高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）版課件第五章機(jī)械能實(shí)驗(yàn)四

實(shí)驗(yàn)四探究動(dòng)能定理

誤差分析1.誤差的主要來源是橡皮筋的長(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.沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(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)帶來誤差。

注意事項(xiàng)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(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)，找到木板一個(gè)合適的傾角。2.選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。3.橡皮筋的選擇：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，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。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條如圖乙所示的紙帶，求小車獲得的速度應(yīng)選________(填“AB”或“CD”)段來計(jì)算。圖1(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的有________。A.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加B.通過改變小車質(zhì)量可以改變橡皮筋對(duì)小車做的功C.每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度必需保持一致D.先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(3)在該實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，紙帶足夠長(zhǎng)，點(diǎn)跡清晰的紙帶上并沒有出現(xiàn)一段等間距的點(diǎn)，造成這種情況的原因可能是____________________________________________________________________________________。(寫出一條即可)解析

(1)應(yīng)取小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)算小車的速度，選CD段計(jì)算。(2)橡皮筋的條數(shù)與做功多少成正比，選項(xiàng)A正確；橡皮筋做功多少由橡皮筋決定，與小車質(zhì)量無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；要保證橡皮筋的勢(shì)能成倍增加，每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸長(zhǎng)度應(yīng)相同，選項(xiàng)C正確；先接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后釋放小車，選項(xiàng)D正確。(3)若沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力過度，小車不勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上不會(huì)出現(xiàn)等間距的點(diǎn)。答案

(1)CD

(2)ACD

(3)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力過度(或木板的傾角過大或過小)熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與分析【例2】

(2017·江蘇單科，10)利用如圖2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電。圖2(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________。(2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖3所示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1＝________m/s。圖3W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.00請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出ΔEk－W圖象。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F＝________N。(3)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上描點(diǎn)、連線如圖所示。答案(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228

(3)見解析(4)0.093熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

用拉力傳感器測(cè)量拉力，用速度傳感器測(cè)量速度，用光電門計(jì)算速度。2.實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新 (1)利用自由落體運(yùn)動(dòng)探究功和動(dòng)能的關(guān)系。 (2)研究小車以不同的初速度沿粗糙水平面滑動(dòng)的距離，得出小車的初動(dòng)能大小與克服摩擦力做功的情況，也可探究動(dòng)能定理。 (3)讓小球從斜面上某高處滾下，然后做平拋運(yùn)動(dòng)等?！纠?】

(2017·江蘇省鹽城市高三第三次模擬考試)某同學(xué)利用如圖4所示的氣墊導(dǎo)軌裝置探究動(dòng)能定理。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了光電門，滑塊上固定寬度為D的遮光條，用細(xì)線繞過定滑輪將質(zhì)量為M的滑塊(含遮光條)與重物相連，細(xì)線與導(dǎo)軌平行。實(shí)驗(yàn)中把重物的重力當(dāng)做滑塊受到的牽引力，每次滑塊都從A處由靜止釋放，此處遮光條到光電門間距離為L(zhǎng)。重物的質(zhì)量用m表示，遮光條通過光電門的時(shí)間用t表示。(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，其目的是_______________________________。(2)實(shí)驗(yàn)中把重物的重力當(dāng)做滑塊受到的牽引力，需滿足的條件是__________________________________________________________________。圖4(3)實(shí)驗(yàn)中保持L不變，通過改變________________來改變牽引力做的功。(4)在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，四組同學(xué)建立下列四種坐標(biāo)系，正確的是______________。解析

(1)氣墊導(dǎo)軌無摩擦力作用，要使滑塊重力不做功，應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使之水平。(2)重物與滑塊的加速度大小相等，假設(shè)細(xì)繩的作用力為T，則有mg－T＝ma，T＝Ma，聯(lián)立兩式有mg＝(M＋m)a，若要把重物的重力當(dāng)做滑塊受到的牽引力，則應(yīng)該有mg＝Ma，所以需滿足的條件是重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M。(3)實(shí)驗(yàn)中把重物的重力當(dāng)做滑塊受到的牽引力，則牽引力做的功為W＝mgL，保持L不變，則應(yīng)通過改變重物的質(zhì)量m來改變牽引力做的功。答案

(1)使滑塊重力不做功(2)重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M(3)重物的質(zhì)量m(4)C(2017·江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)高三第三次模擬考試)圖5是小明探究橡皮筋彈力做的功W與小車動(dòng)能變化ΔEk間的關(guān)系的裝置圖，長(zhǎng)木板放在水平桌面上，橡皮筋的兩端分別與小車和擋板相連。實(shí)驗(yàn)中，通過增減橡皮筋的根數(shù)來改變彈力所做的功。圖5圖6圖7(1)下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先釋放小車，然后接通電源B.增加橡皮筋根數(shù)時(shí)，應(yīng)選取相同的橡皮筋C.每次應(yīng)將小車?yán)较嗤奈恢糜伸o止釋放D.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先平衡小車在木板上所受的摩擦力(2)圖6是某次實(shí)驗(yàn)中的一條紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間T＝0.02s，為得到本次實(shí)驗(yàn)小車動(dòng)能的變化，你求得的小車速度v＝________m/s。(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的W－ΔEk圖象如圖7所示，小明認(rèn)為由圖象能得出“橡皮筋彈力做的功等于小車動(dòng)能變化”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，你同意嗎？________(填“同意”或“不同意”)。你的理由是_______________________________________________。解析

(1)本實(shí)驗(yàn)通過改變橡皮筋的根數(shù)來改變橡皮筋所做的功，設(shè)一根橡皮筋所做的功為W0，則n根相同的橡皮筋所做的功為W＝nW0，選項(xiàng)B正確；為使每次每根橡皮筋所做的功相同，每次都應(yīng)將小車?yán)较嗤?/p>