《2015高一物理 4.3-4.4 动能 动能定理 第二课时 学案（教科版必修2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015高一物理 4.3-4.4 动能 动能定理 第二课时 学案（教科版必修2）（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.3-4.4 动能动能 动能定理动能定理 第二课时第二课时 学习目标定位 1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.2.学习利用 图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系 一、实验原理 由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做 小车受到的牵引力如图 1 所示 图 1 改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力 做的功与小车获得的速度间的关系 二、实验器材 长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、 细线 一、实验步骤 1如图 1 所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿
2、过打点计时器，改变木板的 倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动 2把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质 量远大于砝码和小盘的总质量，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动由于砝码和小 盘质量很小，可认为小车所受拉力 F 的大小等于砝码和小盘所受重力的大小 3接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列 点 4重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以得到位移和时 间的信息，由砝码和小盘的质量可以知道小车所受的恒力(小车质量已知) 5由实验数据得出结论 二、数据处理 1小车速度及外力做
3、功的确定 通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段 时间中间时刻的瞬时速度”这一结论计算纸带上选定的点的速度，测出小车在某段时间 内的位移，然后乘以重物的重力，即得外力在该段时间内对小车做的功 2实验数据处理 (1)计算各数据中 v2、 mv2和相应的合外力做功 W 的数值并填入下表. 1 2 数据编号物理量123456 速度 v2/(m2s2) 动能 mv2/J 1 2 合外力做功 W/J (2)比较各次实验中合外力做的功和物体动能变化的数值，从而得到合外力对物体做的功 和物体动能变化之间的关系 三、注意事项 1平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做
4、匀速直线运动 2计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号 G 的乘积表示 即可 例 1 某实验小组采用如图 2 所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置 砝码，实验中，打点计时器的工作频率为 50 Hz. 图 2 (1)实验的部分步骤如下： 在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； 将小车停在打点计时器附近，_，_，小车拖动纸带， 打点计时器在纸带上打下一系列点，_； 改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作 (2)图 3 是钩码质量为 0.03 kg、砝码质量为 0.02 kg 时得到的一条纸带，在纸带上选择起 始点
5、O 及 A、B、C、D、E 计数点，可获得各计数点到 O 的距离 x 及对应时刻小车的瞬 时速度 v，请将 C 点的测量结果填在表中的相应位置 图 3 纸带的测量结果 测量点x/cmv/(ms1) O0.000.35 A1.510.40 B3.200.45 C D7.150.53 E9.410.60 (3)本实验，若用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差， 应采取的两项措施是： _； _. 解析 (1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带， 待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源 (2)在验证 C 点时，由题图可知，C 点
6、与刻度尺上的 6.18 cm(6.16 cm6.20 cm 均可)对齐， 所以 C 点距 O 点的距离是 xOC5.18 cm(5.16 cm5.20 cm 均可)从纸带上可知 C 点的 速度就是 BD 段的平均速度，vC102 m/s0.49 m/s. 7.153.20 0.08 (3)平衡摩擦力后，绳上的拉力就等于小车受到的合外力当钩码的重力远小于小车及砝 码的重力和时，绳上的拉力就近似等于钩码的重力 答案 (1)先接通电源 再释放小车 关闭打点计时器电源 (2)5.18(5.165.20 均可) 0.49 (3)平衡摩擦力 钩码的重力远小于小车及砝码的重力和 例 2 某实验小组利用拉力传
7、感器和速度传感器探究“动能定理” 如图 4 所示，他们 将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉 力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距 50.0 cm 的 A、B 两点各安装一个 速度传感器，记录小车通过 A、B 时的速度大小小车中可以放置砝码 图 4 (1)实验主要步骤如下： 测量_和拉力传感器的总质量 M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端 通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路 将小车停在 C 点，接通电源，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小 车通过 A、B 时的速度 在小车中增加砝码，重复的操作 (2)表 1 是他们测得的一组
8、数据，其中 M 是 M1与小车中砝码质量之和，|v v |是两个速 2 22 1 度传感器所记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量 Ek，F 是拉力传感器受到 的拉力，W 是 F 在 A、B 间所做的功表格中的 Ek3_，W3_.(结果 保留三位有效数字) 表 1 数据记录表 次数M/kg|v v |/(m/s)2 2 22 1 Ek/JF/NW/J 10.5000.7600.1900.4000.200 20.5001.6500.4130.8400.420 30.5002.400Ek1.220W3 41.0002.4001.2002.4201.210 51.0002.8401.4202.8
9、601.430 (3)根据表 1 在图 5 中作出 EkW 图线 图 5 答案 (1)小车 然后释放小车 (2)0.600 0.610 (3)如图所示 1某同学用如图 6 甲所示的装置验证动能定理为了提高实验精度，该同学多次改变 小滑块下落高度 H 的值，测出对应的平抛运动水平位移 x，并算出 x2如下表所示，进而 画出 x2H 图线如图乙所示 图 6 滑块下落 高度 H 平抛水平 位移 x/cm 平抛水平位 移的平方 x2/cm2 h5.530.25 2h9.182.81 3h11.7136.89 4h14.2201.64 5h15.9252.81 6h17.6309.76 7h19.036
10、1.00 8h20.6424.36 9h21.7470.89 (1)原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小，则只要满足_，便可验证动能 定理 (2)实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是 _ 答案 (1)x2与 H 成正比 (2)滑块需要克服阻力做功 解析 (1)若滑块在下滑过程中所受阻力很小，由动能定理，mgH mv ，根据平抛运动 1 22 0 规律，xv0t，h gt2，显然 x2与 H 成正比，即只要满足 x2与 H 成正比，便可验证动 1 2 能定理(2)实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是滑块需要 克服阻
11、力做功 2质量为 1 kg 的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时 器所接电源为 6 V、50 Hz 的交流电源如图 7 所示，纸带上 O 点为重物自由下落时纸 带打点的起点，选取的计数点 A、B、C、D、E、F、G 依次间隔一个点(图中未画出)， 纸带上的数据表示各计数点与 O 点间的距离 图 7 (1)求出 B、C、D、E、F 各点对应的速度并填入下表. 计数点BCDEF 速度/(ms1) (2)求出物体下落时从 O 点到 B、C、D、E、F 各点过程中重力所做的功，并填入下表. 计数点BCDEF 功/J (3)适当选择坐标轴，在图 8 中作出重物重力做的功与重物速
12、度的平方之间的关系图 像图中纵坐标表示_，横坐标表示_，由图可得重力所做的功与 _成_关系(g 取 9.8 m/s2) 图 8 答案 见解析 解析 (1)由题意知 vB m/s1.18 m/s， AC t 125.431.4 103 4 0.02 同理 vC1.57 m/s，vD1.96 m/s， vE2.35 m/s，vF2.74 m/s. (2)重力做的功 WBmgOB19.870.6103 J0.69 J， 同理 WC1.23 J，WD1.92 J，WE2.76 J， WF3.76 J. (3)WGv2图像如图所示图中纵坐标表示重力做的功 WG，横坐标表示物体速度的平方 v2；由图可得重力所做的功与物体速度的平方成正比关系
