《（江苏专用）2018版高考物理大一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 实验四 探究动能定理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2018版高考物理大一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 实验四 探究动能定理（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验四 探究动能定理 内容索引 过好双基关 命题点一 教材原型实验 命题点二 实验拓展创新 1 过好双基关 1.实验目的 探究功与物体速度变化的关系. 2.实验原理(如图所示) (1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功为W. (2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为 . (3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s做功应为 . (4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可 以确定功与速度变化的关系. 2W 3W 基本实验要求 3.实验器材 、小车、木板、 、纸带、铁钉等. 4.实验步骤 (1)垫高木板的一端，平衡 . (2)拉伸的橡皮筋对小车做功： 用一条橡皮筋拉小车
2、做功W. 用两条橡皮筋拉小车做功2W. 用三条橡皮筋拉小车做功3W. 打点计时器橡皮筋 摩擦力 (3)测出每次做功后小车获得的 . (4)分别用各次实验测得的v和W绘制Wv或Wv2、Wv3、图象， 直到明确得出W和v的关系. 5.实验结论 物体速度v与外力做功W间的关系W mv2. 速度 1.实验注意事项 (1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与 平衡. 方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是 否做 运动，找到长木板的一个合适的倾角. (2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做 运动的部分. (3)橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条
3、橡皮筋做的功为单位即 可，不必计算出具体数值. (4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些. 摩擦阻力 匀速 匀速 规律方法总结 2.实验探究的技巧与方法 (1)不直接计算W和v的数值，而只是看第2次、第3次实验中的W和v 是第1次的多少倍，简化数据的测量和处理. (2)做Wv图象，或Wv2、Wv3图象，直到作出的图象是一条倾斜的 直线. 2 命题点一 教材原型实验 如图所示是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度 变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑 行的情形.这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们把2条、3条完全 相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验
4、时，每次橡皮筋都拉 伸到同一位置释放.小车在每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的 纸带测出. (1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有_； 【例1】 答案 刻度尺 (2)平衡摩擦力后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测 量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；答案点距均匀 (3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做 的功填写在对应的位置； 答案 橡皮筋 做的功 10个间距的 距离x(m) 10个间距的时 间T(s) 小车获得的速 度vn 小车速度的平 方vn2 第1次W0.2000.2 第2次 0.2800.2 第3次 0.3000.2 第
5、4次 0.4000.2 第5次 0.4500.2 2W 3W 4W 5W (4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是 Wn_，请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应 的图象验证理论的正确性. 答案 解析 vn2 见解析图 第1次W1 第2次2 W1.96 第3次3 W2.25 第4次4 W4 第5次 5W5.06 题组阶梯突破 1.用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是 _. A.为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的 左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时 器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B.每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
6、C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值 D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 答案 2.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图中 小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功 记为W.当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次 实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小 车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出. (1)除了图中已有的
7、实验器材外，还需要导线、 开关、_(填测量工具)和_(填 “交流”或“直流”)电源. 答案 刻度尺交流 (2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉 摩擦阻力，则下面操作正确的是 A.放开小车，能够自由下滑即可 B.放开小车，能够匀速下滑即可 C.放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 答案解析 平衡摩擦力时，也要平衡掉纸带与限位孔之间的摩擦力.根据平衡状态的 特点，小车做匀速运动时即平衡掉了摩擦力. (3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时 ，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是 A.橡
8、皮筋处于原长状态 B.橡皮筋仍处于伸长状态 C.小车在两个铁钉的连线处 D.小车已过两个铁钉的连线 答案分析 题眼 未平衡摩擦力 (4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车 获得的速度，应选用图中纸带的_部分进行测量. 答案GK 3 命题点二 实验拓展创新 1.装置时代化 2.求解智能化 (1)摩擦阻力问题：靠小车重力的下滑分力平衡摩擦力自由下落阻力减 少气垫导轨减少摩擦力. (2)速度的测量方法：匀速运动速度测量纸带上各点速度光电门v 速度传感器直接显示速度大小. 3.实验多样化 可探究动能定理，可验证单物体(系统)机械能守恒. 为了“探究动能改变与合外力做功的关系”
9、，某同学设计了如下 实验方案： 第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过 细绳与质量为m的带夹重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器 的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动， 如图甲所示. 【例2】 题眼 分析 第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细 绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块 ，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示.打出的纸带如图丙所示. 请回答下列问题： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为t，根据纸 带求滑块运动的速度，打
10、点计时器打B点时滑块运动的速度vB_. 答案分析 A、C的时间中点 丙 乙 (2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功 还必须测出这一过程滑块_(写出物理量名称及符号，只写一个物理量) ，合外力对滑块做功的表达式W合_. 答案解析 由做功定义式可知还需要知道滑块下滑的位移x， 由动能定理可知W合Ek，即mgxEk； 下滑的位移x mgx (3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C 、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W图象 ，可知该图象是一条_，根据图象还可求得_. 答案解析 v
11、2W图象应该为一条过原点的直线，根据Ek Mv2可求得M的值. 过原点的直线 滑块的质量M 题组阶梯突破 3.某学习小组在“探究功与速度变化的关系”的实验中采用了如图所示的实验装置. (1)将气垫导轨接通气泵，通过调平 螺丝调整气垫导轨使之水平，检查 是否调平的方法是 _ _. 答案 将滑块轻置于气垫导轨之上，看其是否滑动；或将滑块轻置于气垫导轨之上，轻推滑 块看是否匀速运动(其他方法正确均可) (2)如图所示，游标卡尺测得遮光条的宽度d_cm.实验时，将橡 皮条挂在滑块的挂钩上，向后拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每 次拉伸的距离恒定.现测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过 光电门的
12、时间为t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母 表示). 答案分析 0.550 d5 mm0.05 mm10 5.50 mm0.550 cm 滑块匀速运动的速度v . 5 10 (3)逐根增加橡皮条，记录每次遮光条经过光电门的时间，并计算出对应 的速度.则画出的Wv2图象应是_. 答案解析 由动能定理可知，W mv2，故画出的Wv2图象应是过坐标原点的一 条倾斜直线. 过坐标原点的一条倾斜直线 4.某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系. 小物块在1条橡皮筋的作用下弹出，沿水平 桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点 记为M1； 在钉子上分别套上2条、3条、4条同样 的橡皮筋，使
13、每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤，小物块 落点分别记为M2、M3、M4； 测量相关数据，进行数据处理. (1)为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的_(填正 确答案标号). A.小物块的质量m B.橡皮筋的原长x C.橡皮筋的伸长量x D.桌面到地面的高度h E.小物块抛出点到落地点的水平距离L 答案解析 (2)将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、， 小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、.若功与速 度的二次方成正比，则应以W为纵坐标、_为横坐标作图，才能得到 一条直线.答案解析 L2 (3)由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于 _(选填“偶然误差”或“系统误差”). 答案 系统误差 5.某实验小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系 ”，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计 时器，C为弹簧测力计，P为小桶(内有砂子)，一端带有定滑轮的足够长 的木板水平放置，不计绳与滑轮的摩擦.实验时，先接通电源再松开小车 ，打点计时器在纸带上打下一系列点.
