《（优化探究）2016年高三物理一轮复习（课件+知能检测）第五章 机械能 5-5-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（优化探究）2016年高三物理一轮复习（课件+知能检测）第五章 机械能 5-5-1（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 实验目的 (1)探究外力对物体做功与物体速度的关系 (2)会用图象法处理实验数据 ， 通过对实验数据分析 ， 总结出做功与物体速度平方的关系 2 实验原理 (1)采用如图所示装置 ， 让小车在橡皮筋作用下弹出 ， 使小车获得速度后沿木板匀速滑行 当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为W， 则用两条 、 三条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2次 、 第 3 第 5单元 实验 (一 )探究动能定理 实验基础夯实 次 实验 ， 每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放时 ， 实验中橡皮筋对小车做的功就是 2W、 3W (2)由于橡皮筋每次实验做的功使小车获得的速度可以由打点计时器打出的纸带得到 ， 当得出
2、若干组功和速度的数据后 ， 以橡皮筋对小车做的功 分别以小车获得的速度 v、 为横坐标 ，以第 1次实验时的功 用描点法分别作出 曲线 ，分析曲线 ， 得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系 3 实验器材 小车 (前面带小钩 )、 长木板 (一端适当的位置钉一个铁钉 )、 打点计时器及纸带 、 学生电源及导线 (使用电火花计时器不用学生电源 )、5 6条等长的橡皮筋 、 刻度尺 核心要点突破 1 实验步骤 (1)按图中所示将实验仪器安装好 (2)平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板 ， 反复移动木板的位置 ， 直至小车上不挂橡皮筋时 ， 纸带打出的点间距均匀 ， 即小车能
3、匀速运动为止 (3)分别用 1条 、 2条 、 3条 相同的橡皮筋做实验 ， 实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同 这时橡皮筋对小车做的功分别为 W、2W、 3W ， 标记好每次实验得到的纸带 2 数据处理 ( 1) 测量小车的速度 实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动 的速度，应在纸带上测量的物理量是： x ，小车速度的表达式是v T 为打点计时器打点的时间间隔 ) ，把实验中得到的纸带分别用同样的方法处理得到小车的速度，并计算速度的平方，将实验数据记录在下列表格中 (2)实验数据的分析 在坐标纸上画出 “ W”
4、以一条橡皮筋做的功为单位 ) (3)实验结论 由图象可知功与物体速度变化的关系为 W 3 误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度 、 粗细不一 ， 使橡皮筋的拉力做的功 (2)没有完全平衡摩擦力 (倾角小 )或平衡摩擦力过度 (倾角过大 )也会造成误差 (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时 ， 测量不准确带来误差 4 注意事项 (1)平衡摩擦力很关键 ， 将木板一端垫高 ， 使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡 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匀速运动 ， 找到木板一个合适的倾角 (2)测小车速度时 ， 应选纸带上点距均匀的部分 ， 也就是选小
5、车做匀速运动时打在纸带上的点 (3)橡皮筋应选规格一样的且每次拉伸长度一样 力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可 ， 不必计算出具体数值 【 典例 1】 “ 探究动能定理 ” 的实验装置如图甲所示 ， 当小车在两条橡皮筋作用下弹出时 ， 橡皮筋对小车做的功记为 条 、 6条 、 8条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2次 、 第 3次 、 第 4次 实验时 ， 橡皮筋对小车做的功记为 234， 每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出 对实验原理的理解 ( 1) 关于该实验，下列说法正确的是 ( ) A 打点计时器可以用直流电源供电，电压为 4 6 V B 实
