高考物理新課標(biāo)一輪復(fù)習(xí)(課件+習(xí)題)第六章機(jī)械能第5講實(shí)驗(yàn)_探究動(dòng)能定理分析

1、課標(biāo)版課標(biāo)版 物理物理第5講實(shí)驗(yàn)_探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 1.不是直接測(cè)量對(duì)小車(chē)做的功,而是通過(guò)改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車(chē)做的功W、2W、3W。2.由于橡皮筋做功而使小車(chē)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)。教材研讀教材研讀3.以橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為縱坐標(biāo),小車(chē)獲得的速度為橫坐標(biāo),作出W-v圖線(xiàn),分析這條圖線(xiàn),可以得知橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)獲得的速度的定量關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材 小車(chē)(前面

2、帶小鉤)、100200 g的砝碼、長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、學(xué)生電源(使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、導(dǎo)線(xiàn)、56條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1.按如圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好。同時(shí)平衡摩擦力。2.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(chē)獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W1,將這一組數(shù)據(jù)記入表格。3.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(chē)做的功為W2,測(cè)出小車(chē)獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格。4.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,記入表格。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.測(cè)量小車(chē)的速度:實(shí)驗(yàn)獲

3、得如圖所示的紙帶,為探究橡皮筋彈力做功和小車(chē)速度的關(guān)系,需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車(chē)的速度,即小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度,應(yīng)在紙帶上測(cè)量的物理量是(用字母表示):A1、A2間的距離x,小車(chē)速度的表達(dá)式是(用測(cè)量的物理量表示)v=(T為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔)。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄xT橡皮筋條數(shù)位移x/m時(shí)間t/s速度v/(ms-1)速度平方v2/(m2s-2) 3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析:在坐標(biāo)紙上畫(huà)出W-v和W-v2圖線(xiàn)(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:從圖像可知功與物體速度變化的關(guān)系Wv2。 誤差分析誤差分析 1.誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)

4、不成正比。2.沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大也會(huì)造成誤差。3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力很關(guān)鍵,將木板一端墊高,使小車(chē)重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。方法是輕推小車(chē),由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng),從而找到木板一個(gè)合適的傾角。2.測(cè)小車(chē)速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的。3.橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車(chē)做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值。4.小車(chē)質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些?？键c(diǎn)一實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)原理考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)原理典例典例1 1某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理

5、”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、滑塊、細(xì)沙。當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線(xiàn)通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則:考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足的實(shí)驗(yàn)條件是 ,實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是 。(3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱(chēng)出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m。讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)

6、出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v10,則表明平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大。2-1某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”。如圖,他們將拉力傳感器固定在小車(chē)上,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,記錄小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度大小。小車(chē)中可以放置砝碼。Hx1sin hHHx1xhH211t(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:測(cè)量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)線(xiàn)的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;將小車(chē)停在C點(diǎn), ,小車(chē)在細(xì)線(xiàn)拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄

7、細(xì)線(xiàn)拉力及小車(chē)通過(guò)A、B時(shí)的速度。在小車(chē)中增加砝碼,或 ,重復(fù)的操作。(2)表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和,|-|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E,F是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所做的功。表格中的E3= ,W3= 。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)21v22v表1數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kg|-|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.22W341.002.401.202.421.2151.002.841.422.861

8、.4321v22v(3)根據(jù)表1,請(qǐng)?jiān)趫D中的方格紙上作出E-W圖線(xiàn)。答案 (1)小車(chē)釋放小車(chē)改變鉤碼數(shù)量(2)0.600 0.610(3)如圖所示解析 E3=M(|-|)=0.5002.40 J=0.600 JW3=F3s=1.220.500 J=0.610 J。1221v22v12考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新典例典例3 (2015河北保定調(diào)研,23)圖甲所示的裝置可用來(lái)探究做功與速度變化的關(guān)系。傾角為的斜面體固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,將光電門(mén)固定在斜面體的底端O點(diǎn),將小球從斜面上的不同位置由靜止釋放。釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離d依次為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、

9、30 cm。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑,如圖乙所示,小球的直徑D= cm。(2)該實(shí)驗(yàn) (選填“需要”或“不需要”)測(cè)量小球質(zhì)量;小球通過(guò)光電門(mén)經(jīng)歷的時(shí)間為t,小球通過(guò)光電門(mén)的速度為 (填字母),不考慮誤差的影響,從理論上來(lái)說(shuō),該結(jié)果 (選填“”或“=”)球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。(3)為了探究做功與速度變化的關(guān)系:依次記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456d/10-2 m5.0010.0015.0020.0025.0030.00v/(ms-1)0.690.981.201.391.551.70v2/(ms-1)20.480.971.431.922.412.86/(ms-1)1/2

10、0.830.991.101.181.241.30v從表格中數(shù)據(jù)分析能夠得到關(guān)于“做功與速度變化的關(guān)系”的結(jié)論是 。答案 (1)0.562 6(0.562 40.562 8之間均對(duì))(2)不需要 (3)合外力做功與小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)速度的平方成正比(或者釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離d與小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)速度的平方成正比)解析 (1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為D=(5.5+12.60.01) mm=5.626 mm=0.562 6 cm。(2)根據(jù)動(dòng)能定理有mgd sin =mv2,消去m得gd sin =,所以該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量小球的質(zhì)量;小球通過(guò)光電門(mén)的速度為v=。小球沿斜面做勻Dt1222vDt加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),小球

11、通過(guò)光電門(mén)的速度可以看做t時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的速度,不考慮誤差的影響,球心通過(guò)光電門(mén)的速度可以看做D位移內(nèi)中點(diǎn)的速度,由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,可以判定中點(diǎn)的速度大于中間時(shí)刻的速度。(3)分析表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:合外力做功與小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)速度的平方成正比(或者釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離d與小球通過(guò)光電門(mén)時(shí)速度的平方成正比)3-1 (2015湖北武漢武昌調(diào)研,22)如圖所示,上、下兩個(gè)完全相同的圓弧軌道分別固定在豎直板上的不同高度處,軌道的末端水平,上軌道可上下平移,在兩軌道相對(duì)于各自軌道末端高度相同的位置上各安裝一個(gè)電磁鐵,兩個(gè)電磁鐵由同一個(gè)開(kāi)關(guān)控制,通電后,兩電磁鐵分別吸住相同小鐵球A、B,斷開(kāi)開(kāi)關(guān),兩個(gè)小球同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。離開(kāi)圓弧軌道后,A球做平拋運(yùn)動(dòng),B球進(jìn)入一個(gè)光滑的水平軌道,則:(1)B球進(jìn)入水平軌道后將做 運(yùn)動(dòng);改變上軌道的高度,多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程,總能觀(guān)察到A球正好砸在B球上,由此現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是: 。(2)某次實(shí)驗(yàn)恰按圖示位置釋放兩個(gè)小球,兩個(gè)小球相碰的位置在水平軌道上的P點(diǎn)處,已知固定在豎直板上的方格紙的正方形小格邊長(zhǎng)均為9 cm,則可計(jì)算出A球剛到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m/s。(g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案 (1)勻速(或勻速直線(xiàn)) A球(或平拋運(yùn)動(dòng))的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) (