新課標(biāo)2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理課件

新課標(biāo)2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理課件第一頁(yè)，共31頁(yè)。物理課標(biāo)版第5講實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理第二頁(yè)，共31頁(yè)?；A(chǔ)梳理[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯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]1.不是直接測(cè)量對(duì)小車做的功,而是通過(guò)改變橡皮筋條數(shù)確定對(duì)小車做

的功W、2W、3W…。2.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)。第三頁(yè)，共31頁(yè)。3.以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),作出W-v

圖線,分析這條圖線,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]小車(前面帶小鉤)、100~200g的砝碼、長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置

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、5~6條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺。第四頁(yè)，共31頁(yè)。

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)出小車獲得的速度v1,

設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為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)小車做的功為W2,測(cè)出小車獲得的速度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。[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。第五頁(yè)，共31頁(yè)。[數(shù)據(jù)處理]1.測(cè)量小車的速度:實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶,為探究橡皮筋彈力做功和

小車速度的關(guān)系,需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度,即小車做勻速

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)。

第六頁(yè)，共31頁(yè)。橡皮筋條數(shù)位移x/m時(shí)間t/s速度v/(m·s-1)速度平方v2/(m2·s-2)

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄第七頁(yè)，共31頁(yè)。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(“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W∝v2。第八頁(yè)，共31頁(yè)。[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)誤差。[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的分力與

摩擦力平衡。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.小車質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些。第九頁(yè)，共31頁(yè)?？键c(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作

典例1

[2014天津理綜,9(2)]某同學(xué)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌

上,將細(xì)繩一端拴在小車上,另一端繞過(guò)定滑輪,掛上適當(dāng)?shù)你^碼,使小車

在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng),以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)

系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、

小木塊等。組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。第十頁(yè)，共31頁(yè)。

①若要完成該實(shí)驗(yàn),必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些

。②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),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(gè)

(填字母代號(hào))。A.避免小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng)B.可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)D.可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力第十一頁(yè)，共31頁(yè)。③平衡摩擦力后,當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí),發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過(guò)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(jì)算小車速度。在保證所掛

鉤碼數(shù)目不變的條件下,請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法:

。④他將鉤碼重力做的功當(dāng)做細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功

總是要比小車動(dòng)能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的

(填字母代號(hào))。A.在接通電源的同時(shí)釋放了小車B.小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)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D.鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng),鉤碼重力大于細(xì)繩拉力第十二頁(yè)，共31頁(yè)。答案①刻度尺、天平(包括砝碼)②D③可在小車上加適量的砝

碼(或鉤碼)④CD解析①計(jì)算小車的動(dòng)能變化需用天平測(cè)質(zhì)量;在計(jì)算小車通過(guò)的位

移、小車的瞬時(shí)速度時(shí)都需用刻度尺測(cè)距離。②只有繩與板面平行時(shí),

才能保證小車運(yùn)動(dòng)中與板面間的壓力不變,才能保證小車所受摩擦力不

變,才能保證平衡摩擦力后繩的拉力等于小車所受合力,故D正確。③要

增加紙帶上所打下點(diǎn)的數(shù)目,只有減小小車運(yùn)動(dòng)的加速度。在所掛鉤碼

數(shù)目不變的情況下只有增大小車的質(zhì)量,即在車上增加砝碼或鉤碼。④

當(dāng)將鉤碼重力作為小車所受合力時(shí),需滿足幾個(gè)條件:一是摩擦力被平衡,二是繩與板面平行,此二者可保證繩對(duì)車的拉力等于車所受合力,但

車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)鉤碼加速下降,鉤碼重力大于繩上拉力,則只有當(dāng)鉤碼質(zhì)

量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)二者才近似相等,故此情況可能是由C、D原因造

成的。第十三頁(yè)，共31頁(yè)。方法指導(dǎo)本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小車做的功應(yīng)該為合力做的功,實(shí)驗(yàn)中采用將木板傾斜的方

法,使小車重力沿斜面方向分力對(duì)小車做的功抵消摩擦力對(duì)小車做的

功,則細(xì)繩對(duì)小車的拉力做的功即為合力對(duì)小車做的功。

第十四頁(yè)，共31頁(yè)。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.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;B.天平;C.停表;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)這種做法作出評(píng)價(jià)。

第十五頁(yè)，共31頁(yè)。答案(1)C、E毫米刻度尺(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平(3)見(jiàn)解析解析(1)計(jì)算小車速度是利用打上點(diǎn)的紙帶,故不需要停表。電磁打

點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源,故多余的器材是C、E。測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離要用毫米刻度尺,故缺少的器材是毫米刻度尺。(2)測(cè)量時(shí)間的工具是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,測(cè)量質(zhì)量的工具是天平。(3)能,從A到B的過(guò)程中,恒力做的功為WAB=FxAB物體動(dòng)能的變化量為EkB-EkA=

m

-

m

=

m(

)2-

m(

)2=

m

第十六頁(yè)，共31頁(yè)。只要驗(yàn)證FxAB=

m

即可。優(yōu)點(diǎn):A、B兩點(diǎn)的距離較遠(yuǎn),測(cè)量時(shí)的相對(duì)誤差較小;缺點(diǎn):只進(jìn)行了一次測(cè)量驗(yàn)證,說(shuō)服力不強(qiáng)。第十七頁(yè)，共31頁(yè)?？键c(diǎn)二數(shù)據(jù)處理和誤差分析

