《第单元一探究动能定理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第单元一探究动能定理（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（优选）第单元一探究动能定理第一页，共三十六页。第二页，共三十六页。一、实验目的一、实验目的1探究外力对物体做功与物体速度的关系探究外力对物体做功与物体速度的关系2通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系正比关系第三页，共三十六页。二、实验原理二、实验原理1不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功定对小车做功W、2W、3W.2由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出这样，进行若干计时器
2、测出，也可以用其他方法测出这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据次测量，就得到若干组功和速度的数据3以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系对小车做的功与小车获得的速度的定量关系第四页，共三十六页。三、实验器材三、实验器材小车小车(前面带小钩前面带小钩)、100g200g砝码、长木板，两侧适当砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及
3、纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源使用电火花计时器不用学生电源)、56条等长的橡皮筋、刻度尺条等长的橡皮筋、刻度尺第五页，共三十六页。四、实验步骤四、实验步骤1按如图实按如图实11所示将实验仪器安装好，同时平衡摩所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力擦力图实图实11第六页，共三十六页。2先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格将这一组数据记入表格3用用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第条橡皮筋做实验，实验中橡皮
4、筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车，测出小车获得的速度获得的速度v2，将数据记入表格，将数据记入表格4用用3条、条、4条条橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格速度，记入表格第七页，共三十六页。五、数据处理五、数据处理1测量小车的速度：实验获得如图测量小车的速度：实验获得如图实实12所示的纸带，为探究橡所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的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，速度，即小车做匀速运动
5、的速度，应在纸带上测量应在纸带上测量A1、A2间的距离间的距离s，则小车速度的表达式为则小车速度的表达式为v(T为为打点计时器打点的时间间隔打点计时器打点的时间间隔)图实图实12第八页，共三十六页。2实验数据记录实验数据记录橡皮筋橡皮筋条数条数位移位移x/m时间时间t/s速度速度v(ms1)速度平方速度平方v2(m2s2)第九页，共三十六页。3实验数据处理及分析：在坐标纸上实验数据处理及分析：在坐标纸上(图实图实13)画出画出 Wv和和Wv2图线图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位以一根橡皮筋做的功为单位)4实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系
6、为 W v2.图实图实13第十页，共三十六页。六、注意事项六、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，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由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角否匀速运动，找到木板一个合适的倾角2测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的选小车做匀速运动状态的第十一页，共三十六页。3橡皮筋应选规格一样的力对小
7、车做的功以一条橡橡皮筋应选规格一样的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小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些第十二页，共三十六页。七、误差分析七、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，使橡皮筋的拉力做功皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比与橡皮筋的条数不成正比2没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带
8、来误差误差第十三页，共三十六页。八、实验改进八、实验改进本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集，本实验中物体运动的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；实验情景也可加以改进，比用打点计时器方便快捷且误差较小；实验情景也可加以改进，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出物如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必须保证物体体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必须保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同与水平面上各处的动摩擦因数相同第十四页，共三十六页。第十五页，共三十六页。(2009安
9、徽高考安徽高考)探究力对原来静止的物体做的功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的实验装置如图实与物体获得的速度的关系的实验装置如图实14所示，实验主要过程如下所示，实验主要过程如下图实图实14第十六页，共三十六页。(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3；(3)作出作出Wv草图；草图；(4)分析分析Wv图象如果图象如果Wv图象是一条直线，表明图象是一条直线，表明W v；如；如果不是直线，可考虑是否存在果不是直线，可考虑是否存在W v2、
10、W v3、W 等关系等关系第十七页，共三十六页。以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是以下关于该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本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、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，橡皮筋对小车做条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为的功为W，用，用2条、条、3条条橡皮筋并在一起进行第橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是实验时，橡皮筋对小车做的功分
11、别是2W、3WB小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当倾斜倾斜.第十八页，共三十六页。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，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角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是根据记录纸带上打出的点，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以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算第十九页，共三十六页。解题指导解题指导放开小车之后，
12、小车在橡皮筋的作用下开始加速运放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动，等到橡皮筋与小车分离之后，小车做匀速直线运动本实验中测动，等到橡皮筋与小车分离之后，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究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点答案答案D第二十页，共三十六页。为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图实现提供如图实15所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下
13、弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答问题出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答问题(打点计时器所用打点计时器所用交流电频率为交流电频率为50Hz)：第二十一页，共三十六页。图实图实15第二十二页，共三十六页。(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？(2)当我们分别用同样的橡皮筋当我们分别用同样的橡皮筋1条、条、2条、条、3条条并起来进并起来进行第行第1次、第次、第2次、第次、第3次次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致，我们把第长度应都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功次实验时橡皮筋对小车做的功记为记
14、为W.第二十三页，共三十六页。(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图实点计时器和纸带测出，如图实16所示是其中四次实验打所示是其中四次实验打出的部分纸带出的部分纸带图实图实16第二十四页，共三十六页。(4)试根据第试根据第(2)、(3)中的信息，填写下表中的信息，填写下表次数次数1234橡皮筋橡皮筋对对小小车车做功做功W小小车车速度速度v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出的结论是：从表中数据可得出的结论是： .第二十五页，共三十六页。解题指导解题指导(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当将木板固定
15、有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车能够匀速下滑的高度，使小车能够匀速下滑(4)由匀速运动的速度公式由匀速运动的速度公式v其中其中s从图上读出分别为从图上读出分别为2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm.tT0.02s，即可求，即可求出小车的速度出小车的速度第二十六页，共三十六页。橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比次数次数1234橡皮筋橡皮筋对小小车做功做功W2W3W4W小小车车速度速度v(m/s)1.001.421.732.00v2(m2/s2)1.002.022.994.00答案答案见解题指导见解题指导第二十七页，共三十六页。(
16、2008广东高考广东高考)某实验小组采用如图实某实验小组采用如图实17所示的所示的装置探究装置探究“动能定理动能定理”，图中小车内可放置砝码实验中，小车碰，图中小车内可放置砝码实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面打点计时器工作频率为到制动装置时，钩码尚未到达地面打点计时器工作频率为50Hz.第二十八页，共三十六页。图实图实17第二十九页，共三十六页。(1)实验的部分步骤如下：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；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，将小车停在打点计时器附近，_，_，小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，_；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作的操作第三十页，共三十六页。(2)图实图实18所示是钩码质量为所示是钩码质量为0.03kg、砝码质量为、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点
