、勻速運動的速度表達式為(用字母表示)。,圖11 (3)逐根增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間，并計算出對應的速度。則畫出的Wv2圖象應是_ _。,1.2014天津理綜，9(2)某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系。此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實驗裝置如圖12所示。,圖12,若要完成該實驗，必需的實_。 實驗開始時，他先調節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個(填字母代號)。 A.

12、避免小車在運動過程中發(fā)生抖動 B.可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰 C.可以保證小車最終能夠實現(xiàn)勻速直線運動 D.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力 平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決方法：_。,他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的(填字母代號)。 A.在接通電源的同時釋放了小車 B.小車釋放時離打點計時器太近 C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉 D.鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力,答案刻度尺、天平(包括砝碼)D可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)CD,2.(2016浙江臺州期末)如圖13所示，某同學在做“探究功與速度變化的關系”的實驗。當小車在1條橡皮筋的作用下沿木板滑行時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、橡皮筋重復實驗時，設法使每次實驗中橡皮筋所做的功分別為2W、3W、。,圖13 (1)圖中電火花計時器的工作電壓是V的交變電流； (2)實驗室提供的器材如下：長木板、小車、橡皮筋、打點計時器、紙帶、電源等，還缺少的測量工具是；,(