实验四探究动能定理 (共61张PPT)

探究动能定理ppt(新人教版)课件xx年高考物理一轮复习（课件+练习）：实验五探究动能定理1．(多项选择)在用如下图的装置做“探究动能定理”的实验时，以下说法正确的选项是()A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度答案：ABCF 解析：当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向重力的分力等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A正确；由实验原理可知，B、C正确，D错误；使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车，E错误；橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸带来测定的是小车的最大速度，F正确，G 错误．2．(xx·天津理综)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如下图．(1)假设要完成该实验，必需的实验器材还有．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，他这样做的目的是( )A．防止小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到适宜的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经屡次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．造成这一情况可能的原因是( ) A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D (3)可在小车上加适量的砝码(或钩码) (4)CD 解析：(1)计算小车的动能变化需用天平测质量；在计算小车通过的位移、小车的瞬时速度时都需用刻度尺测距离．(2)只有绳与板面平行时，才能保证小车运动中与板面间的压力不变，才能保证小车所受摩擦力不变，才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力，故D正确．(3)要增加纸带上所打下点的数目，只有减小小车运动的加速度．在所挂钩码数目不变的情况下只有增大小车的质量，即在车上增加砝码或钩码．(4)当将钩码重力作为小车所受合力时，需满足几个条件：一是摩擦力被平衡，二是绳与板面平行，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，但车加速运动时钩码加速下降，钩码重力大于绳上拉力，那么只有当钩码质量远小于小车质量时二者才近似相等，故此情况可能是由C、D原因造成的．3．(xx·福建理综)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示)：(1)以下说法正确的选项是( )A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一局部，选取O、A、B、C计数点，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，那么打B点时小车的瞬时速度大小为m/s.(保存三位有效数字)答案：(1)C (2)0.653解析：(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡，故不能挂钩码平衡摩擦力，A错误；本实验中，近似认为小车所受拉力等于钩码的重力，因此应使钩码的质量远小于小车的质量，B错误；实验时，为充分利用纸带，应使小车靠近打点计时器由静止释放，C正确．AC?18.59－5.53?×10(2)vB＝＝ m/s＝0.653 m/s. 2T0.24．为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知，弹簧的弹性势能Ep＝12，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧长度的变化量．某同学就设想用压缩的弹簧推静2止的小球(质量为m)运动来探究这一问题．为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功．该同学实验如下：(1)首先进行如图甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d.在此步骤中，目的是要确定物理量，用m、d、g表示为．－2(2)接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L.小球的初动能Ek1＝.小球离开桌面的动能Ek2＝.弹簧对小球做的功W＝(用m、x、d、g表示)．比照W和Ek2－Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”．mgmgL2mgx2：(1)弹簧的劲度系数k (2)0 d4h2d解析：(1)在题图甲所示的实验中，目的是确定弹簧的劲度系数k，由平衡条件得mg＝mgkd，即k＝. d(2)在图乙所示的实验中，小球的初动能E k1 ＝01又根据小球做平抛运动得h＝gt2 2L＝vt11所以Ek2＝v2＝m?22?g2mgL2＝ 4h2h?12mgx2弹簧对小球做的功等于弹性势能的减少，所以W＝kx＝. 22d实验五：探究动能定理一、实验目的1．通过实验探究外力对物体做功与物体速度变化的关系．2．通过分析实验数据，出做功与物体速度的平方的正比例关系．二、实验原理探究功与速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图1所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v. 图1三、实验器材小车(前面带小钩)、100 g～200 g砝码、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)，打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器那么不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．四、实验步骤1．按如图1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．2．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，这时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．五、数据处理先对测量数据进行估计，或者作个W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为可能是W∝v2，对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条直线，说明两者关系真的就是W∝v2.六、误差分析1．误差的主要是橡皮筋的长度、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．利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差．七、考前须知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j打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板一个适宜的倾角．2．测小车速度时，应选纸带上点距均匀的局部，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．力对小车做的功以一条橡条筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题，这也是物理实验中常用的一种思想和手段．(历史上卡文迪许扭秤实验和这里相似)记忆口诀一条皮筋单倍功，多条皮筋功倍增.先开打点计时器，放开小车向前冲.平衡摩擦是关键，每次车位不能变.测量点子均匀处，保证小车是匀速.作出图象看关系，直线图象是正比.探究功与物体速度变化的关系1．关于“探究功与物体速度变化的关系”实验中，以下表达正确的选项是 ( )A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出2．在探究功与速度变化的关系实验中，小车会受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿．那么下面操作正确的选项是 ( )A．使拖着纸带的小车由静止释放，小车不下滑即可B．使拖着纸带的小车由静止释放，小车能下滑即可C．沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸带上打下的点距均匀即可D．以上说法都不对3．在“探究功与物体速度变化的关系”实验中，某同学在一次实验中得到了一条如下图的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间疏，出现这种情况的原凶可能是 ( )A．电源的频率不稳定B．木板倾斜程度太大C．没有使木板倾斜或倾斜角太小D．小车受到的阻力没有平衡掉4．为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如下图的一条纸带，在A、B、C、D四点中应该选用哪个点的速度才符合要求?5．某学习小组做“探究功与物体速度变化的关系”实验，如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出．沿木板滑行，这时，豫皮筋对小车做的功记为W，，当用2条、3条、?，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、?实验时，使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由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和；(2)木板倾斜的目的是为了(3)假设木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，以下说法正确的选项是 ( )A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线6．某实验小组采用如下图的装置探究“做功与物体速度变化的关系”，图中小车可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50 Hz(1)实验的局部步骤如下：①在小车放入砝码．把纸带穿过打点计时器，连在小车后端．用细绳连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近，小车拖动纸带．打点计时器在纸带上打下一列点，③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操怍．(2)如图是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0．02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表格中的相应位置．(3)在上车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，做正功，做负功(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中△v2=v2-v02)，根据图线可获得的结论是．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和．7.为了探究动能定理，在实验室组装了一套如下图的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。