2020版高考物理总复习 5 第5讲 实验：探究动能定理教案 新人教版.docx

-15-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D2．(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2W1，…；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出，根据第四次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度