2024高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律实验五探究动能定理学案.docVIP

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试验五探究动能定理

一、试验目的

通过试验探究外力做功与物体速度变更的关系。

二、试验原理

探究功与速度变更的关系，可用如图所示的装置进行试验。通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次试验中小车的末速度v，最终通过数据分析得出功与速度变更的关系。

三、试验器材

橡皮筋、小车(前面带小钩)、长木板、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、铁钉等。

四、试验过程

1．垫高长木板的一端，平衡摩擦力。

2．拉伸的橡皮筋对小车做功

(1)用1条橡皮筋拉小车——做功W0；

(2)用2条橡皮筋拉小车——做功2W0；

(3)用3条橡皮筋拉小车——做功3W0。

3．测出每次做功后小车获得的速度v。

4．利用各次试验测得的v和W数据绘制W－v、W－v2、W－v3、…图象，直到明确得出W和v的关系。

五、试验结论

在误差允许的范围内，外力做的功与物体速度的平方成正比，即W∝v2。

六、误差分析

1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功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也会造成误差。

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。

七、留意事项

1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面对下的分力与摩擦力平衡。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匀速运动，从而找到木板一个合适的倾角。

2．测小车的速度时，应选纸带上的点匀称分布的部分。

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，不必计算出详细数值。

4．小车的质量应大一些，使纸带上打的点多一些。

热点一试验原理和试验操作

某学习小组做“探究合力的功和物体速度变更的关系”的试验，图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……试验时，使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由打点计时器所打的纸带测出。

(1)除了图中已有的试验器材外，还须要导线、开关、____________(填测量工具)和____________(选填“沟通”或“直流”)电源。

(2)试验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是____________。

A．放开小车，能够自由下滑即可

B．放开小车，能够匀速下滑即可

C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可

D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可

(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________。

A．橡皮筋处于原长状态

B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉的连线处

D．小车已过两个铁钉的连线

(4)在正确操作状况下，打在纸带上的点并不都是匀称的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的__________部分进行测量(依据下面的纸带回答)。

[解析](1)为测量小车获得的速度，必需用刻度尺来测量纸带上点和点之间的距离；打点计时器必需运用沟通电源。

(2)平衡摩擦力时，也要平衡掉纸带与限位孔之间的摩擦力。依据平衡状态的特点，拖着纸带的小车做匀速运动时即平衡掉了摩擦力。

(3)若木板水平放置，则未平衡摩擦力。小车速度最大时，也就是加速度为零的时刻，即橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的摩擦力的时刻，此时橡皮筋处于伸长状态，小车还未到两个铁钉的连线处，B正确。

(4)应当选用纸带上小车做匀速运动部分进行测量，此时小车的速度最大，即GK部分。

[答案](1)刻度尺沟通(2)D(3)B(4)GK

【对点练1】某同学把附有滑轮的长木板平放在试验桌上，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更的关系。此外还打算了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的试验装置如图所示。

(1)若要完成该试验，必需的试验器材还有________________________________。

(2)试验起先时，他先调整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________(填字母代号)。

A．避开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楚

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，发觉小车运动过快，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，请你利用本试验的器材提