《2019年高考物理大一輪復習 實驗05 探究動能定理學案 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019年高考物理大一輪復習 實驗05 探究動能定理學案 新人教版（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、實驗05　探究動能定理 (對應學生用書P99) 一、實驗目的 1．探究外力對物體做功與物體速度的關系． 2．會用圖象法處理實驗數據，通過對實驗數據分析，總結出做功與物體速度平方的關系． 二、實驗原理 一根橡皮筋作用在小車上移動距離s—做功為W 兩根橡皮筋作用在小車上移動距離s—做功應為2W 三根橡皮筋作用在小車上移動距離s—做功應為3W 利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度列表作圖，即可求出v－W關系 三、實驗器材 橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘等 四、實驗步驟 1．按原理圖將儀器安裝好 2．平衡摩擦力 3．用一條橡皮筋拉小車—做功W 4．

2、用兩條橡皮筋拉小車—做功2W 5．用三條橡皮筋拉小車—做功3W 　“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖所示，當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W；當用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次……實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W……每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出． (1)關于該實驗，下列說法正確的是____________. A．打點計時器可以用干電池供電 B．實驗儀器安裝時，可以不平衡摩擦力 C．每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出 D．利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功

3、W，依次作出W-vm、W-v、W-v，W2-vm、W3-vm……的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關系 (2)如圖所示，給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm＝____________m/s.(結果保留兩位有效數字) 解析：(1)打點計時器必須用交流電，A項錯誤；實驗儀器安裝時，必須平衡摩擦力，B項錯誤；每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出，C項正確；根據所得數

4、據分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關系，D項正確． (2)小車獲得的最大速度vm＝＝ m/s＝0.81 m/s. 答案：(1)CD　(2)0.81 (對應學生用書P99) 一、數據處理 1．計算出第三次小車獲得的速度． 2．分別用各次實驗的v和W繪出v－W，v2－W，v3－W，v－W關系圖． 二、誤差分析 1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數不成正比． 2．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差． 3．利用打上點的紙帶計算小車的速度時

5、，測量不準帶來誤差． 三、注意事項 1．平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡．方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點均勻程度判斷小車是否勻速運動，打到木板一個合適的傾角． 2．選點測速：測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的． 3．規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數值． 　某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”設計了如下實驗，他的操作步驟如下： 圖1 (1)按如圖1所示安裝好實驗裝置，其中小車質量M＝0.20 kg ，鉤碼總質量m＝0.05 kg.

6、(2)釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率f＝50 Hz)，打出一條紙帶． (3)他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖2所示．把打下的第一個點記作0，然后依次取若干個計數點，相鄰計數點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數點到0點的距離分別為d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m……，他把鉤碼的重力(當地重力加速度g＝10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功W＝____________J(結果保留三位有效數字，重力加速度g取10 m/s2)，打第

7、5點時小車的動能Ek＝____________(用相關數據前字母列式)，把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek＝0.125 J. 圖2 (4)此次實驗探究的結果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認為產生誤差的原因如下，其中正確的是____________. A．鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多 B．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多 C．釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小 D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因 解析：

8、若用鉤碼的重力作為小車所受的合力，則F合＝mg＝0.5 N，從0點到打第5點時水平位移x＝d5＝0.360 m，所以W＝F合x＝0.5×0.360 J＝0.180 J．打第5點時小車動能Ek＝Mv，v5＝，式中Δt為5個時間間隔，即Δt＝，故Ek＝(d6－d4)2.從該同學的實驗操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當成了小車的合力和實驗前沒有平衡摩擦力．故選項A、B正確．C、D兩個選項中提到的問題不能對實驗結果造成重大影響，故不選C、D． 答案：(3)0.180　　(d6－d4)2　(4)AB (對應學生用書P100) 一、裝置時代化 二、求解

9、智能化 (1)摩擦阻力問題：靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力→自由下落阻力減少→氣墊導軌減少摩擦力． (2)速度的測量方法：勻速運動速度→測量紙帶上各點速度→光電門v＝→速度傳感器直接顯示速度大?。? 三、實驗多樣化 可探究動能定理，可驗證單物體(系統)機械能守恒． 　(2016·全國新課標卷Ⅱ)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能． 圖(a) (1)試驗中涉及下列

10、操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點計時器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是____________(填入代表步驟的序號)． (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果．打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數據，可求出在該紙帶對應的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為____________m/s.比較兩紙帶可知，____________(填“M”或“L”)紙帶對應的試驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大． 圖(b) 解析：(1)打點計時器應先通電后釋放物塊，正確的順序④①③②. (2)物塊脫離彈簧時速度最大，v＝＝ m/s＝1.29 m/s；由動能定理ΔEp＝mv2，根據紙帶知M紙帶獲得的最大速度較大，則彈性勢能較大． 答案：(1)④①③② 　(2)1.29　M 6