高中物理探究動能定理課件

探究動能定理實(shí)驗(yàn)方案一借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系由鉤碼通過滑輪牽引小車，當(dāng)小車的質(zhì)量比鉤碼質(zhì)量大得多時(shí)，可以把鉤碼所受的重力當(dāng)作小車受到的牽引力．1.實(shí)驗(yàn)原理：

改變鉤碼的質(zhì)量或者改變小車運(yùn)動的距離，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系．2.實(shí)驗(yàn)過程(1)按照原理圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材．(2)平衡摩擦力：將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長木板的一端墊高，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車后端，不掛(填“不掛”或“掛上”)鉤碼，接通電源，輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)為止．(3)在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼．(4)將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，再釋放小車，小車運(yùn)動一段時(shí)間后，關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源．(5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)(4)的操作．3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)選取點(diǎn)跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，并依次標(biāo)上0、1、2、3….(2)測出0到點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…的距離，即對應(yīng)的小車的位移x1、x2、x3…，利用公式vn＝，求出點(diǎn)1、點(diǎn)2、點(diǎn)3…對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3….(3)確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G，利用Wn＝Gxn，分別求出小車的位移為x1、x2、x3…時(shí)牽引力所做的功W1、W2、W3….(4)先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，或作W－v草圖，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是W∝v2(或其他)，然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論．4．注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力時(shí)，不掛鉤碼，小車后面要固定紙帶，且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，輕推小車后，小車能做勻速直線運(yùn)動．(2)為保證鉤碼的重力近似等于小車受到的牽引力，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．(3)計(jì)算牽引力做功時(shí)，可以不必算出具體數(shù)值，只用位移的數(shù)據(jù)與符號G的乘積表示即可．實(shí)驗(yàn)方案二借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系1．實(shí)驗(yàn)原理(1)不直接測量對小車做的功，用改變橡皮筋的條數(shù)確定對小車做的功為W0、2W0、3W0…(2)作出W－v、W－v2圖像，分析圖像，尋求橡皮筋彈力對小車做的功與小車獲得速度的關(guān)系．2．實(shí)驗(yàn)過程：(1)按圖2組裝好實(shí)驗(yàn)器材，由于小車在運(yùn)動中會受到阻力，使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦力．(2)先用一條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉伸一定長度，理順紙帶，接通電源，放開小車．(3)換用紙帶，改用2條、3條…同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中都要將小車從同一位置釋放．(4)由紙帶算出小車獲得的速度，把第1次實(shí)驗(yàn)獲得的速度記為v1，第2次、第3次…記為v2、v3….3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)測量小車的速度：為探究橡皮筋彈力做功和小車速度變化的關(guān)系，需要測量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動的速度，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶可求得．(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析：①當(dāng)相同橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時(shí)，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律．②在坐標(biāo)紙上畫出W－v或W－v2圖線(“W”以一條橡皮筋做的功為單位)．(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖像可知做功與物體速度變化的關(guān)系為：W∝v2.4．注意事項(xiàng)(1)為了使橡皮筋對小車的拉力等于其合力，首先應(yīng)平衡摩擦力．(2)測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選點(diǎn)跡均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動的部分．(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的．力對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．例1某學(xué)習(xí)小組做“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)，圖3甲中小車是在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出．(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、__________(填測量工具)和__________(選填“交流”或“直流”)電源．刻度尺交流(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是________．A．放開小車，能夠自由下滑即可B．放開小車，能夠勻速下滑即可C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是________．A．橡皮筋處于原長狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線DB(4)下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是________．A．長木板上有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端要適當(dāng)墊高，以平衡小車運(yùn)動過程中受到的摩擦力B．實(shí)驗(yàn)時(shí)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體值C．實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要完全相同D．應(yīng)先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出AD(5)在正確操作的情況下，該小組某次所打的紙帶如圖乙所示．為了測量橡皮筋做功后小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶上的________(填“AB”“BC”或“AC”)段進(jìn)行測量；若使用的交流電的頻率為50Hz，則小車最終獲得的速度是________m/s.BC0.65例2.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材做“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中，該小組同學(xué)把沙和沙桶的總重力當(dāng)作小車受到的合外力．(1)為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡量小，在實(shí)驗(yàn)操作中，下列做法必要的是________．A．實(shí)驗(yàn)前要對裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作B．實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要先釋放小車，后接通電源C．在利用紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所選的兩個(gè)研究點(diǎn)離得越近越好D．在實(shí)驗(yàn)過程中要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量AD(2)除實(shí)驗(yàn)裝置中的儀器外，還需要的測量儀器有________、________.(3)如圖5為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，現(xiàn)選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來探究功與速度變化的關(guān)系．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重力加速度為g.圖中已經(jīng)標(biāo)明了要測量的物理量，另外，小車的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m.請你把要探究的結(jié)果用題中給出的字母表達(dá)出來：天平刻度尺1．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖6所示的裝置“探究動能定理”，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做________；A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．是為了增大小車下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動.(2)平衡摩擦力時(shí)，小車________(填“要”或“不要”)掛紙帶；實(shí)驗(yàn)中通過改變橡皮筋的________(填“長度”或“條數(shù)”)改變功的值．CD要條數(shù)(3)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…合并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫牛训?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對小車做的功記為2W1……橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測出．根據(jù)第四次的紙帶(如圖7所示)求得小車獲得的速度為________m/s.2.00(4)若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的W－v圖像如圖所示，根據(jù)圖線形狀，可知對W與v的關(guān)系描述符合實(shí)際的是圖________．C例3某實(shí)驗(yàn)小組利用圖8所示裝置進(jìn)行“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)，小車上裝有遮光片，與光電門相連接的計(jì)時(shí)器能測出小車通過光電門時(shí)遮光片的遮光時(shí)間t，實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用游標(biāo)卡尺測出小車上的遮光片的寬度d，用彈簧測力計(jì)測出所需掛的鉤碼的重力FB．掛上鉤碼，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運(yùn)動，通過兩個(gè)光電門時(shí)兩個(gè)遮光時(shí)間相等.C．取下輕繩和鉤碼，保持調(diào)節(jié)好的長木板傾角不變，讓小車從長木板頂端靜止下滑，記錄小車通過光電門2時(shí)的遮光時(shí)間t2D．改變光電門2的位置，重新讓小車從長木板同一位置靜止下滑，重復(fù)步驟C回答下列問題：(1)對于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．A．長木板表面粗糙對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，應(yīng)該換用光滑的木板B．該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力作為小車的合外力，應(yīng)滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．該實(shí)驗(yàn)要用鉤碼的重力作為小車的合外力，但不需要滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)若要求得小車在兩光電門間運(yùn)動的過程中合外力做的功，還需測量兩光電門間的距離l，則小車合外力做功的表達(dá)式是W＝________；小車在光電門2位置的速度表達(dá)式是v2＝________.C(3)以v22為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v22－W圖像，其圖線是一條不過原點(diǎn)的直線，從圖像中可得縱截距為a，斜率為b，可得小車在光電門1位置的動能為________，小車的質(zhì)量為________．2．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖9甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測力計(jì)，P為小桶(內(nèi)有沙子)，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，不計(jì)繩與滑輪的摩擦，實(shí)驗(yàn)時(shí)，把長木板不帶滑輪的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，以平衡摩擦力，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為零點(diǎn)，順次選取一系列點(diǎn)，分別測量這些點(diǎn)到零點(diǎn)之間的距離x，計(jì)算出它們與零點(diǎn)之間的速度平