創(chuàng)新設(shè)計浙江鴨2018版高考物理總復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能守恒定律實(shí)驗七探究做功與物體速度變化的關(guān)系課件

1、實(shí)驗七探究做功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗七探究做功與物體速度變化的關(guān)系(學(xué)考學(xué)考)考綱解讀考綱解讀(1)通過實(shí)驗探究力對物體做的功與物體速度變化的通過實(shí)驗探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。關(guān)系。(2)體會探究的過程和所用的方法。體會探究的過程和所用的方法。實(shí)驗原理實(shí)驗原理為了探究功與速度變化的關(guān)系，需要測量功和初、末兩個狀態(tài)的為了探究功與速度變化的關(guān)系，需要測量功和初、末兩個狀態(tài)的速度。在方案一中，功的大小等于小車所受的合力與小車位移的速度。在方案一中，功的大小等于小車所受的合力與小車位移的乘積，當(dāng)懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量及小車所受的阻力已被乘積，當(dāng)懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量及小車所

2、受的阻力已被平衡時，功的大小約等于重物重力與小車位移的乘積。在方案二平衡時，功的大小約等于重物重力與小車位移的乘積。在方案二中，不需要測量功的具體數(shù)值，分別用中，不需要測量功的具體數(shù)值，分別用1根、根、2根、根、3根根相同的相同的橡皮筋時，橡皮筋對小車做功的大小分別是橡皮筋時，橡皮筋對小車做功的大小分別是W、2W、3W。這。這兩種方案中，小車獲得的速度都可利用打點(diǎn)計時器測量，然后通兩種方案中，小車獲得的速度都可利用打點(diǎn)計時器測量，然后通過圖象法找出功與速度變化的關(guān)系。過圖象法找出功與速度變化的關(guān)系。實(shí)驗器材實(shí)驗器材方案一方案一：重物：重物(小盤中放砝碼或砂桶中盛砂小盤中放砝碼或砂桶中盛砂)、打

3、點(diǎn)計時器、小、打點(diǎn)計時器、小車、紙帶、復(fù)寫紙、電源、導(dǎo)線、刻度尺、一端帶有滑輪的車、紙帶、復(fù)寫紙、電源、導(dǎo)線、刻度尺、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細(xì)線等。長木板、帶小鉤的細(xì)線等。方案二方案二：橡皮筋若干根：橡皮筋若干根(材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同)、打點(diǎn)計時、打點(diǎn)計時器、小車、紙帶、復(fù)寫紙、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板、鐵器、小車、紙帶、復(fù)寫紙、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板、鐵釘?shù)?。釘?shù)?。?shí)驗步驟實(shí)驗步驟方案一方案一：(1)用天平測出重物的質(zhì)量用天平測出重物的質(zhì)量m(mM車車)，將數(shù)據(jù)記錄在表中。，將數(shù)據(jù)記錄在表中。(2)將打點(diǎn)計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，紙帶的一將打點(diǎn)計時

4、器固定在長木板上沒有滑輪的一端，紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計時器。將長木板安裝有端夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計時器。將長木板安裝有打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后，打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后，恰能使小車在木板上做勻速運(yùn)動為止。恰能使小車在木板上做勻速運(yùn)動為止。(3)在小車前系好細(xì)線并通過滑輪掛上重物。將小車置于靠近在小車前系好細(xì)線并通過滑輪掛上重物。將小車置于靠近打點(diǎn)計時器處。接通打點(diǎn)計時器電源，釋放小車。打點(diǎn)計時器處。接通打點(diǎn)計時器電源，釋放小車。(4)改變重物質(zhì)量，重做上述實(shí)驗。改變重物質(zhì)量，重做上述實(shí)驗。(5)如圖所示，將紙帶上的第

5、一個點(diǎn)記為計數(shù)點(diǎn)如圖所示，將紙帶上的第一個點(diǎn)記為計數(shù)點(diǎn)O，再在紙帶的，再在紙帶的后端選擇連續(xù)的后端選擇連續(xù)的5個打印點(diǎn)分別記為計數(shù)點(diǎn)個打印點(diǎn)分別記為計數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5。分。分別測出計數(shù)點(diǎn)別測出計數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5至計數(shù)點(diǎn)至計數(shù)點(diǎn)O的距離的距離(即小車的位移即小車的位移l)，并利用打上點(diǎn)的紙帶，測出打各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度并利用打上點(diǎn)的紙帶，測出打各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度v，將實(shí)驗，將實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄在表中。數(shù)據(jù)記錄在表中。(6)將計算得到的功將計算得到的功W記錄在表格中。記錄在表格中。(7)根據(jù)記錄的根據(jù)記錄的W、v數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。兩次實(shí)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。兩次實(shí)驗

