高考物理一轮复习 第五章 机械能 实验六 探究动能定理学案 新人教版-新人教版高三全册物理学案.doc

实验六探究动能定理
ZHISHISHULIZICEGONGGU
知识梳理·自测巩固
一、实验目的
1．探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。
2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度二次方的正比关系。
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计时器测出，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。
3.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W－v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。
三、实验器材
小车(前面带小钩)、100～200g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(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、__刻度尺__。
四、实验步骤
1．按图所示将实验仪器安装好，同时__平衡摩擦力__。

2.先用1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v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格。
3.用2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W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。
4.用3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。
五、数据处理
1．测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系，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，应在纸带上测量的物理量：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是v＝__eq\f(x,T)__(T为打点计时器打点的时间间隔)。

2．记录实验数据：把计算出的速度填入表格中并算出v2的值。
橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度二次方v2/(m2·s－2)3.数据处理：在坐标纸上画出W－v或W－v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)。

4．实验结论：从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。
六、误差分析
1．误差的主要来源是橡皮筋的长度和粗细不完全相同，使橡皮筋的拉力做功W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也会造成误差。
3．利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。
七、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．测小车速度时，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。
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。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。
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核心考点·重点突破
考点一教材原型实验
例1(2019·山东烟台招远月考)某学习小组做“探究功与物体速度变化关系”的实验装置如图甲所示。打点计时器的工作频率为50Hz。

(1)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以将木板靠近打点计时器的一侧适当垫高来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是__D__。
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
(2)实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化。
甲同学：把多余相同的橡皮筋并在一起，把小车拉到相同的位置释放；
乙同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化。
你认为__甲__(填“甲”或“乙”)同学的方法可行。
(3)如图乙所示是某次打出的部分纸带，A、B、C、D、E、F、G点是打点计时器依次打出的点，已知s1＝3.59cm，s2＝4.21cm，s3＝4.73cm，s4＝5.20cm，s5＝5.20cm，s6＝5.20cm，可求得小车被橡皮筋弹出后获得的最大速度为__2.60__m/s。

(4)根据多次测量的数据，可作出W－v图象，下列W－v图象符合实际的是__B__。

[解析]本题考查探究动能定理实验中的数据处理及图象处理。
(1)平衡摩擦力时，使木板适当倾斜，小车拖着纸带，能够匀速下滑，就表明已平衡好摩擦力，选项D正确，A、B、C错误。
(2)实验时，要保证橡皮筋的形变量相同，改变相同规格橡皮筋的条数，以改变橡皮筋对小车所做的功，橡皮筋的形变量相同，每条橡皮筋对小车做的功相同，可以用橡皮筋的条数代表橡皮筋对小车做的功，若改变橡皮筋形变量实现做功