第五章實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理

1、實(shí)驗(yàn)理論必備,第五章,課下知能提升,實(shí)驗(yàn)五,命題熱點(diǎn)例析,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系。 (2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，鏈輪總結(jié)出做功與物體速度 平方的正比關(guān)系。,二、實(shí)驗(yàn)原理 (1)不是直接測(cè)量對(duì)小車(chē)做功，而是通過(guò)改變橡皮筋條數(shù) 確定對(duì)小車(chē)做功W、2W、3W。 (2)由于橡皮筋做功而使小車(chē)獲得的速度可以由紙帶和打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出。這樣，進(jìn)行若 干次測(cè)量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)。 (3)以橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為縱坐標(biāo)，小車(chē)獲得的速度為 橫坐標(biāo)，作出Wv曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)獲得的速度的定量關(guān)系。,三、實(shí)驗(yàn)器材 小車(chē)(前面帶

2、小鉤)、100 g200 g砝碼、長(zhǎng)木板，兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、56條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。,四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按如圖實(shí)51所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩 擦力。 圖實(shí)51,(2)先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小 車(chē)獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 (3)用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一 次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W2，測(cè)出小車(chē)獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。 (4)用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和 速度，記入表格。,(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)

3、據(jù)記錄,(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 觀察法：當(dāng)不銹鋼軟管橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時(shí)，觀察小車(chē)的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律。 圖像法：在坐標(biāo)紙上(圖實(shí)53)畫(huà)出Wv或Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)。,圖實(shí)53,(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖像可知做功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2。,六、注意事項(xiàng) (1)平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車(chē)重力沿 斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車(chē)，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(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。,(2)測(cè)小車(chē)速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選 小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。 (3)橡

4、皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車(chē)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。 (4)小車(chē)質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。,七、誤差分析 (1)誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)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(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大。 (3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái) 誤差。,例1某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn) 證動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了 一套如圖實(shí)54所示的裝置，另 圖實(shí)54 外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于

5、靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。,(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基 本相等，細(xì)沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是_，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是_。,(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量為M。往 沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱(chēng)出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量為m。讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1v2)。則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(kāi)。(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量),例2某同學(xué)用如圖實(shí)55所示的實(shí)驗(yàn)裝置探

6、究小車(chē)動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系。圖中A為小車(chē)，連接在小車(chē)后面的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，它們均置于水平的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上，C為彈簧測(cè)力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。,圖實(shí)55,(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn) 開(kāi)始記為O點(diǎn)，順次選取5個(gè)點(diǎn)，分別測(cè)量這5個(gè)點(diǎn)到O之間的距離，并計(jì)算出它們與O點(diǎn)之間的速度平方差v2(v2v2v02)，填入下表：,請(qǐng)以v2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)，在圖實(shí)56的方格紙中作出v2x圖像。若測(cè)出小車(chē)質(zhì)量為0.2 kg，結(jié)合圖像可求得小車(chē)所受合外力的大小為_(kāi)N。 圖實(shí)56,(2)若該同學(xué)通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車(chē)所受合外力小于測(cè)力計(jì) 讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍，你認(rèn)為主要原因是_，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是_。,解析(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在v2x坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用直線連接各點(diǎn)，如圖所示。,(2)當(dāng)小車(chē)受到向左的阻力Ff時(shí)，小車(chē)的合外力F合FCFfFC，如果使導(dǎo)