2017届高考物理一轮复习专题十二实验与探究考点一力学实验实验五探究动能定理教学案含解析

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1、实验五　探究动能定理基础点1.实验装置图2．实验目的(1)探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。(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。3．实验原理(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W。(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W。(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W。(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，由图象可以确定速度变化与功的关系。4．实验器材小车(前面带小钩)、100～200g砝码、长木板(在两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打

2、点计时器、纸带、学生电源(使用电火花计时器时不用学生电源)、导线、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺。5．实验步骤(1)按如图所示将实验仪器安装好。(2)平衡摩擦力：在长木板的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，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。(3)先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W，将这一组数据记入表格。(4)用2条橡皮筋做实验，实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

3、获得的速度v2，将数据记入表格。(5)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。重难点一、数据处理1．测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是v＝(T为打点计时器打点的时间间隔)。2．记录实验数据：把计算出的速度填入表格中并算出v2的值。3.数据处理：在坐标纸上(如图所示)画出Wv或Wv2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)。4．实验

4、结论：从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。二、误差分析三、注意事项1．平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向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均匀程度判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，纸带上的点应选均匀部分的，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，不必计算出具体数值，而是看是一根橡皮筋的多少倍，简化数据的测

5、量和处理。4．先后顺序：开始实验时，小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再释放小车。5．数据的处理：通过图象处理数据。我们无法直接由一些数据得出规律性的结论，故借助于图象分析，而最容易想到的是W和v的关系，但得到的图象无法下结论，故再作Wv2图象，进而得出结论。6．本实验中物体的初速度为零。四、实验改进1．本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集，比用打点计时器方便快捷且误差较小。2．可以把长木板换成气垫导轨，省略平衡摩擦力的操作步骤，达到简化实验过程的目的。　[考法综述]　本实验属高考相对冷点，但因涉及利用图

6、象法处理实验数据，未来高考可能还会涉及，且可能向原理的创新、方法的拓展方向发展，难度相对较低。复习本实验时应掌握以下几点：1种方法——数据处理方法1种思维——倍数思维，几根橡皮筋就是一根橡皮筋做功的几倍2种操作——打点计时器使用操作方法，平衡摩擦力操作命题法1　实验原理与操作典例1　　如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”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：(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是

7、否做________运动。(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg。请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W＝ΔEk，与理论推导结果一致。(3)实验前已测得托盘的质量为7.7×10－3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________kg(g取9.

8、8m/s2，结果保留至小数点后第三位)。[答案]　(1)匀速直线　(2)0.1115　0.1105(3)0.015[解析]　(1)为保证拉力等于小车受到的合力，需平衡摩擦力，即将长木板左端适当垫高，轻推小车，使小车做匀速直线运动。(2)拉力做的功为W＝FxOF＝0.2N×0.5575m＝0.1115J，F点的瞬时速度为vF＝＝＝1