世纪金榜·2016高考物理一轮配套：实验05-探究动能定理教程.ppt

实验五　 探究动能定理;实验目的和器材;实验原理;【实验过程】 一、实验步骤 1.按原理图将仪器安装好。 2.平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板,反复移动木板的位置,直至小车上不挂橡皮筋时,轻推小车,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运动为止。;3.先用1条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1,设此时橡皮筋对小车做的功为W,将这一组数据记入表格。 4.用2条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同,这时橡皮筋对小车做的功为2 W,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格。 5.用3条、4条……橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格。;二、数据处理 1.测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做 的功和小车速度的关系,需要测量弹力做功结束时小车的速度,即小车 做匀速运动的速度,应在纸带上测量的物理量：A1、A2间的距离x,小 车速度的表达式是v= (T为打点计时器打点的时间间隔)。;2.记录实验数据：把计算出的速度填入表格中并算出v2的值。;3.数据处理：在坐标纸上画出W-v或W-v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)。 4.实验结论：从图像分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。;【误差分析】;【注意事项】 1.平衡摩擦力：将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法：使小车连着纸带并接通电源,轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动,找到长木板的一个合适的倾角。 2.选点测速：测小车的速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选小车做匀速运动时的部分。;3.橡皮筋的选择：橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值。 4.先后顺序：开始实验时,小车应靠近打点计时器,并且要先接通电源再释放小车。 5.小车的选择：小车质量应适当大一些,使纸带上打的点多一些。;【实验改进】 1.本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集,比用打点计时器方便快捷且误差较小。 2.可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作步骤,达到简化实验过程的目的。;热??1 对实验原理的考查 【例证1】(2014·天津高考)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。;(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些　。 (2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个　　　　(填字母代号)。 A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力;(3)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法：　 。;(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的　　　　(填字母代号)。 A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力;【解题探究】 (1)本实验验证表达式是_____________。 (2)平衡摩擦力的目的是什么? 提示：让细绳的拉力充当小车所受合外力。;(3)系统加速运动时,绳上的拉力_____钩码重力。 【解析】(1)要定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系,也就是验 证mgx= Mv2,所以此实验需要测量钩码的质量、小车的质量和位移, 故还需要刻度尺和天平。;(2)分析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力,故D正确。 (3)纸带上打出的点少,说明小车的加速度过大,故可知减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝码)。;(4)在此实验中,根据牛顿第二定律可知,钩码的重力大于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于小车动能增量;如果实验未平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量,故选项C、D正确。 答案：(1)刻度尺和天平　(2)D (3)减小钩码质量或增加小车质量　(4)C、D;热点2 对实验数据处理和误差分析的考查 【