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《2020高考物理大一轮复习实验五探究动能定理学案 新人教版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验五 探究动能定理一、实验目的探究外力对物体做功与物体 的关系,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. 实验方案一 探究恒力做功与速度变化1.实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略不计时,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改变重物的质量或者改变小车运动的 ,也就改变了牵引力做的功,从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系. 2.实验器材小车、一端带滑轮的长木板、砝码、钩码、 、打点计时器、纸带、 等. 3
2、.实验步骤(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附近,先接通电源,再释放小车,关闭打点计时器电源.(4)改变钩码的数量,更换纸带重复进行操作.4.注意事项(1)实验前必须首先平衡摩擦力.(2)必须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
3、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+xn+12T.6.结论研究W与v的关系,发现合力对小车做的功W与小车速度的平方成正比,即满足W∝v2.实验方案二 探究变力做功与速度变化1.实验原理(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
4、像可以确定功与速度变化的关系.2.实验器材 、小车、木板、 、纸带、 、铁钉等. 3.实验步骤(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)分别用各次实验测得的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.实验注意事项(1)将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与 平衡.方法是轻推小车,由打点
5、计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做 运动,找到长木板的一个合适的倾角. (2)测小车速度时,应选纸带上点迹均匀的部分,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,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.5.实验探究的技巧与方法(1)不直接计算W的数值,而只是看第2次、第3次……实验中的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.实验结论物体速
6、度v与外力做功W间的关系:W与v2成正比.热点一 实验原理与实验操作例1某实验小组用如图S5-3所示的实验装置和实验器材做“探究做功与物体速度变化的关系”实验.在实验中,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)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面的做法必要的是 (填选项前的字母). A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B.实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,所选的两个研究点离得越近越好D.在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装
7、置中的仪器外,还需要的测量仪器有 . (3)图S5-4为实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化的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量,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化的关系”实验的装置如图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
8、并在一起进行第2次、第3次……实验(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致),每次实验中小车获得的速度根据打点计时器打在纸带上的点进行计算.图S5-5(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和 (选填“交流”或“直流”)电源. (2)实验中,小车会受到摩擦力的作用,可以
