高考物理一輪總復(fù)習(xí)(魯科版)課件：第四章實(shí)驗(yàn)五.ppt

實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理,第四章 功和功率 能的轉(zhuǎn)化與守恒,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?物體的動(dòng)能與速度密切相關(guān),而物體的速度變化與它的受力有關(guān).物體在力的作用下發(fā)生一定位移,速度發(fā)生變化,因此我們要去探究功與速度變化的關(guān)系,進(jìn)而探究動(dòng)能定理.,實(shí)驗(yàn)原理 圖451 我們通過(guò)橡皮筋帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)來(lái)探究對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系.如圖451所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行.當(dāng)我們用2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋拉的長(zhǎng)度都保持一樣,那么,第2次,第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功都是第一次的2倍、3倍如果把第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋的功記為W,以后各次的功就是2W、3W由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他的方法測(cè)出.這樣,進(jìn)行若干次測(cè)量,就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù).,以橡皮筋對(duì)小車做功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),作出Wv曲線,分析這條曲線,可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系.,實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、交流電源、在適當(dāng)?shù)奈恢冕斢袃蓚€(gè)鐵釘?shù)拈L(zhǎng)木板、小車、相同的橡皮筋五六條、刻度尺、小木 片.,實(shí)驗(yàn)步驟 1.按圖451所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好. 2.平衡摩擦力 3.先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W1W0,將這一組數(shù)據(jù)記入表格.,4.用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同,這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W22W0,測(cè)出小車獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格. 5.用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測(cè)出功和速度,填入表格.,數(shù)據(jù)處理,圖452 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄,3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上畫出Wv和Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位).如圖453所示. 圖453,注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力 實(shí)驗(yàn)中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用,摩擦力對(duì)小車做負(fù)功,我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系,應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響,可采用將木板一端墊高的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),將木板一端墊高,使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡,就能消除摩擦力的影響. 2.紙帶的數(shù)據(jù)處理 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不均勻,應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來(lái)計(jì)算小車的速度,因?yàn)檫@一段是橡皮筋對(duì)小車做功完畢時(shí)的情形.,3.不需要求出功的數(shù)值 本實(shí)驗(yàn)是利用橡皮筋的多少來(lái)表示拉力做功的大小,但不需要求出做功的值,只要求每條橡皮筋做的功大小相等. 4.如何通過(guò)圖象處理數(shù)據(jù) 我們無(wú)法直接由一些數(shù)據(jù)得出規(guī)律性的結(jié)論,故借助于圖象分析,而最容易想的是W與v的關(guān)系,但得到的圖線無(wú)法下結(jié)論,故再做Wv2圖線,進(jìn)而得出結(jié)論. 5.實(shí)驗(yàn)中物體的初速度為零,所以要保證小車由靜止放手.,誤差分析 1.誤差的主要來(lái)源之一是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比.所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量選用長(zhǎng)度和規(guī)格完全相同的橡皮筋. 2.平衡摩擦力不徹底或平衡過(guò)度也會(huì)造成誤差.,3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)的偶然誤差. 4.作圖象的過(guò)程中存在偶然誤差.,題型1 基本實(shí)驗(yàn)原理與操作 探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖454所示,實(shí)驗(yàn)主要過(guò)程如下：,圖454 (1)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、; (2)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,求出小車的速度v1、v2、v3、;,A.本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、.所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致.當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W,用2條、3條、橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W、.,B.小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,補(bǔ)償?shù)姆椒?可以使木板適當(dāng)傾斜. C.某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中,得到一條記錄紙帶.紙帶上打出的點(diǎn),兩端密、中間疏.出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒(méi)有使木板傾斜或傾角太小.,D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn),求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來(lái)進(jìn)行計(jì)算. 【解析】 由于選用同樣的橡皮筋,并且每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同,因此每條橡皮筋對(duì)小車做的功都相同,故A正確;小車在運(yùn)動(dòng)中受到阻力,采取平衡摩擦力的方法補(bǔ)償,讓木板固定在有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)抬高,使重力的下滑分力與摩擦力平衡,故B正確;紙帶上的點(diǎn)兩端密、中間疏,說(shuō)明小車先在橡皮筋拉力作用下加速,后在阻力作用下減速,故C正確;由于橡皮筋松弛后,小車做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)的速度是橡皮筋對(duì)小車做功后的最大速度,故求速度應(yīng)用勻速的那一段的數(shù)據(jù),而不應(yīng)該使用從第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算,故D項(xiàng)錯(cuò),A、B、C正確. 【答案】 D,【規(guī)律總結(jié)】 解決基本實(shí)驗(yàn)操作類問(wèn)題的方法是搞清實(shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)并動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體會(huì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的應(yīng)用目的.,題型2 實(shí)驗(yàn)步驟的數(shù)據(jù)處理 (2012陜西寶雞模擬)如圖455甲所示是某研究性學(xué)習(xí)小組一同學(xué)做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形.這時(shí),橡皮筋對(duì)小車做功記為W.,當(dāng)用2條、3條、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第n次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放.小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出,圖乙為某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶. 圖455,(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材有_. (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是_. (3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)分布并不都是均勻的,為了測(cè)量小車最終獲得的末速度,應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量.,(4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表.,從理論上講,橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間滿足的關(guān)系應(yīng)是Wn_,請(qǐng)你運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)在圖456所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象,以驗(yàn)證理論的正確性. 圖456,【解析】 (1)刻度尺 要計(jì)算某點(diǎn)速度的大小,必須要測(cè)量紙帶上的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材是刻度尺. (2)把木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮?實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是把放打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮? 圖457 (3)相鄰兩點(diǎn)之間距離相等(或點(diǎn)分布均勻) 小車最終做勻速運(yùn)動(dòng),因此應(yīng)選用相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間隔相等的紙帶.,【答案】 見(jiàn)解析,【規(guī)律總結(jié)】 Wv圖象為曲線,不便于研究它們之間的關(guān)系.為了更直觀地探究W與速度v的關(guān)系,可以畫出Wv2圖象,這樣可以將曲線轉(zhuǎn)化為直線,這也是實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采用的處理數(shù)據(jù)的基本方法.從Wv2圖象中,只能半定量地判斷W與v2(或物體的動(dòng)能)成正比,但不能定量地判斷合外力所做的功與動(dòng)能的變化之間的關(guān)系.,題型3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) (2012寧德模擬)某同學(xué)用如圖458所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系.圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上,C為彈簧測(cè)力計(jì),不計(jì)繩與滑輪的摩擦.,實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通電源再松開(kāi)小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn). 圖458,請(qǐng)以v2為縱坐標(biāo),以s為橫坐標(biāo)在方格紙中作出v2s圖象.若測(cè)出小車質(zhì)量為0.2 kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為_(kāi)N. 圖459,(2)該同學(xué)通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測(cè)力計(jì)讀數(shù),明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍.你認(rèn)為主要原因是_,實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是_.,【解析】 (1)將