高考物理一轮复习粤教版教师用书第五章机械能实验五.doc

实验五探究外力做功与物体动能变化的关系

误差分析

1.偶然误差：测量长度时会带来误差。

减小误差的办法：(1)测距离时都应从第一个计数点0量起；(2)多测几次取平均值。

2.系统误差：实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻力)做功，故动能的增加量ΔEk必定稍小于重力做的功WG。

注意事项

1.为减小误差，应重复多次实验，从中挑选出打点清晰的一条纸带进行测量。

2.应尽可能减小各种阻力的影响，可采取如下措施：

(1)应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。

(2)打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖直，以减小纸带所受的摩擦力。

(3)释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的摩擦。

3.实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下落。

4.各点的速度不能用v＝gt来求解。

热点一教材原型实验

【例1】在利用打点计时器“探究外力做功与动能变化的关系”实验中，如果纸带上前面几个点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图1所示，取O点为计时起点，各点的间距已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为50Hz，重物的质量为m。(g取9.8m/s2)

图1

(1)打A点时，重物下落速度为vA＝________，重物动能EkA＝________。

(2)打F点时，重物下落速度为vF＝________，重物动能EkF＝________。

(3)打点计时器自打出A点开始到打出F点，重物重力做功为________，动能的增加量为________。

(4)根据纸带上提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出A点到打出F点的过程中，得到的结论是________________________________________。

解析(1)vA＝eq\f(OB,2T)＝eq\f(（2.40＋2.79）×10－2,2×0.02)m/s≈1.30m/s

EkA＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)m×1.302J≈0.85mJ。

(2)vF＝eq\f(EG,2T)＝eq\f(（4.37＋4.76）×10－2,2×0.02)m/s≈2.28m/s

EkF＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,F)＝eq\f(1,2)m×2.282J≈2.60mJ。

(3)WG＝mghAF＝m×9.8×(2.79＋3.19＋3.58＋3.97＋4.37)×10－2J≈1.75mJ。

ΔEk＝EkF－EkA＝2.60mJ－0.85mJ＝1.75mJ

(4)因为在实验误差允许范围内WG＝ΔEk，所以重力对物体做的功等于物体动能的变化。

答案(1)1.30m/s0.85mJ(2)2.28m/s2.60mJ

(3)1.75mJ1.75mJ(4)在实验误差允许的范围内ΔEk＝WG，即重力对物体做的功等于物体动能的变化

变式训练1在“探究外力做功与物体的动能变化的关系”的实验中备有下列器材：

A.打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板。

(1)其中多余的器材是________；缺少的器材是____________________________________________________________________。

(2)测量时间的工具是________________；测量质量的工具是________________。

(3)如图2所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已用字母在图中标出，打点计时器的打点周期为T。请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价。

图2

解析(1)计算小车的速度是利用打上点的纸带，故不需要秒表；打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是C、E；测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺。

(2)测量时间的工具是打点计时器；测量质量的工具是天平。

(3)小车从A运动到B的过程中，恒力做的功为WAB＝FsAB，物体动能的增量为EkB－EkA＝eq\f(1,2)m(eq\f(sB,2T))2－eq\f(1,2)m(eq\f(sA,2T))2＝eq\f(1,2)meq\f(seq\o\al(2,B)－seq\o\al(2,A),4T2)，只要验证FsAB＝eq\f(1,2)meq\f(seq\o\al(2,B)－seq\o\al(2,A),4T2)即可。

答案(1)C、E