（新课标）高考物理一轮总复习实验五探究动能定理教案

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1、实验五　探究动能定理[实验目的]1．探究外力对物体做功与物体速度的关系．2．会用图象法处理实验数据，通过对实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的关系．[实验原理]1．采用如图所示装置，让小车在橡皮筋作用下弹出，使小车获得速度后沿木板匀速滑行．当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为W，则用两条、三条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放时，实验中橡皮筋对小车做的功就是2W、3W……2．由于橡皮筋每次实验做的功使小车获得的速度可以由打点计时器打出的纸带得到，当得

2、出若干组功和速度的数据后，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，分别以小车获得的速度v、v2……为横坐标，以第1次实验时的功W为单位，用描点法分别作出W－v、W－v2……曲线，分析曲线，得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系．[实验器材]小车(前面带小钩)、长木板(一端适当的位置钉一个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．[实验步骤]1．按实验原理图中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

3、板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止．3．分别用1条、2条、3条……相同的橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同．这时橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……标记好每次实验得到的纸带．[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，测速度时，应选纸带上的点均匀的部分，应在纸带上测量的物理量是：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是v＝(T为打点计时

4、器打点的时间间隔)，把实验中得到的纸带分别用同样的方法处理得到小车的速度，并计算速度的二次方，将实验数据记录在下列表格中．橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度的二次方v2/(m2·s－2)1234562.实验数据的分析在坐标纸上画出W－v和W－v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)．3．实验结论由图象可知功与物体速度变化的关系为W∝v2.[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(倾角小)或平衡摩擦力

5、过度(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，测量不准确带来误差．[注意事项]1．平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，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，找到木板一个合适的倾角．2．测小车速度时，应选纸带上点距均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点．3．橡皮筋应选规格一样的，且每次拉伸长度一样．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．[实验改进]1．本实验中物体运动速度

6、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．热点一　实验原理与操作[典例1]　某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将无线力传感器和挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门，用于记录挡光片经过光电门的挡光时间．在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小．(1)请将如下的实验

7、主要步骤补充完整：①测量小车和拉力传感器的总质量M1.正确连接所需电路．适当调节导轨两端的旋钮，以改变导轨的倾斜度，这样可以平衡小车的摩擦力．上述步骤完成后，将小车放置在导轨上，轻推小车，使之运动．可以通过判断小车是否做匀速运动．②把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连；将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为；③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作.次数M/kg

8、v－v

9、/(m2·s－2)ΔE/

10、JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.22W3(2)上表记录了试验中获取的数据，已经做了部分运算．表格中M是M1与小车中砝码质量之和，v1、v2分别是小车经过光电门A、B的瞬时速度，ΔE为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功．表中的ΔE3＝J，W3＝J(结果均保留三位有效数字)．解析：(1)①小车做