《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第5課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理課件 魯科

第五課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理1．探究恒力做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系，掌握實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)操作技巧，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法．2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的思路和科學(xué)探究方法．一、實(shí)驗(yàn)原理探究恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系，可通過(guò)改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體動(dòng)能的變化，從而得到恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系．二、實(shí)驗(yàn)器材附有定滑輪的長(zhǎng)木板，薄木塊，小車，細(xì)線，砝碼，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶一套砝碼)，毫米刻度尺、紙帶及復(fù)寫紙等．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車質(zhì)量m，并記錄．2．按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材，不加砝碼，調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行．3．平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到小車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)為止．4．加砝碼(要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量)，把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，取下紙帶并標(biāo)記使用的砝碼質(zhì)量．5．重復(fù)步驟4，打2～3條紙帶．6．選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析數(shù)據(jù)．計(jì)數(shù)點(diǎn)位移s/m功W/J速度v1/m·s－1速度v2/m·s－1動(dòng)能的變化ΔEk/J123457．將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填在下表中，小車質(zhì)量m＝______kg，砝碼質(zhì)量m0＝______kg，細(xì)線拉力F＝m0g＝______N.8.結(jié)論：恒力所做的功跟動(dòng)能變化量之間的關(guān)系是恒力所做的功等于物體動(dòng)能的變化．四、注意事項(xiàng)1．砝碼的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．2．平衡摩擦力時(shí)，不要加砝碼，但應(yīng)連著紙帶且接通電源．3．小車所受的阻力f應(yīng)包括小車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力．4．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先接通電源再放手．五、誤差分析1．實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是細(xì)線對(duì)小車的拉力小于砝碼的總重力．2．平衡摩擦力不徹底或平衡過(guò)了也造成誤差．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．實(shí)驗(yàn)原理和步驟的考查【例1】(2011年福建福州模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的器材探究動(dòng)能定理，他們組裝了一套如圖(甲)所示的裝置，另外他們還找到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)、天平、刻度尺、導(dǎo)線、復(fù)寫線、紙帶、小砂桶和砂子若干．當(dāng)小車連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上小砂桶．(1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：用天平稱量小車的質(zhì)量m0和砂與小砂桶的總質(zhì)量m.讓砂桶帶動(dòng)小車加速運(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，算出這兩點(diǎn)的速度v1與v2.(ⅰ)本實(shí)驗(yàn)裝置圖(準(zhǔn)備放開(kāi)小車時(shí)刻)中有什么缺點(diǎn)或錯(cuò)誤？(ⅱ)要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺哪些重要實(shí)驗(yàn)步驟？(ⅲ)本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為小車所受合外力等于砂和砂桶重力，則應(yīng)控制的實(shí)驗(yàn)條件是什么？(2)在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)操作作正確確的前前提下下，若若挑選選的一一條點(diǎn)點(diǎn)跡清清晰的的紙帶帶如圖圖(乙)所示，，已知知相鄰鄰兩個(gè)個(gè)點(diǎn)間間的時(shí)時(shí)間間間隔為為T，從從A點(diǎn)到到B、C、D、E、F點(diǎn)的的距距離離依依次次為為s1、s2、s3、s4、s5(圖中中未未標(biāo)標(biāo)s3、s4、s5)，則則由由此此可可求求得得紙紙帶帶上上由由B點(diǎn)到到E點(diǎn)所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)過(guò)過(guò)程程中中，，合合外外力力對(duì)對(duì)小小車車所所做做的的功功W＝________；該該小小車車動(dòng)動(dòng)能能改改變變量量的的表表達(dá)達(dá)式式為為ΔEk＝________(結(jié)果果用用題題中中已已知知物物理理量量的的符符號(hào)號(hào)表表示示)；若若滿滿足足________，則則動(dòng)動(dòng)能能定定理理得得證證．．