2022版高考物理一轮复习 第五章 机械能 实验六 探究动能定理课件 新人教版.pptx

实验六探究动能定理1实验知识·自主回顾一、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、_________。四、实验步骤1．按图所示将实验仪器安装好，同时_____________。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_____________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或A2、A3间的距离x，小车速度的表达式是v＝_____(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。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：从图像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___________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。2核心考点·重点突破(2020·广西期中)在“探究小车所受外力做功与动能变化关系”的实验中，现有如图甲、乙两种方案。(1)实验操作过程中可能用到如下步骤，两套装置必须同时用到的实验步骤是____。A．平衡摩擦力B．测量小车质量C．通过纸带计算速度时，选用点迹均匀部分D．重复实验时，小车从靠近打点计时器的同一位置释放(2)某同学利用图乙的装置，按正确步骤进行实验，给制W∝ΔEk的图像时，_________(填“需要”或“不需要”)测量W的具体数值。(3)某同学利用图甲的装置平衡摩擦力后进行实验，小车质量为M、钩码的总质量为m(m≪M)，打出的纸带如图丙所示，计算出打B、E点时小车的速度分别为vB、vE，重力加速度为g，探究从B到E过程中小车所受外力做功与动能变化关系，若外力做功与小车动能变化相等，则数学表达式为______________________。(用M、m、g、s、vB、vE表示)(4)利用图甲的装置，某小组实验结果显示，合外力做功总是略小于小车动能的变化，请分析出现这种情况的可能原因是_______________。[解析](1)两套装置中都应保持钩码或橡皮筋的拉力为小车所受的合外力，所以都应平衡摩擦力，故A正确；题图乙中探究小车所受的合外力做功与小车动能的变化时，不需测量小车的质量，故B错误；题图甲小车做匀加速直线运动，题图乙小车先加速后匀速，所以计算速度时，只有题图乙中小车选用点迹均匀部分，故C错误；重复实验时，题图甲小车靠近打点计时器处释放，并不一定要从同一位置释放，故D错误。(4)合外力做功总是略小于小车动能的变化，说明除了拉力对小车做功外还有其他力对小车做功，可知小车的重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，即平衡摩擦力过度。(1)计算法：在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，可采用计算的方法，分别按W－v、W－v2等算出相应的数值，来确定功与速度的关系。(2)图像法：根据实验测得的数据，分别作出W－v、W－v