6、可以在同一坐標(biāo)系中作出兩條圖線。驗可以在同一坐標(biāo)系中作出兩條圖線。(8)整理實(shí)驗器材。整理實(shí)驗器材。方案二：方案二：(1)將打點(diǎn)計時器固定在長木板的一端，紙帶的一端夾在小車后將打點(diǎn)計時器固定在長木板的一端，紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計時器。將長木板安裝有打點(diǎn)計時器的一端，另一端穿過打點(diǎn)計時器。將長木板安裝有打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后，恰能使小車在長木端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后，恰能使小車在長木板上勻速運(yùn)動為止。板上勻速運(yùn)動為止。(2)將橡皮筋的一端固定在長木板前端的鐵釘上，另一端固定在將橡皮筋的一端固定在長木板前端的鐵釘上，另一端固定在小車前端的鉤

7、子上。將小車置于靠近打點(diǎn)計時器處，記下小車小車前端的鉤子上。將小車置于靠近打點(diǎn)計時器處，記下小車的位置。接通打點(diǎn)計時器的電源，釋放小車。的位置。接通打點(diǎn)計時器的電源，釋放小車。(3)用用2根、根、3根、根、4根、根、5根相同的橡皮筋分別代替根相同的橡皮筋分別代替1根橡皮筋重根橡皮筋重做實(shí)驗，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長做實(shí)驗，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長度相同。度相同。(4)在上述實(shí)驗中打出的在上述實(shí)驗中打出的5條紙帶上分別找出小車近似做勻速運(yùn)條紙帶上分別找出小車近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn)，并分別求出勻速運(yùn)動時的速度動的點(diǎn)，并分別求出勻速運(yùn)動時的速度v，將實(shí)驗數(shù)據(jù)記

8、錄在，將實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄在表中。表中。(5)根據(jù)記錄的根據(jù)記錄的W、v數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。(6)整理實(shí)驗器材。整理實(shí)驗器材。1.平衡摩擦力：實(shí)驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，平衡摩擦力：實(shí)驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對小車做負(fù)功，我們研究的是小車合外力的功與物體速摩擦力對小車做負(fù)功，我們研究的是小車合外力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實(shí)現(xiàn)。將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與的方法來實(shí)現(xiàn)。將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與

9、摩擦力平衡，就能消除摩擦力的影響。判斷已平衡掉摩擦力的摩擦力平衡，就能消除摩擦力的影響。判斷已平衡掉摩擦力的方法是輕推一下小車，觀察到小車不受其他力時能在木板上勻方法是輕推一下小車，觀察到小車不受其他力時能在木板上勻速運(yùn)動，即表明摩擦力已平衡。速運(yùn)動，即表明摩擦力已平衡?？键c(diǎn)一實(shí)驗原理和操作考點(diǎn)一實(shí)驗原理和操作2.在方案二中，我們用在方案二中，我們用2根、根、3根根相同的橡皮筋進(jìn)行第相同的橡皮筋進(jìn)行第2次、第次、第3次次實(shí)驗時，每次實(shí)驗時使小車從同一地點(diǎn)靜止釋放，使橡實(shí)驗時，每次實(shí)驗時使小車從同一地點(diǎn)靜止釋放，使橡皮筋伸長的長度都應(yīng)保持一致。皮筋伸長的長度都應(yīng)保持一致。3.在方案二中，打點(diǎn)計時

10、器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不在方案二中，打點(diǎn)計時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計算小車的速度，因為均勻，應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計算小車的速度，因為這一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形。這一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形。1.在用如圖所示的裝置做在用如圖所示的裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗的實(shí)驗時，下列說法正確的是時，下列說法正確的是_。A.為了平衡摩擦力，實(shí)驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小為了平衡摩擦力，實(shí)驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點(diǎn)計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運(yùn)動車?yán)┻^打點(diǎn)計時器的紙帶

11、自由下滑時能保持勻速運(yùn)動B.為簡便起見，每次實(shí)驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要為簡便起見，每次實(shí)驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣一樣C.可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D.可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值E.實(shí)驗中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計時器的電源實(shí)驗中要先釋放小車再接通打點(diǎn)計時器的電源F.通過打點(diǎn)計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大通過打點(diǎn)計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度速度G.通過打點(diǎn)計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均通過打點(diǎn)計時器

12、打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度速度解析左端墊高利用小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡解析左端墊高利用小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡來滿足橡皮筋做功是合力功。來滿足橡皮筋做功是合力功。實(shí)驗中要求橡皮筋規(guī)格相同，拉伸長度相同即每個橡皮筋做功相實(shí)驗中要求橡皮筋規(guī)格相同，拉伸長度相同即每個橡皮筋做功相等，所以只要通過改變條數(shù)就可以改變做功的數(shù)值，利用打點(diǎn)計等，所以只要通過改變條數(shù)就可以改變做功的數(shù)值，利用打點(diǎn)計時器時應(yīng)該先接通電源再釋放紙帶。當(dāng)橡皮筋松弛時，即加速結(jié)時器時應(yīng)該先接通電源再釋放紙帶。當(dāng)橡皮筋松弛時，即加速結(jié)束時，小車做勻速運(yùn)動，此時速度即為小車獲得的最大速度。束

