《（志鸿优化）2016年高三物理（广东专版）一轮复习配套（课件+检测）第四章 曲线运动 万有引力与航天 实验5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（志鸿优化）2016年高三物理（广东专版）一轮复习配套（课件+检测）第四章 曲线运动 万有引力与航天 实验5（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验 5:探究动能定理 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二 三 四 五 六 一、实验目的、原理、器材 目的 探究外力对物体做功与物体动能变化的关系 原理 探究功与物体动能变化的关系 ,可通过改变力对物体做的功 ,测出力对物体做不同功时物体的速度 ,为简化 实验可将物体初速度设置为零 , 可用如图所示的装置进行实验 ,通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加 ,再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度 器材 橡皮筋、打点计时器、小车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、木板、钉子 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二
2、三 四 五 六 二、实验步骤 1 同时平衡摩擦力。 2 条橡皮筋做实验 , 用打点计时器和纸带测出小车获得的速度 此时橡皮筋对小车做的功为 将这一组数据记入表格。 3 条橡皮筋做实验 , 实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同 , 这时橡皮筋对小车做 的功为 测出小车获得的速度 将数据记入表格。 4 条、 4 条 橡皮筋做实验 , 用同样的方法测出功和速度 , 记入表格。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二 三 四 五 六 三、数据处理 先对测量数据进行估计 , 或者作 W - v 草图 , 大致判断两个量可能是什么关系。如果认为可能是 W 对于每一个速度值算出它的
3、二次方 , 然后以 如果这样作出来的图象是一条直线 , 说明两者关系就是 W 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二 三 四 五 六 四、误差分析 1 细不一 , 使橡皮筋的拉力做功 2 会造成误差。 3 测量不准带来误差。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二 三 四 五 六 五、注意事项 1 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 应选纸带上点距均匀的部分 , 也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点
4、。 3 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。这是本实验的技巧之一 , 这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题 , 这 也是物理实验中常用的一种思想和手段。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 知识梳理 二 三 四 五 六 六、实验改进 本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集 , 比用打点计时器方便快捷且误差较小 ; 小车受到的外力也可以用拉力传感器采集 , 以便于直接计算出合外力做功的大小 ; 另外 , 可以把长木板换成气垫导轨 , 省略平衡摩擦力的操作步骤 , 达到简化实验过程的目的。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对
5、应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 考点一实验原理及误差分析 例 1 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系 , 实验装置如图所示 , 实验主要过程如下 : ( 1 ) 设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W 、 2 W 、 3 W ( 2 ) 分析打点计 时器打出的纸带 , 求出小车的速度 ( 3 ) 作出 W - v 草图 ; ( 4 ) 分析 W - v 图象 , 如果 W - v 图象是一条直线 , 表明 W v ; 如果不是直线 ,可考虑是否存在 W W W 等关系。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 以下关于该
6、实验的说法中有一项不正确 , 它是 ( ) A . 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W 、 2 W 、 3 W 所采用的方法是选用同样的橡皮筋 , 并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用 1 条橡皮筋进行实验时 , 橡皮筋对小车做的功为 W , 用 2 条、 3 条 橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次 实验时 , 橡皮筋对小车做的 功分别是 2 W 、 3 W B . 小车运动中会受到阻力 , 补偿的方法 :可以使木板适当倾斜 C . 某同学在一次实验中得到一条记录纸带。纸带上打出的点 , 两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小 D . 根据记录纸