典例2

(2016湖南衡陽(yáng)聯(lián)考,22)某同學(xué)為探究合力做功與物體動(dòng)能改

變的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),他的操作步驟是:

甲

乙第十八頁(yè)，共31頁(yè)。①按圖甲擺好實(shí)驗(yàn)裝置,其中小車質(zhì)量M=0.4kg,鉤碼總質(zhì)量m=0.1kg。②先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率f=50Hz),然后釋放小車,打出一

條紙帶。(1)經(jīng)過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),他從打出的多條紙帶中選出一條打點(diǎn)清晰的,如

圖乙所示。把打下的第一點(diǎn)記作0,然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)

點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1

=0.041m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m…他把鉤碼重量

(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2)作為小車所受合力,算出0點(diǎn)到第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)合力做功W=

J,打下第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能Ek=

J。

(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)此實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果,他未能得到“合力對(duì)物體做的功等于動(dòng)能的變

化”,且誤差很大,主要原因有

。(只需答一條)第十九頁(yè)，共31頁(yè)。答案(1)0.2510.186(2)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)題意,物體所受合力為:F=mg=0.98N,0點(diǎn)到第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)合力做功W=Fs=mgd4=0.251J根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程的平均速度,可

求出打下第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v4=

其中T=5×0.02s=0.1sd5=0.360md3=0.167m解得v4=0.965m/s則打下第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能Ek=

M

=

×0.4×0.9652J=0.186J(2)主要原因:①鉤碼質(zhì)量太大;②沒(méi)有平衡摩擦力。第二十頁(yè)，共31頁(yè)。某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。鐵

架臺(tái)豎直固定放置在水平桌面上,長(zhǎng)木板一端放置在水平桌面邊緣P處,

另一端放置在鐵架臺(tái)豎直鐵桿上,使長(zhǎng)木板傾斜放置,長(zhǎng)木板P處放置一光電門(mén),用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間。甲第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟是:①用游標(biāo)卡尺測(cè)出滑塊上擋光片的寬度L,用天平測(cè)量滑塊的質(zhì)量m。②平衡摩擦力:以木板放置在水平桌面上的P處為軸,調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板在鐵架

臺(tái)上的放置位置,使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)。在鐵架臺(tái)豎直桿

上記下此位置Q1,用刻度尺測(cè)出Q1到水平面的高度H。③保持P位置不變,長(zhǎng)木板一端放置在鐵架臺(tái)豎直桿Q2上。用刻度尺量

出Q1Q2的距離h1,將滑塊從Q2位置由靜止釋放,由光電門(mén)計(jì)時(shí)器讀出擋光

片的擋光時(shí)間t1。④保持P位置不變,重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端在鐵架臺(tái)上的放置位置,重復(fù)步

驟③數(shù)次。第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。Ⅰ.滑塊沿長(zhǎng)木板由Q2運(yùn)動(dòng)到P處的過(guò)程中,用測(cè)量的物理量回答下列問(wèn)

題(已知重力加速度為g):(1)滑塊通過(guò)光電門(mén)的速度v=

;(2)滑塊動(dòng)能的變化量ΔEk=

;(3)滑塊克服摩擦力做的功Wf=

;(4)合力對(duì)滑塊做的功W合=

。Ⅱ.某學(xué)生以長(zhǎng)木板在鐵架臺(tái)豎直桿上的放置位置到Q1的距離h為橫坐

標(biāo),以滑塊的擋光片通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間平方的倒數(shù)

為縱坐標(biāo),根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)中描點(diǎn)畫(huà)出如圖乙所示直線,直線延長(zhǎng)線沒(méi)有過(guò)坐標(biāo)

原點(diǎn),其原因主要是

。乙第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。答案Ⅰ.(1)

(2)

(3)mgH(4)mgh1Ⅱ.平衡摩擦力傾角過(guò)大解析Ⅰ.(1)實(shí)驗(yàn)中用擋光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度作為滑塊通過(guò)光

電門(mén)的瞬時(shí)速度:v=

。(2)滑塊動(dòng)能的變化量ΔEk=

mv2-0=

。(3)摩擦力被平衡時(shí)μ=tanθ=

,x是P到鐵架臺(tái)的水平距離,滑塊從Q2下滑時(shí)克服摩擦力做的功Wf=μmgcosθ'×

=

×mg×(h1+H)×

=mgH。(4)合力對(duì)滑塊做的功W合=WG-Wf=mg(h1+H)-mgH=mgh1。Ⅱ.由題圖知h=0時(shí)

>0,則表明平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大。第二十四頁(yè)，共31頁(yè)?？键c(diǎn)三實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

典例3

(2017河北唐山)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θ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5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm。

第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。(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Δt,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/×10-2m5.0010.0015.0020.0025.0030.00v/(m·s-1)0.690.981.201.391.551.70v2/(m·s-1)20.480.971.431.922.412.86?/(m·s-1)1/20.830.991.101.181.241.30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

。第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。答案(1)0.5626(0.5624~0.5628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+12.6×0.01)mm=5.626mm=0.562

6cm。(2)根據(jù)動(dòng)能定理有mgdsinθ=

mv2,消去m得gdsinθ=

,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=

。小球沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng),小球通過(guò)光電門(mén)的速度可以看做Δt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