【创新大课堂】2017届新课标高考物理一轮课件：5实验5探究动能定理.ppt

[基础梳理] 一、实验目的 (1)探究外力对物体做功与物体速度的关系． (2)通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系． 二、实验原理 (1)不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W…. (2)由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出．这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据． (3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出W－v曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系． 三、实验器材 小车(前面带小钩)、100 g～200 g砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺． 四、实验步骤 (1)按如图所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力． (3)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，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格． (4)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． 五、注意事项 (1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角． (2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的． (3)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)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些． 六、误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W，与橡皮筋的条数不成正比． (2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大． (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差． (2)实验数据记录： (3)实验数据处理及分析： ①观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功成倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何变化规律． ②图象法：在坐标纸上(如图所示)画出W－v或W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)． 2．该实验为什么必须平衡摩擦力？ 提示：平衡摩擦力就是让重力沿斜面方向的分力与摩擦力相等，以保证小车所受合外力为橡皮筋的拉力，而使合外力的功与橡皮筋的条数成正比，若不平衡摩擦力，则合外力包含摩擦力，合外力的功与橡皮筋条数不成正比． 3．为什么处理纸带时，必须求匀速阶段的速度？ 提示：橡皮筋恢复原长时，做功结束，小车应做匀速运动，测量匀速阶段的速度，也就是橡皮筋刚做完功时的末速度． 考向一　对实验原理，器材及操作的考查 典例1　(2014·天津理综，9(2))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． 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 (3)纸带上点数较少说明小车运动过快，加速度较大，根据F＝ma，若减小加速度，可采取增大小车质量的方法，即在小车上加适量的砝码(或钩码)． (4)如果未完全平衡掉摩擦力，在运动中可能需要克服摩擦力做功，会出现拉力做功大于小车动能增加量的情况，C正确．将钩码重力当作拉力计算出的功，应等于小车和钩码共同的动能增量，大于小车动能增量从动力学的角度，因为钩码加速下落，对小车的拉力小于自身重力，D正确． [答案]　(1)刻度尺、天平(包括砝码)　(2)D　(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)　(4)CD 考向二　实验数据处理 典例2　(2013·四川理综)如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定理关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验： (2)连接细绳及托