13、時，小車做勻速運(yùn)動，此時速度即為小車獲得的最大速度。答案答案ABCF2.某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗桌上，將細(xì)繩一端拴在某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)的牽引下運(yùn)動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實(shí)驗裝置如圖所示。紙帶、小木塊等。組裝的實(shí)驗裝置如圖所示。若要完成該實(shí)驗，

14、必需的實(shí)驗器材還有若要完成該實(shí)驗，必需的實(shí)驗器材還有_。實(shí)驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)實(shí)驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個_(填字母代號填字母代號)。A.避免小車在運(yùn)動過程中發(fā)生抖動避免小車在運(yùn)動過程中發(fā)生抖動B.可使打點(diǎn)計時器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰可使打點(diǎn)計時器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動D.可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼

15、牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動過平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動過快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計算小車速快，致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少，難以選到合適的點(diǎn)計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實(shí)驗的器材度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實(shí)驗的器材提出一個解決方法：提出一個解決方法：_。他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗發(fā)現(xiàn)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的哪些原因造成的_(填字母代號填

16、字母代號)。A.在接通電源的同時釋放了小車在接通電源的同時釋放了小車B.小車釋放時離打點(diǎn)計時器太近小車釋放時離打點(diǎn)計時器太近C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.鉤碼做勻加速運(yùn)動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力鉤碼做勻加速運(yùn)動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力答案答案刻度尺、天平刻度尺、天平(包括砝碼包括砝碼)D可在小車上加適量可在小車上加適量的砝碼的砝碼(或鉤碼或鉤碼)CD方案一：方案一：(1)如圖所示，將紙帶上的第一個點(diǎn)記為計數(shù)點(diǎn)如圖所示，將紙帶上的第一個點(diǎn)記為計數(shù)點(diǎn)O，再在紙帶的后，再在紙帶的后端選擇連續(xù)的端選擇連續(xù)的5個打印點(diǎn)分別記為計數(shù)點(diǎn)個打印點(diǎn)分別記

17、為計數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5。分別測。分別測出計數(shù)點(diǎn)出計數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5至計數(shù)點(diǎn)至計數(shù)點(diǎn)O的距離的距離(即小車的位移即小車的位移l)，并利，并利用打上點(diǎn)的紙帶，測出打各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度用打上點(diǎn)的紙帶，測出打各計數(shù)點(diǎn)時小車的速度v。考點(diǎn)二實(shí)驗數(shù)據(jù)處理考點(diǎn)二實(shí)驗數(shù)據(jù)處理(2)功功W的大小約等于重物重力與小車位移的乘積。的大小約等于重物重力與小車位移的乘積。(3)根據(jù)根據(jù)W、v數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。兩次實(shí)驗可數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象。兩次實(shí)驗可以在同一坐標(biāo)系中作出兩條圖線。以在同一坐標(biāo)系中作出兩條圖線。方案二：方案二：(1)實(shí)驗數(shù)據(jù)處理時，不直接計算實(shí)驗數(shù)據(jù)處理時，不直接計算W

18、和和v的數(shù)值，而只是看第的數(shù)值，而只是看第2次、次、第第3次次實(shí)驗中的實(shí)驗中的W和和v是第是第1次的多少倍，簡化數(shù)據(jù)的測量和次的多少倍，簡化數(shù)據(jù)的測量和處理。處理。(2)以橡皮筋對小車做的功以橡皮筋對小車做的功W為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，以第一次實(shí)驗時做的功標(biāo)，以第一次實(shí)驗時做的功W為單位，作出圖象。用為單位，作出圖象。用Wv2圖圖象處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，比象處理實(shí)驗數(shù)據(jù)，比Wv圖象更加直觀、明了。圖象更加直觀、明了。(1)平衡摩擦力不徹底或平衡過度也會造成誤差。平衡摩擦力不徹底或平衡過度也會造成誤差。(2)橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做的功與橡皮筋橡皮

19、筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做的功與橡皮筋的條數(shù)不成正比。的條數(shù)不成正比。(3)利用打上點(diǎn)的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差。利用打上點(diǎn)的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差。1.“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗裝置如圖甲所示，當(dāng)小車的實(shí)驗裝置如圖甲所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當(dāng)；當(dāng)用用2條、條、3條、條、4條條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、次、第第3次、第次、第4次次實(shí)驗時，橡皮筋對小車做的功記為實(shí)驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、

20、4W每次實(shí)驗中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計時器所打每次實(shí)驗中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計時器所打出的紙帶測出。出的紙帶測出。甲甲(2)如圖乙所示，給出了某次實(shí)驗打出的紙帶，從中截取了測量小如圖乙所示，給出了某次實(shí)驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為距離分別為AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時間間隔為；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最，則小車獲得的最大速度大速度vm_m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)乙乙答案答案(1)CD(2)0.812.如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做探究如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做探究“橡皮筋做功和物橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下的實(shí)驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。這時，橡皮筋對小車做功記為彈出，沿木板滑行的情形。這時，橡皮筋對小車做功記為W。當(dāng)用當(dāng)用2條、條、3條、條、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、次、第第3次、次、第、第n次實(shí)驗時，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋次實(shí)驗時