高考物理一轮复习 第五章 机械能 实验五 探究动能定理学案-人教版高三全册物理学案.doc

实验五探究动能定理

1．实验目的
探究功与物体速度变化的关系．
2．实验原理(如图1所示)

图1
(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W.
(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W.
(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W.
(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可以确定功与速度变化的关系．
3．实验器材
橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等．
4．实验步骤
(1)垫高木板的一端，平衡摩擦力．
(2)拉伸的橡皮筋对小车做功：
①用一条橡皮筋拉小车——做功W.
②用两条橡皮筋拉小车——做功2W.
③用三条橡皮筋拉小车——做功3W.
(3)测出每次做功后小车获得的速度．
(4)分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3、……图象，直到明确得出W和v的关系．
5．实验结论
物体速度v与外力做功W间的关系W＝eq\f(1,2)mv2.

1．实验注意事项
(1)将木板一端垫高，使小车的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，找到长木板的一个合适的倾角．
(2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分．
(3)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．
(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
2．实验探究的技巧与方法
(1)不直接计算W和v的数值，而只是看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍，简化数据的测量和处理．
(2)做W－v图象，或W－v2、W－v3图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线.

命题点一教材原型实验
例1如图1所示是某研究性学习小组做探究“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，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车在每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出．
(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有____________________________；
(2)平衡摩擦力后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量；
(3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；
橡皮筋
做的功10个间距的距
离x(m)10个间距的时
间T(s)小车获得的速
度vn小车速度的平
方vn2第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2
(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝________，请你根据表中测定的数据在如图2所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性．

图2
答案(1)刻度尺(2)点距均匀(3)2W3W4W5W(4)vn2见解析图
解析(1)计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺．
(2)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀．
(3)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W.
(4)纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出vn2－Wn图象，如图所示．

1．用如图3所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是__________．

图3
A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F．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最大速度
G．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
答案ABCF
解析当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，B、C正确，D错误；使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车，E错误；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度，F正确，G错误．
2．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图4中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3