6、验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等 C 每次实验中应使 小车从同一位置由静止弹出 D 利用每次测出的小车最大速度 ，依次作出 W W W 的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系 ( 2) 图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得 O 点到 A 、 B 、 C 、 D 、 E 各点的距离分别为 c m ， c m ， c m ， c m ， 1 c m . 已知相邻两点打点时间间隔为 s ，则小车获得的最大速度 _ m/s. 答案 (1)2) 自主解答 ( 1) 打点计时器一定用交流电源， A 错误；实验中一定要用相同的橡皮筋， B 错误；每
7、次实验中，应使小车从同一位置由静止弹出， C 正确；在探究小车最大速度和橡皮筋做功 W 的关系时，要作出各种不同的可能关系图象，得出合力做功与物体速度变化的关系， ( 2) 小车获得的最大速度应该用纸带上点间距相等段求解，在题干图乙中纸带上应用 B 、 D 段求小车的最大速度 D 10 22 s m /s. 【 典例 2】 (2014年珠海模拟 )某同学为探究 “ 合力做功与物体动能改变的关系 ” 设计了如下实验 ， 他的操作步骤： (1)按图甲摆好实验装置 ， 其中小车质量 M 钩码总质量m (2)释放小车 ， 然后接通打点计时器的电源 (电源频率为 f 50 打出一条纸带 实验数据的处理和
8、误差分析 (3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条 ， 如图乙所示 把打下的第一点记作 0， 然后依次取若干个计数点 ， 相邻计数点间还有 4个点未画出 ， 用厘米刻度尺测得各计数点到 0点距离分别为 m， m， m， m，m ， 他把钩码重力 (当地重力加速度 g 10 m/为小车所受合力 ， 算出打下 0点到打下第 5点合力做功 W _J(结果保留三位有效数字 )， 用正确的公式 _(用相关数据前字母列式 )把打下第 5点时小车的动能作为小车动能的改变量 ， 算得 . (4)此次实验探究的结果 ， 他没能得到 “ 合力对物体做的功等于物体动能的增量 ” ， 且误差很大 通过反
9、思 ， 他认为产生误差的原因如下 ， 其中正确的是 _ A 钩码质量太大 ， 使得合力对物体做功的测量值与真实值偏差太多 B 没有平衡摩擦力 ， 使得合力对物体做功的测量值与真实值偏差太多 C 释放小车和接通电源的次序有误 ， 使得动能增量的测量值比真实值偏小 D 没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 自主解答 若用钩码的重力作为小车受的合力，则 F 合 N ，从 0 点到打第 5 点时水平位移 x 0 m ，所以 W F 合 x . 打第 5 点时小车动能 2M v5t，式中 t 为 5 个时间间隔，即 t5f，故 . 从该同学的实验操作情况来看，造成很大误差的主要原
10、因是把钩码的重力当成了小车的合力，实验前没有平衡摩擦力，故选项 A 、 B 正确 C 、 D 两个选项中提到的问题不能对实验结果造成重大影响，故不选 C 、 D. 答案 ( 3) 0. 18 0 d 6 d 4 ) 2 ( 4) A B 实验创新设计 【典例 3 】 ( 2014 年杭州模拟 ) 为了 “ 探究外力做功与物体动能变化的关系 ” ，查资料得知，弹簧 的弹性势能 2中 k 是弹簧的劲度系数， x 是弹簧长度的变化量 某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球 ( 质量为 m ) 运动来探究这一问题 为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹簧弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功
11、该同学设计实验如下： 首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为 d . 在此步骤中 ， 目的是要确定物理量 _， 用 m、 d、 接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上 ， 一端固定 ， 另一端被小球压缩 ， 测得压缩量为 x， 释放弹簧后 ， 小球被推出去 ， 从高为 小球在空中运动的水平距离为 L. 小球的初动能 _. 小球离开桌面的动能 _(用 m、 g、 L、 弹簧对小球做的功 W _(用 m、 x、 d、 对比 外力做功与物体动能变化的关系 ” 自主解答 在题干图甲所示的实验中，目的是确定弹簧的劲度系数 k ，由平衡条件 得： 即 k 在题干图乙所示的实验中，小球的初动能 0. 又根据小球做平抛运动得： h 12L v t 所以 2m 2m ( h)2m 所以 W 12m d. 答案 弹簧的劲度系数 k 0 m h m 2 d 本小节结束 请按
