探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)專題(整理)

1、課題探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)課時(shí)2班別高三（）班姓名考綱探究外力做功與物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系解讀1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系2、實(shí)驗(yàn)原理： （ 1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為細(xì)繩的拉力就是砝碼及砝碼盤(pán)的重力（F 繩=G 砝碼及砝碼盤(pán)） 。（ 2）平衡長(zhǎng)木板的摩擦力。（ 3）在砝碼盤(pán)中加放砝碼并釋放砝碼盤(pán)，木塊將在砝碼盤(pán)對(duì)它的拉力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)在紙帶記錄的物體運(yùn)動(dòng)的勻加速階段，適當(dāng)間隔地取兩個(gè)點(diǎn)A、 B. 只要取計(jì)算一小段位移的平均速度即可確定 A 、 B 兩點(diǎn)各自的速度vA 、 vB ，在這段過(guò)程中物體運(yùn)動(dòng)的距離s 可通過(guò)運(yùn)動(dòng)紙帶測(cè)出，我們

2、可即算出合外力做的功W 合=F 繩 SAB （F 繩=G 砝碼及砝碼盤(pán)） 。另一方面，此過(guò)程中物體動(dòng)能的變化量為，通過(guò)比較W 和Ek 的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)木板 (一端帶滑輪 )、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤(pán)、砝碼、天平4、實(shí)驗(yàn)裝置5、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理(1) 用天平測(cè)出木塊的質(zhì)量 M，及砝碼、砝碼盤(pán)的總質(zhì)量 m。把器材按圖裝置好紙帶一段固定在小車上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔；(2) 把木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手按住先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放木塊，讓它做加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)小車到達(dá)定滑輪處 (或靜止 )時(shí)，斷開(kāi)電源；（ 3）取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到

3、多條紙帶；(4) 選取其中點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先在紙帶標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后取間隔適當(dāng)?shù)膬牲c(diǎn)A 、B 。利用刻度尺測(cè)量得出A ，B 兩點(diǎn)間的距離SAB；再利用平均速度公式求A、 B 兩點(diǎn)的速度vA 、vB ；(4) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出W 合與EkAB ，通過(guò)比較W 和Ek 的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。6、誤差分析1 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。2 利用打點(diǎn)的紙帶測(cè)量位移，和計(jì)算木塊的速度時(shí)，不準(zhǔn)確也會(huì)帶來(lái)誤差?！靖櫽?xùn)練】例 1、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理” ，實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置， 另外他們還找點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶

4、、塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶， 用細(xì)線通過(guò)滑輪掛小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)若你是小組中的一成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器滑塊他們?cè)诩?xì)線滑輪紙帶到了打小 木長(zhǎng)木板水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上空的小沙桶（ 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)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(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)出這兩點(diǎn)的間距L 和這兩點(diǎn)的速度大小v1

5、 與 v2（ v1< v2 ）則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量）例 2 在“探究恒力做功與物體的動(dòng)能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材：A. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；B. 天平；C 秒表； D. 低壓交流電源； E. 電池； F. 紙帶； G. 細(xì)線、砝碼、小車、砝碼盤(pán)； H. 薄木板(1) 其中多余的器材是 _ ，缺少的器材是_ (2)測(cè)量時(shí)間的工具是 _ ；測(cè)量質(zhì)量的工具是 _ (3)圖實(shí) 5 12 所示是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的小車(質(zhì)量為 m)在恒力 F 作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的紙帶測(cè)量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T. 請(qǐng)分析，利用這些數(shù)據(jù)能

6、否驗(yàn)證動(dòng)能定理？若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；若能，請(qǐng)說(shuō)出做法，并對(duì)這種做法做出評(píng)價(jià)例 3某探究小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門計(jì)時(shí)器等裝置(如圖所示 ) 探究動(dòng)能定理他們通過(guò)改變滑輪下端的小盤(pán)中沙子的質(zhì)量來(lái)改變滑塊水平方向的拉力；滑塊上裝有寬為d 的擋光片實(shí)驗(yàn)中，用天平稱出小盤(pán)和沙子的總質(zhì)量為m，滑塊 (帶擋光片 )的質(zhì)量為M，計(jì)時(shí)器顯示擋光片經(jīng)過(guò)光電門1 和 2 的時(shí)間分別為t1 、t2.(1) 在滿足 _的條件下，才可以認(rèn)為小盤(pán)和沙子的重力所做的功等于滑塊動(dòng)能的改變量(2) 實(shí)驗(yàn)中還必須測(cè)量的物理量是_，試寫(xiě)出本次探究的原理表達(dá)式(用測(cè)量量和已知量表示 )_ 實(shí)驗(yàn)方法二：利用橡皮筋做功探究動(dòng)能定理1、實(shí)驗(yàn)