熟練練掌掌握握本本實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的的目目的的和和實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的思思路路，，才才能能正正確確掌掌握握實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的的原原理理和和步步驟驟．．對(duì)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的分分析析處處理理【例2】】某實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)小小組組采采用用如如圖圖(甲)所示示的的裝裝置置探探究究“動(dòng)能能定定理理”，圖圖(甲)中小小車車中中可可放放置置砝砝碼碼，，實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中中，，小小車車碰碰到到制制動(dòng)動(dòng)裝裝置置時(shí)時(shí)，，鉤鉤碼碼尚尚未未到到達(dá)達(dá)地地面面，，打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器工工作作頻頻率率為為50Hz.測(cè)量點(diǎn)s/cmv/(m·s－1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60(1)如圖圖(乙)是鉤鉤碼碼質(zhì)質(zhì)量量為為0.03kg，砝砝碼碼質(zhì)質(zhì)量量為為0.02kg時(shí)得得到到的的一一條條紙紙帶帶，，在在紙紙帶帶上上選選擇擇計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)始始點(diǎn)點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)個(gè)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)點(diǎn)點(diǎn)，，可可獲獲得得各各計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)點(diǎn)點(diǎn)到到O的距距離離s及對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)時(shí)時(shí)刻刻小小車車的的瞬瞬時(shí)時(shí)速速度度v，請(qǐng)請(qǐng)將將C點(diǎn)的的測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果填填在在表表中中的的相相應(yīng)應(yīng)位位置置．．紙帶帶的的測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果(2)在小小車車的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)過(guò)程程中中，，對(duì)對(duì)于于鉤鉤碼碼、、砝砝碼碼和和小小車車組組成成的的系系統(tǒng)統(tǒng)，，__________做正正功功，，__________做負(fù)負(fù)功功．．(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)小小組組根根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)繪繪出出了了圖圖(丙)中的的圖圖線線(其中中Δv2＝v2－v)，根根據(jù)據(jù)圖圖線線可可獲獲得得的的結(jié)結(jié)論論是是___________________________________________________________________________________________________.要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，還需測(cè)量的物理量是摩擦力和__________．答案：(1)5.100.49(2)重力(鉤碼的重重力(3)Δv2∝s(速度的平方的變化與位移成正比)小車的質(zhì)量驗(yàn)證動(dòng)能能定理的的實(shí)驗(yàn)中中，關(guān)鍵鍵是速度度計(jì)算、、質(zhì)量、、位移的的測(cè)量，，圖象法法分析比比較直觀觀、誤差差較小，，是數(shù)據(jù)據(jù)處理的的常用方方法．創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)驗(yàn)【例3】(2011年廣東省省聯(lián)考)測(cè)量滑塊塊在運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)程中中所受的的合外力力是“探究動(dòng)能能定理”實(shí)驗(yàn)要解解決的一一個(gè)重要要問(wèn)題．．為此，，某同學(xué)學(xué)設(shè)計(jì)了了如下實(shí)實(shí)驗(yàn)方案案：A．實(shí)驗(yàn)裝裝置如圖圖(甲)所示，一一端系在在滑塊上上的細(xì)繩繩通過(guò)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸光滑滑的輕質(zhì)質(zhì)滑輪掛掛上鉤碼碼，用墊墊塊將長(zhǎng)長(zhǎng)木板固固定有定定滑輪的的一端墊墊起．調(diào)調(diào)整長(zhǎng)木木板的傾傾角，直直至輕推推滑塊后后，滑塊塊沿長(zhǎng)木木板向下下做勻速速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)；B．保持長(zhǎng)長(zhǎng)木板的的傾角不不變，取取下細(xì)繩繩和鉤碼碼，讓滑滑塊沿長(zhǎng)長(zhǎng)木板向向下做勻勻加速直直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)．請(qǐng)回答下下列問(wèn)題題：(1)滑塊做勻勻速直線線運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器在紙帶帶上所打打出點(diǎn)的的分布應(yīng)應(yīng)該是________；(2)滑塊在勻勻加速下下滑過(guò)程程中所受受的合外外力大小小等于________________________；(3)該同學(xué)在在一條比比較理想想的紙帶帶上，從從點(diǎn)跡清清楚的某某點(diǎn)開(kāi)始始記為O點(diǎn)，順次次選取5個(gè)點(diǎn)，分分別測(cè)量量這5個(gè)點(diǎn)到O之間的距距離，并并計(jì)算出出它們與與O點(diǎn)之間的的速度平平方差：：Δv2(Δv2＝v2－v)，填入下下表：點(diǎn)跡s/cmΔv2/(m/s)20//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23以Δv2為縱坐標(biāo)標(biāo)，以s為橫坐標(biāo)標(biāo)在方格格紙中作作出Δv2s圖象．