高考物理总复习 5 第5讲 实验：探究动能定理教案 新人教版-新人教版高三全册物理教案.docx

第5讲实验：探究动能定理

探究动能定理
1．实验目的
探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。
2．实验原理
探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度变化，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图甲所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加。再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v。

3．实验器材
小车(前面带小钩)，100～200g砝码，长木板(在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，5～6条等长的橡皮筋，刻度尺。
4．实验步骤
(1)按如图甲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W，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，这样橡皮筋对小车做的功为2W，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。
(5)分析数据，得出结论。
①测量小车的速度
实验获得如图乙所示的纸带，为探究橡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速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离为x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v＝eq\f(x,T)(T为打点计时器打点的时间间隔)。

②实验数据记录

③实验数据处理及分析
在坐标纸上(图丙)画出W－v或W－v2图象(“W”以一条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W∝v2。
5．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，由打点计时器打出纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动。
(2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是测量小车做匀速运动时的速度。
(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。
6．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。
(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准确带来误差。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)
1．探究动能定理实验不需要平衡摩擦力。(×)
2．探究动能定理实验中必须测出每条橡皮筋做了多少功，否则无法进行实验。(×)
3．探究动能定理实验中，若作出的W－v2图象是一条过原点的直线，则说明合外力的功与动能变化成正比。(√)

1．(实验原理和操作)关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是()
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
解析本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A项错误；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B项错误；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C项错误；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D项正确。
答案D
2．(图象法处理数据)在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，若画出W－v的图象，应为图中的()

解析通过实验可知，做的功W与小车速度v2成正比，故与v应是二次函数关系，故B项正确，A、C、D三项均错误。
答案B

考点1实验原理和数据处理
考|点|速|通
在探究动能定理的实验中要测出合外力做的功和动能变化，只是在不同的设计方案中测量功和动能的方法有些区别而已。
典|例|微|探
【例1】某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器工作频率为50Hz。

(1)(多选)实验中木板略微倾斜，这样做________。(填选项字母)
A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑
B．是为了增大小车下滑的加速度
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为