《8.3动能和动能定理第二课时（解析版）-教案课件-高中物理必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8.3动能和动能定理第二课时（解析版）-教案课件-高中物理必修第二册（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8.3 动能 动能定理 第二课时【学习目标】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【知识要点】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
2、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.数据编号物理量123456速度v2/(m2s2)动能mv2/J合外力做功W/J(2)比较各次实验
3、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【题型分类】题型一、人造卫星的运动规律例1在“探究做功与物体速度变化的关系”的实验中，实验装置如图甲所示。让小车在一条橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，此时橡皮筋对小车做的功记为W0。然后用相同的橡皮筋二条、三条合并在一起分别进行第2次、第3次实验，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。且每次实验中小车获得的速度v可由电磁打点计时器所打的纸带求出。（电磁打点计时器
4、所用交流电频率为50Hz）。请回答下列问题：(1)除了图甲中已给出器材外，必需的器材还有_（多选）；A学生电源及导线若干 B天平及砝码 C毫米刻度尺 D游标卡尺(2)为完成实验测量，图甲中橡皮筋与小车支柱连接方式应为图乙中的_（填“A”或“B”）；(3)图丙中，是小车在某次运动过程中电磁打点计时器在纸带上打出的一系列的点，各点间距如图丙所示，则合理选取数据后计算出小车的速度v为_m/s；（结果保留2位有效数字）(4)在探究W、v的关系时，通常采用作图法，本实验最终选择作W-v2的图象，这样做的原因是_。【答案】AC A 0. 670. 01 变量间的图象为直线时便于准确确定两者的定量关系 【解
5、析】(1)1除了图甲中已给出的器材外，必需的器材还有学生电源和导线，以及测纸带长度的毫米刻度尺，所以选AC。(2)2如果采用图B的接法，在橡皮筋恢复原长时小车不能被弹开，无法测量因橡皮筋的弹力做功而让小车增加的动能，所以选图A的接法。(3)3当纸带上的点均匀分布时，求得小车的速度为(4)4因为W、v的关系不是线性关系，而利用图象处理数据要求简单明了，所以作出W-v2的图象时，画出图线是直线，便于准确确定两者的定量关系。【同类练习】2图甲是某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验初始时刻的装置状态图，图乙是该同学得到一条用打点计时器打下的纸带。(1)写出图甲中错误的地方_。（至少写出两点）(
6、2)图甲中所示打点计时器应该用以下哪种电源_。A交流46V B交流220VC直流46V D直流220V(3)为完成“探究加速度与力、质量的关系”实验，除了图甲中装置外，还需要用到以下哪些装置_。A BC D(4)该装置还可用于以下哪些实验_。A探究小车速度随时间变化的规律实验B用打点计时器测速度实验C研究平抛运动的实验D探究做功与物体速度变化的关系实验(5)图乙是打点计时器打出的点，请读出C点对应的刻度为_cm，已知打点计时器的频率为50Hz，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度vC=_m/s，由此纸带测得小车的加速度为a=_m/s2（最后两空计算结果均保留到小数点后面两位数字）。【答案】小车释
7、放时距打点计时器过远；细线没有放在滑轮上；细线没有与木板平行 B BC ABD 11.00 0.60（0.590.63均可） 1.35（1.301.40均可） 【解析】【分析】【详解】（1）1小车释放时距打点计时器过远、细线没有放在滑轮上、细线没有与木板平行均为错误操作；（2）2图甲中是电火花计时器，电源应用交流电压220V，故选B；（3）3题图甲中已经有了电火花计时器，故不再需要电磁打点计时器，故A错误；实验中需要测量小车质量及纸带点间距离，故要用到天平和刻度尺，故BC正确；题图甲中已经有钩码，不需要质量较大的砝码，故D错误，故选BC；（4）4本装置不能做平拋运动实验，其他均可，故选ABD；
8、（5）567刻度尺分度值为1mm，故读数为11.00cm；选C点前后点数据可得瞬时速度前面的点抖动明显存在误差，选择后面的点计算【成果巩固训练】1用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行小车滑行过程中通过打点计器的纸带，记录其运动规律观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹均匀分布，回答下列问题：（1）实验前适当垫高木板是为了_（2）在用做“探究功与速度关系”的实验时，下列说法正确的是_A通过控制橡皮筋的伸长量不变，改变橡皮筋条数来分析拉力做功的数值B通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值C实验过
9、程中木板适当垫高就行，没有必要反复调整D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即可.（3）实验结束后，为了更直观的研究功与速度变化的关系，利用所得的数据，画出的正确图像应该是图中的图_【答案】（1）平衡摩擦阻力 （2）A （3）乙 【解析】试题分析：（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；（2）橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都一样时，橡皮条数的关系就是做功多少的关系，因此用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才
10、有倍数关系，故A正确；橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能根据公式W=FL求变力做功问题，因此实验中并非通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值，故B错误；实验过程中木板适当垫高就行，反复调整使得小车沿木板向下的重力与摩擦力平衡才行，故C错误橡皮条做功完毕，速度最大，通过研究纸带，得到小车的最大速度，故D错误（3）根据甲图，得到，式子中a为常系数，n为指数；当n=1时，图线为直线；当时，图线向下弯曲；当时，图线向上弯曲；甲图图线向上弯曲，故表达式中n为大于1的任意数值，而乙图中，W与v2成正比，故乙图正确2为了探究“合力做功与速度变化的关系”，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置。他们称量滑
11、块的质量为M、沙和小桶的总质量为m。要完成该实验，请回答下列问题：(1)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是_，实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是_；(2)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T，测得A、B、C各点到O点的距离为x1，x2，x3，如图所示；实验中，可认为滑块所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_，打B点时小车的速度vB=_。【答案】沙和桶的总质量远小于滑块的质量
12、平衡摩擦力 【解析】(1)12当沙和桶的总质量远小于滑块的质量时，绳子的拉力才近似等于沙和桶的总重力，所以沙和小桶的总质量应满足的实验条件是沙和桶的总质量远小于滑块的质量；为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤就是平衡摩擦力；(2)3根据功的定义可知从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功4由题意可知B点的速度等于AC段的平均速度，即3某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块等需要的东西当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放
13、小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时除了要满足沙和沙桶的总质量m远远小于滑块的质量M之外，还需要做的是_在的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1v2）则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为_（用题中的字母表示）由于实验原理上的原因，上述数学表达式只能是近似成立，那么，此试验中真正成立的等式为_（仍
14、用上述题中的字母表示）【答案】平衡摩擦力 【解析】（1）滑块受到的合力为F=T-f，要使合力等于拉力，可以将长木板的一端适当垫高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，即可保证拉力等于合力，即F=T；即需要平衡摩擦力.（2）本实验要验证动能定理，即合力对小车的做的功等于小车动能的增加量，根据动能定理，有：mgLM(v22v12)；（3）对沙桶和小车系统，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，沙桶减小的重力势能等于沙桶和滑块动能的增加量，有：mgL(m+M)(v22v12)4某小组同学用如图所示的装置来“验证动能定理”，长木板固定在水平桌面上，其左端与一粗糙曲面平滑连接，木板与曲面连接处固定一光电门，A是光电门的中心位置，滑块P上固定一宽度为d的遮光片。将滑块从曲面的不同高度释放，经过光电门后，在木板上停