若若測(cè)出滑滑塊質(zhì)量量為0.2kg，結(jié)合圖圖象可求求得滑塊塊所受合合外力的的大小為為_(kāi)_______N.答案：(1)間距均勻勻(或等間距距)(2)鉤碼的重重力大小小(3)0.25考點(diǎn)：【例題】(基礎(chǔ)題)(2011年陜西模擬)某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、滑塊、細(xì)砂．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小砂桶時(shí)，釋放小砂桶，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：(1)你認(rèn)為還還需要的的實(shí)驗(yàn)器器材有___________________________________________．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為為了保證證滑塊受受到的合合力與砂砂和砂桶桶的總重重力大小小基本相相等，砂砂和砂桶桶的總質(zhì)質(zhì)量應(yīng)滿滿足的實(shí)實(shí)驗(yàn)條件件是________，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)首首先要要做的的步驟驟是____________________________．(3)在(2)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，，某同同學(xué)用用天平平稱量量滑塊塊的質(zhì)質(zhì)量為為M.往砂桶桶中裝裝入適適量的的細(xì)砂砂，用用天平平稱出出此時(shí)時(shí)砂和和砂桶桶的總總質(zhì)量量為m.【測(cè)控導(dǎo)導(dǎo)航】考點(diǎn)題號(hào)1.實(shí)驗(yàn)器材12.實(shí)驗(yàn)原理2、33.數(shù)據(jù)處理41.在探究恒力力做功與物物體的動(dòng)能能改變量的的關(guān)系的實(shí)實(shí)驗(yàn)中備有有下列器材材：A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器；B.天平；C.秒表；D．低壓交流流電源；E.電池；F.紙帶；G.細(xì)線、砝H．薄木板．(1)其中多余的器材是________(填字母代號(hào))，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________________________．解析：(1)計(jì)算小車的速度是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶，故不需秒表，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，故不需電池，紙帶上的數(shù)據(jù)需用刻度尺測(cè)量，故缺刻度尺．(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是測(cè)時(shí)間的工具，天平是測(cè)質(zhì)量的工具．答案：(1)C、E刻度尺(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平2．(1)在“探究恒力做做功與動(dòng)能能改變的關(guān)關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某某同學(xué)采用用如圖(甲)所示的裝置置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，他想用用鉤碼的重重力表示小小車受到的的合外力，，為了減小小這種做法法帶來(lái)的實(shí)實(shí)驗(yàn)誤差，，你認(rèn)為在在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)應(yīng)該采取的的兩項(xiàng)必要要措施是：：a．_______________________________________________________________________.b．_______________________________________________________________________.(2)如圖(乙)所示是某次次實(shí)驗(yàn)中得得到的一條條紙帶，其其中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間間的時(shí)間間隔隔為T，距離如圖(乙)所示．則打C點(diǎn)時(shí)小車的速速度表達(dá)式為為(用題中所給物物理量表示)__________；要驗(yàn)證合外外力的功與動(dòng)動(dòng)能變化間的的關(guān)系，除位位移、速度外外，還要測(cè)出出的物理量有有______________________________________．3．為了探究恒恒力作用時(shí)的的動(dòng)能定理，，某同學(xué)做了了如下實(shí)驗(yàn)，，他讓滑塊在在某一水平面面上滑行，利利用速度采集集器獲取其初初速度v，并測(cè)量出不不同初速度的的最大滑行距距離s，得到下表所所示幾組數(shù)據(jù)據(jù)：數(shù)據(jù)組123456v/(m·s－1)00.160.190.240.300.49s/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同學(xué)根據(jù)表表中數(shù)據(jù)，作作出sv圖象如圖(甲)所示．觀察該該圖象，該同同學(xué)作出如下下推理：根據(jù)據(jù)sv圖象大致是一一條拋物線，，可以猜想，，s可能與v2成正比．請(qǐng)?jiān)谠趫D(乙)所示坐標(biāo)紙上上選擇適當(dāng)?shù)牡淖鴺?biāo)軸作出出圖線驗(yàn)證該該同學(xué)的猜想想．(2)根據(jù)你所作的的圖象，你認(rèn)認(rèn)為滑塊滑行行的最大距離離s與滑塊初速度度平方v2的關(guān)系是____________________．4．某同學(xué)在“探究動(dòng)能定理理”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)設(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的裝