2024高考物理大一轮复习实验五探究动能定理学案无答案新人教版.docxVIP

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试验五探究动能定理

一、试验目的

探究外力对物体做功与物体的关系,通过试验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系.?

试验方案一探究恒力做功与速度变更

1.试验原理

重物通过滑轮牵引小车,当小车的质量比重物的质量大得多且摩擦力忽视不计时,可以把重物所受的当作小车受到的牵引力.如图S5-1所示.?

图S5-1

变更重物的质量或者变更小车运动的,也就变更了牵引力做的功,从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系.?

2.试验器材

小车、一端带滑轮的长木板、砝码、钩码、、打点计时器、纸带、等.?

3.试验步骤

(1)垫高木板不带滑轮的一端,.?

(2)在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线绕过滑轮连接小车和钩码.

(3)将小车停在打点计时器旁边,先接通电源,再释放小车,关闭打点计时器电源.

(4)变更钩码的数量,更换纸带重复进行操作.

4.留意事项

(1)试验前必需首先平衡摩擦力.

(2)必需保证所悬挂钩码的重力远小于小车的重力,这时钩码的重力才近似等于小车所受的合外力.

5.数据处理

(1)小车受到的合外力F:大小近似等于所挂钩码的重力mg,故用天平测出钩码的质量m,可得F≈mg.

(2)通过纸带测小车的位移l.

(3)求出合力对小车做的功W=Fl=mgl.

(4)通过纸带求出对应位移l时,小车获得的速度v=xn

6.结论

探讨W与v的关系,发觉合力对小车做的功W与小车速度的平方成正比,即满足W∝v2.

试验方案二探究变力做功与速度变更

1.试验原理(如图S5-2所示)

图S5-2

(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功为W.

(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功应为.?

(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离x——做功应为.?

(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,由图像可以确定功与速度变更的关系.

2.试验器材

、小车、木板、、纸带、、铁钉等.?

3.试验步骤

(1)垫高木板的一端,平衡.?

(2)拉伸的橡皮筋对小车做功:

①用一条橡皮筋拉小车——做功为W.

②用两条橡皮筋拉小车——做功为2W.

③用三条橡皮筋拉小车——做功为3W.

(3)测出每次做功后小车获得的.?

(4)分别用各次试验测得的v和W绘制W-v或W-v2、W-v3……图像,直到明确得出W和v的关系.

4.试验留意事项

(1)将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面对下的分力与平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的匀称程度推断小车是否做运动,找到长木板的一个合适的倾角.?

(2)测小车速度时,应选纸带上点迹匀称的部分,也就是选小车做运动的部分.?

(3)橡皮筋应选规格相同的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出详细数值.

(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.

5.试验探究的技巧与方法

(1)不干脆计算W的数值,而只是看第2次、第3次……试验中的W是第1次的多少倍,简化数据的测量和处理.

(2)作W-v图像,或W-v2、W-v3图像,直到作出的图像是一条倾斜的直线.

6.试验结论

物体速度v与外力做功W间的关系:W与v2成正比.

热点一试验原理与试验操作

例1某试验小组用如图S5-3所示的试验装置和试验器材做“探究做功与物体速度变更的关系”试验.在试验中,该小组同学把沙和沙桶的总重力当作小车受到的合外力.

图S5-3

(1)为了保证明验结果的误差尽量小,在试验操作中,下面的做法必要的是(填选项前的字母).?

A.试验前要对装置进行平衡摩擦力的操作

B.试验操作时要先释放小车,后接通电源

C.在利用纸带进行数据处理时,所选的两个探讨点离得越近越好

D.在试验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量

(2)除试验装置中的仪器外,还须要的测量仪器有.?

(3)图S5-4为试验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变更的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.图中已经标明白要测量的物理量,另外,小车的质量为M,沙和沙桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来:.?

图S5-4

变式题某学习小组做“探究做功与物体速度变更的关系”试验的装置如图S5-5所示,图中小车在一条橡皮筋作用下弹出,弹出后沿木板滑行,橡皮筋对小车做的功记为W.用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……试验(每次试验中橡皮筋伸长的长度都保持一样),每次试验中小车获得的速度依据打点计时器打在纸带上的点进行计算.

图S5-5