高考物理一輪總復(fù)習(魯科版)課件：第四章實驗五.ppt

實驗五 探究動能定理,第四章 功和功率 能的轉(zhuǎn)化與守恒,實驗?zāi)康?物體的動能與速度密切相關(guān),而物體的速度變化與它的受力有關(guān).物體在力的作用下發(fā)生一定位移,速度發(fā)生變化,因此我們要去探究功與速度變化的關(guān)系,進而探究動能定理.,實驗原理 圖451 我們通過橡皮筋帶動小車運動來探究對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系.如圖451所示,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行.當我們用2條、3條同樣的橡皮筋進行第2次、第3次實驗時,每次橡皮筋拉的長度都保持一樣,那么,第2次,第3次實驗中橡皮筋對小車做的功都是第一次的2倍、3倍如果把第一次實驗時橡皮筋的功記為W,以后各次的功就是2W、3W由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出,也可以用其他的方法測出.這樣,進行若干次測量,就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù).,以橡皮筋對小車做功為縱坐標,小車獲得的速度為橫坐標,作出Wv曲線,分析這條曲線,可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系.,實驗器材 打點計時器及紙帶、交流電源、在適當?shù)奈恢冕斢袃蓚€鐵釘?shù)拈L木板、小車、相同的橡皮筋五六條、刻度尺、小木 片.,實驗步驟 1.按圖451所示將實驗儀器安裝好. 2.平衡摩擦力 3.先用一條橡皮筋做實驗,用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1,設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1W0,將這一組數(shù)據(jù)記入表格.,4.用2條橡皮筋做實驗,實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同,這樣橡皮筋對小車做的功為W22W0,測出小車獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格. 5.用3條、4條橡皮筋做實驗,用同樣的方法測出功和速度,填入表格.,數(shù)據(jù)處理,圖452 2.實驗數(shù)據(jù)記錄,3.實驗數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標紙上畫出Wv和Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位).如圖453所示. 圖453,注意事項 1.平衡摩擦力 實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用,摩擦力對小車做負功,我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系,應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響,可采用將木板一端墊高的方法來實現(xiàn),將木板一端墊高,使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡,就能消除摩擦力的影響. 2.紙帶的數(shù)據(jù)處理 打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻,應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計算小車的速度,因為這一段是橡皮筋對小車做功完畢時的情形.,3.不需要求出功的數(shù)值 本實驗是利用橡皮筋的多少來表示拉力做功的大小,但不需要求出做功的值,只要求每條橡皮筋做的功大小相等. 4.如何通過圖象處理數(shù)據(jù) 我們無法直接由一些數(shù)據(jù)得出規(guī)律性的結(jié)論,故借助于圖象分析,而最容易想的是W與v的關(guān)系,但得到的圖線無法下結(jié)論,故再做Wv2圖線,進而得出結(jié)論. 5.實驗中物體的初速度為零,所以要保證小車由靜止放手.,誤差分析 1.誤差的主要來源之一是橡皮筋的長度、粗細不一,使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比.所以實驗中應(yīng)盡量選用長度和規(guī)格完全相同的橡皮筋. 2.平衡摩擦力不徹底或平衡過度也會造成誤差.,3.利用打上點的紙帶計算小車的速度時,測量不準帶來的偶然誤差. 4.作圖象的過程中存在偶然誤差.,題型1 基本實驗原理與操作 探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實驗裝置如圖454所示,實驗主要過程如下：,圖454 (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、; (2)分析打點計時器打出的紙帶,求出小車的速度v1、v2、v3、;,A.本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、.所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致.當用1條橡皮筋進行實驗時,橡皮筋對小車做的功為W,用2條、3條、橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、實驗時,橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、.,B.小車運動中會受到阻力,補償?shù)姆椒?可以使木板適當傾斜. C.某同學在一次實驗中,得到一條記錄紙帶.紙帶上打出的點,兩端密、中間疏.出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小.,D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算. 【解析】 由于選用同樣的橡皮筋,并且每次實驗中橡皮筋拉伸的長度相同,因此每條橡皮筋對小車做的功都相同,故A正確;小車在運動中受到阻力,采取平衡摩擦力的方法補償,讓木板固定在有打點計時器的一端適當抬高,使重力的下滑分力與摩擦力平衡,故B正確;紙帶上的點兩端密、中間疏,說明小車先在橡皮筋拉力作用下加速,后在阻力作用下減速,故C正確;由于橡皮筋松弛后,小車做勻速運動,此時的速度是橡皮筋對小車做功后的最大速度,故求速度應(yīng)用勻速的那一段的數(shù)據(jù),而不應(yīng)該使用從第一點到最后一點的數(shù)據(jù)來計算,故D項錯,A、B、C正確. 【答案】 D,【規(guī)律總結(jié)】 解決基本實驗操作類問題的方法是搞清實驗原理,設(shè)計并動手完成實驗,在實驗過程中體會每一個實驗步驟的應(yīng)用目的.,題型2 實驗步驟的數(shù)據(jù)處理 (2012陜西寶雞模擬)如圖455甲所示是某研究性學習小組一同學做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗,圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形.這時,橡皮筋對小車做功記為W.,當用2條、3條、n條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第n次實驗時,每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放.小車每次實驗中獲得的速度可以由打點計時器所打的紙帶測出,圖乙為某次實驗中打出的紙帶. 圖455,(1)除了圖中已給出的實驗器材和電源外,還需要的器材有_. (2)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動,應(yīng)采取的措施是_. (3)每次實驗得到的紙帶上的點分布并不都是均勻的,為了測量小車最終獲得的末速度,應(yīng)選用紙帶的_部分進行測量.,(4)下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表.,從理論上講,橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間滿足的關(guān)系應(yīng)是Wn_,請你運用表中的數(shù)據(jù)在圖456所示的坐標系中作出相應(yīng)的圖象,以驗證理論的正確性. 圖456,【解析】 (1)刻度尺 要計算某點速度的大小,必須要測量紙帶上的計數(shù)點間的距離,除了圖中已給出的實驗器材和電源外,還需要的器材是刻度尺. (2)把木板的左端墊起適當?shù)母叨纫云胶饽Σ亮?實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動,應(yīng)采取的措施是把放打點計時器一端的木板墊起適當?shù)母叨纫云胶饽Σ亮? 圖457 (3)相鄰兩點之間距離相等(或點分布均勻) 小車最終做勻速運動,因此應(yīng)選用相鄰兩計數(shù)點間隔相等的紙帶.,【答案】 見解析,【規(guī)律總結(jié)】 Wv圖象為曲線,不便于研究它們之間的關(guān)系.為了更直觀地探究W與速度v的關(guān)系,可以畫出Wv2圖象,這樣可以將曲線轉(zhuǎn)化為直線,這也是實驗中經(jīng)常采用的處理數(shù)據(jù)的基本方法.從Wv2圖象中,只能半定量地判斷W與v2(或物體的動能)成正比,但不能定量地判斷合外力所做的功與動能的變化之間的關(guān)系.,題型3 創(chuàng)新實驗 (2012寧德模擬)某同學用如圖458所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系.圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計,不計繩與滑輪的摩擦.,實驗時,先接通電源再松開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點. 圖458,請以v2為縱坐標,以s為橫坐標在方格紙中作出v2s圖象.若測出小車質(zhì)量為0.2 kg,結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為_N. 圖459,(2)該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù),明顯超出實驗誤差的正常范圍.你認為主要原因是_,實驗操作中改進的措施是_.,【解析】 (1)將