7、带上打出的点 , 求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 答案 解析 解析关闭 放开小车之后 ,小车在橡 皮筋的作用下开始加速运动 ,等到橡皮筋弹力为零之后 ,小车做匀速直线运动。本实验中测的速度是小车匀速运动的速度 ,而不是整个过程的平均速度 ,因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点。 答案解析关闭 D 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 思路引导 本实验中测得的速度是小车什么状态下的速度 ? 提示 :匀速直线运动的速度。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点
8、 三 规律总结 1 和 v 的数值 ,而只看第 2 次、第 3 次 实验中的 W 和 v 是第 1 次的多少倍 ,这样可简化数据的测量和处理。 2 力 ,这与探究加速度与力、质量的关系中平衡摩擦力的方法是一样的。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 考点二实验数据处理 例 2 甲 如图甲所示是某研究性学习小组的同学做探究 “ 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 , 橡皮筋对小车做功记为 W 。当用 2 条、 3 条、 、 n 条完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第
9、 3 次、 、第 n 次实验时 , 每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释放。小车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出 , 图乙为某次实验中打出的纸带。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 ( 1 ) 除了图中已给出的实验器材和电 源外 , 还需要的器材有 。 ( 2 ) 实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动 , 应采取的措施是 。 ( 3 ) 每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀的 , 为了测量小车最终获得的末速度 , 应选用纸带的 部分进行测量。 ( 4 ) 下面是本实验的数据记录及数据处理表。 实验 次数 橡皮筋做的功J )
10、10 个间隔均匀的点的距离 s ( m ) 10 个间隔均匀的点的时间 T ( s ) 小车获得的末速度m ) 小车获得的末速度的二次方) 1 0 . 2 0 0 0 . 2 1 . 0 0 1 . 00 2 2 W 0 . 2 8 2 0 . 2 1 . 41 1 . 99 3 3 W 0 . 3 0 0 0 . 2 1 . 50 2 . 25 4 4 W 0 . 4 0 0 0 . 2 2 . 00 4 . 00 5 5 W 0 . 4 5 8 0 . 2 2 . 24 5 . 02 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 从理论上讲 , 橡
11、皮筋做的功 n , 请你运用表中的数据在如图丙所示的坐标系中作出相应的图象 , 以验证理论的正确性。 乙 丙 答案 解析 解析关闭 ( 1 ) 要计算某点速度的大小 ,必须要测量纸带上计数点间的距离 ,除了题图甲中已给出的实验器材和电源外 ,还需要的器材是刻度尺。 ( 2 ) 实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动 ,应采取 的措施是把放打点计时器一端的木板垫起适当的高度以平衡摩擦力。 ( 3 ) 小车最终做匀速运动 ,因此应选用相邻两计数点间隔相等的部分。 ( 4 ) 根据动能定理可知 ,从理论上讲 ,橡皮筋做的功 W n 与物体获得的速度 v n 之间的关系是W n 2;以 W n 为纵坐标
12、 ,以 2为横坐标 ,用描点作图法作图 ,图象是过原点的直线 ,说明 W n 2。 答案解析关闭 ( 1 ) 刻度尺 ( 2 ) 把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力 ( 3 ) 每相邻两点之间距离相等 ( 或点分布均匀 ) ( 4 ) 2图象 如图所示 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 思路引导 利用打点计时器测量速度 , 需要什么测量工具 ? 本实验平衡摩擦力的目的是 什么 ? 如何根据描出的点画出图线 ? 提示 :刻度尺。 提示 :保证橡皮筋的拉力是合力。 提示 :画出直线 ,让大多数点在线上或在线两侧对称分布 ,可舍去远离直线的个
13、别点。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 规律总结 处理实验数据的方法有平均值法、列表法和图象法 ,本题主要用了后两种方法处理实验数据。列表法的优点是将数据列成表格 ,可以简明地表示出有关物理量之间的关系 ,便于检查测量结果和运算是否合理 ,有助于发现和分析问题 ,而且列表法还是图象法的基础。图象法的优点是通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系 ,并便于找出其中的规律 ,确定对应量的函数关系。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点三 考点三创新实验 例 3 某兴趣小组在做 “ 探究做功和物体速度变化关系 ” 的实验前 ,提出以下几种猜想 : W v , W W , 他们的实验装置如图甲所示 , 一块倾斜放置的木块 , 在 Q 处固定一个速度传感器 ( 用来测量物体每次通过 Q 点的速度 ) 。在刚开始实验时 , 有位同学提出 , 不需要测出物体质量 , 只需测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数即可 , 大家经过讨论采纳了该同学的建议。 实验 5 探究动能定理 知识梳理 核心考点 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考