7、目的用實(shí)驗(yàn)方法探究動(dòng)能定理2、實(shí)驗(yàn)原理外力對(duì)物體所做功等于物體動(dòng)能增量。（注意：實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)改變橡皮筋的根數(shù)，達(dá)到改變外力做功；通過(guò)打電計(jì)時(shí)器記錄物體運(yùn)動(dòng)，分析物體的速度，從而得到它的動(dòng)能增量；當(dāng)然也可以直接利用光電門測(cè)出物體獲得的速度）3、實(shí)驗(yàn)器材紙帶橡皮筋打電計(jì)時(shí)器，物體，電源，橡皮筋（保證近似相同），木板（或：汽墊導(dǎo)軌，光電計(jì)時(shí)裝置）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器4、實(shí)驗(yàn)步驟1 按圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，并平衡摩擦力。（調(diào)整有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的長(zhǎng)木板高度）2 用一根橡皮筋套住物塊，拉至某位置O，接通電源，放開(kāi)物塊，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫(xiě)上編號(hào)。3 改變橡皮筋根數(shù)，從同一位置O ，

8、釋放物塊，得到一系列紙帶4 通過(guò)紙帶數(shù)據(jù)處理，得到物塊的速度v5、數(shù)據(jù)處理先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，或者作個(gè)W-v 草圖，大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系。如果認(rèn)為可能是W v2 ，對(duì)于每一個(gè)速度值算出它的二次方，然后以W 為縱坐標(biāo)、 v2 為橫坐標(biāo)作圖，如果這樣作出來(lái)的圖象是一條直線，說(shuō)明兩者關(guān)系真的就是W v2 。6、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)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 利用打點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)會(huì)帶來(lái)誤差。7、注意事項(xiàng)1 平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下

9、的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車，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是否做勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。2 測(cè)小車速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)打在紙帶上的點(diǎn)。3 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車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。這是本實(shí)驗(yàn)的技巧之一，這里通過(guò)轉(zhuǎn)換單位的方法巧妙地解決了這一難題，這也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種思想和手段?！靖櫽?xùn)練】紙帶例 4 、如下圖所示， 是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，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(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為 W.

10、 當(dāng)我們用 2 條、3 條完全相同的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)時(shí)， 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放. 小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出(1) 除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，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)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，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)記錄表，請(qǐng)將第2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫(xiě)在對(duì)應(yīng)的位置；(5) 從理論上講，橡皮筋做的功Wn 和物體速度 vn 變化的關(guān)系應(yīng)是 Wn _. 請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)

11、定的數(shù)據(jù)在右上圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性；例 5 、物體在空中下落的過(guò)程中，重力做正功，物體的動(dòng)能越來(lái)越大，為了“探究重力做功和物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系” ，我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(1) 某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)結(jié)合右圖設(shè)計(jì)一個(gè)本實(shí)驗(yàn)情景的命題：如圖如示， 質(zhì)量為 m 的小球在重力 mg 作用下從開(kāi)始端自由下落至光電門發(fā)生的 _，通過(guò)光電門時(shí)的 _ ，試探究重力做的功 _與小球動(dòng)能變化量 _ 的定量關(guān)系（請(qǐng)?jiān)诳崭裉幪顚?xiě)物理量的名稱和對(duì)應(yīng)符號(hào)；在空格處填寫(xiě)數(shù)學(xué)表達(dá)式）(2) 某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測(cè)出如下數(shù)字用天平測(cè)定小球的質(zhì)量為0.50 kg ；用游標(biāo)尺測(cè)出小球的

12、直徑為10.0 mm ；用刻度尺測(cè)出電磁鐵下端到光電門的距離為82.80 cm ；電磁鐵先通電，讓小球吸在開(kāi)始端；電磁鐵斷電時(shí)，小球自由下落；在小球經(jīng)過(guò)光電門時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過(guò)光電門所用時(shí)間為2.50 ×10 3s，由此可算得小球經(jīng)過(guò)光電門的速度為_(kāi)m/s.計(jì)算得出重力做的功為_(kāi)J ，小球動(dòng)能變化量為_(kāi)J (g 取 9.8 m/s2 ，結(jié)果保留三位數(shù)字)(3) 試根據(jù) (2) 下好本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：_探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)專題答案1、答案：（ 1 ）天平，刻度尺（2 ）沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量平衡摩擦力（ 3 ）2、 (1)C 、E毫米刻度尺(2) 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平 (3) 略解析 1(3) 能從 A 到 B 的過(guò)程中，恒力做的功為WAB FsAB ，物體動(dòng)能的變化量為EkB EkA mv2B 211sB 21sA 21sB 21sA 22mv2A m m2T，只要驗(yàn)證 FsAB m m即可， F 為砝碼的重力，可讀取22T222T22T優(yōu)點(diǎn)： A 、 B 兩點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，測(cè)量時(shí)的相對(duì)誤差