2025版高考物理一轮复习第5章实验5探究动能定理教学案新人教版.docVIP

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试验五探究动能定理

1．试验目的

(1)探究外力对物体做的功与物体速度变更的关系。

(2)通过试验数据分析，总结出外力对物体做的功与物体速度的二次方成正比关系。

2．试验原理

(1)不是干脆测量橡皮筋对小车做的功，而是通过变更橡皮筋条数确定橡皮筋对小车做的功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或W-v2图象。分析图象，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。

3．试验器材

小车(前面带小钩)、100g～200g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(运用电火花计时器不用学生电源)、5～6条规格相同的橡皮筋、刻度尺。

4．试验步骤

(1)按原理图将仪器安装好。

(2)平衡摩擦力：在长木板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，纸带打出的点间距匀称，即小车能匀速运动为止。

(3)先用1条橡皮筋做试验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筯对小车做的功为W，将这一组数据记入表格。

(4)用2条橡皮筋做试验，试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2W，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。

(5)用3条、4条…橡皮筋做试验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。

5．留意事项

(1)平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面对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匀称程度推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，纸带上的点应选匀称部分的，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，不必计算出详细数值。

(4)先后依次：起先试验时，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。

考点一|试验原理与操作

本试验原理与操作主要有三个环节

(1)平衡摩擦力

本试验要测量合力对小车做的功，通过平衡摩擦力，使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功。

(2)功的测量

本试验没有干脆测量功的数值，通过变更橡皮筋条数变更弹力做功，为保证橡皮筋对小车做的功与橡皮筋的条数成正比，必需使小车从同一位置由静止释放，使每次橡皮筋的伸长、小车的位移相同。

(3)小车获得的速度

本试验要测量的速度是橡皮筋做功结束时的速度，即小车做匀速运动的速度，应选用纸带上打点匀称的部分。

eq\o([考点对练])

1．如图所示，用橡皮筋拉动小车的装置探究做功与物体速度变更的关系，回答下面问题：

(1)长木板略微倾斜的目的是______________________，对倾斜角度的要求是：小车无橡皮筋拉时恰能在木板上____________；试验时，小车每次要被拉到________(选填“不同”或“同一”)位置松手；变更橡皮筋弹力做功的方法是靠增加系在小车上的____________。

(2)如图所示是某次操作正确的状况下，在频率为50Hz的电源下打点计时器记录的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________(选填“A—F”或“F－I”)部分进行测量，速度大小为________m/s。

(3)用图象法探究做功与物体速度变更的关系：分别试着画出W与v、W与v2、W与v3等之间关系的图象，有的是直线关系，有的是曲线关系，应找出图象是________(选填“直线”或“曲线”)的那一组，从而确定功与速度的关系。

解析：(1)试验中为了克服摩擦力的影响，要将放置打点计时器的一端适当垫高，使重力沿平行木板方向的分力与小车受到的摩擦力相抵消。试验时，通过变更橡皮筋的条数，来变更对小车的做功值，为了使橡皮筋对小车做的功与其条数成正比，应将小车每次拉到同一位置由静止释放。

(2)小车的速度应为橡皮筋对小车作用完毕时小车的速度，此时小车做匀速直线运动，故应选F－I段。速度大小v＝eq\f(1.52×10－2,0.02)m/s＝0.76m/s。

(3)图象是直线才能直观地推断规律。

答案：(1)用重力沿斜面对下的分力平衡摩擦力匀速下滑同一橡皮筋的条数(2)F－I0.76(3)直线

2．某试验小组用如图甲所示的试验装置和试验器材做“探究动能定理”试验，在试验中，该小组同学把沙和沙桶的总重力作为小车受到的合外力。

甲

(1)为了使试验结果的误差尽量小，在试验操作中，