新课标2012届高考物理总复习配套课件实验5_探究动能定理.ppt

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1、实验五 探究动能定理1.通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系.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.1.不是直接测量对小车做功,而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、……2.由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出.这样,进行若干次测量,就得到若干组功和速度的数据.3.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线,分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系.小车(前面带小钩)、100~200g砝码、长木板,两侧适当的对称位置钉两

2、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.1.按如图1所示将实验仪器安装好,同时平衡摩擦力.图12.先用一条橡皮筋做实验,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W1,将这一组数据记入表格.3.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,这样橡皮筋对小车做的功为W2,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格.4.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.5.分析数据,得出结论.图2(2)实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度

3、v/(m·s-1)速度平方v2/(m2·s-2)(3)实验数据处理及分析:在坐标纸上(如图3所示),画出W-v和W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位).图3(4)实验结论:从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2.1.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.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

4、小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角.2.测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选小车做匀速运动状态的.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,不必计算出具体数值.4.小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.题型一实验原理及数据处理[例1]在做“探究动能定理”的实验中,小车的质量为m,使用橡皮筋6根,每次增加一根,实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中,试在图4中作出图象.图4Wv/(m·s-1)v2/(m2·s-2)0001.000.800.642.001.101.213.001.281.644.001.53

5、2.345.001.763.106.001.893.57[解析]将表中的数据分别描在图4的甲和乙两个坐标系中,然后在图甲中用平滑曲线连接,在图乙中用倾斜直线连接,并且使尽可能多的点分布在曲线上,或对称分布在直线两侧,如图5中a和b所示.图5[答案]见图5中a和b.题后反思实验中用改变橡皮筋的条数来表示外力做功的改变是本实验中的技巧,同时体现了图象法在探究实验中的重要性.变式1—1(2011·潍坊模拟)为了探究恒力作用时的动能定理,某同学做了如下实验,他让滑块在某一水平面上滑行,利用速度采集器获取其初速度v,并测量出不同初速度的最大滑行距离x,得到下表所示

6、几组数据:数据组123456v/(m·s-1)00.160.190.240.300.49x/m00.0450.0750.1110.1630.442(1)一同学根据表中数据,作出x-v图象如图6甲所示.观察该图象,该同学作出如下推理:根据x-v图象大致是一条抛物线,可以猜想,x可能与v2成正比.请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.图6(2)根据你所作的图象,你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是____________________________.答案:(1)如图7所示(2)x∝v2图71.如图8所示,在“探究

7、功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是()图8A.橡皮筋做的功可以直接测量B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍解析:橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A、C错,B对.橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉伸为原来的两倍时,功变为原来的4倍,故D错.答案:B2.关于探究功与物体速

8、度变化的关系的实验中,下列叙述正确的是()A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做

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