实验：探究合外力做功和动能变化的关系课件.ppt

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1、第四章机械能和能源实验：探究合外力做功和动能变化的关系【能力培养】积极参与，培养动手能力；学会根据目的设计实验；学会收集、处理实验数据；学会分析试验误差；学会改进实验（创新实验设计）1.实验目的：？W合=Ek2–Ek12.实验设计（依据目的）：W合=FxEk=思考：需要测量的物体量有哪些？怎样获取（测量）实验数据？需要哪些实验器材？step1mv23.器材选择：长木板(一端附有滑轮)小车细线砝码若干打点计时器（交流电源）纸带step14.实验原理：a.求合外力做的功：W=FX合外力是否等于绳子的拉力？【典例精析】Ff4.实验原理：如何操作才能让拉力作为小车的合外力？平衡摩擦力F

2、=T拉力是否等于钩码的重力？什么情况下二者近似相等？m(钩码）<

3、，可认为小车所受拉力F的大小等于钩码所受重力的大小接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点.重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由钩码的质量可以知道小车所受的力.【典例精析】6.数据处理（方法）：W合=7.误差分析：系统误差：拉力不等于钩码的重力偶然误差：平衡摩擦力不足（过度）分析纸带（测量X、V）减小误差的方法：8.实验改进与创新设计：【典例精析】Mv22-Mv12练习册P47例1：某同学为探究“合力做功与物体动能变化的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：①按图摆好实验装置，其中小车质量M＝0.

4、20kg，钩码总质量m＝0.05kg.②释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50Hz)，打出一条纸带．【典例精析】(1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.004m．d2＝0.055m，d3＝0.167m，d4＝0.256m，d5＝0.360m，d6＝0.480m…，他把钩码重力(当地重力加速度g＝9.8m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W＝________J(结果保留三位有效数字)，把打下第5点时小车

5、动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝______.(结果保留三位有效数字)【典例精析】0.125J0.1761.12m/s(2)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________．A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因【典例精析】AB【创新方案设计1】橡皮筋小车打点计时器

6、纸带木板铁钉1.实验原理：测量橡皮筋对小车做的功W测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v数据处理，寻找W与v的关系【典例精析】2.实验设计：用一条橡皮筋拉小车橡皮筋做功W第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样橡皮筋做功2W依次类并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样橡皮筋做功3W、4W……思考：橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？如何处理？【典例精析】3.实验步骤：将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板

7、上做匀速直线运动为止。将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。用2条、3条、4条、5条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。【典例精析】在上述实验中打出的几条（5条以上）纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5【典例精析】..........实验次数橡皮筋做的功匀速运动时的速度v/(m/s)123454WW2W3W5W弹