探究动能定理-课件

更直观地看出 L 和 v 的变化关系，他们下一步应该作出
A．L－v2 图象
B．L－ v图象
C．L－v1图象
D．L－ 1v图象
(3)本实验中，木板与物体间摩擦力的大 小会不会影响探究出的结果？
解析 (1)因为 W＝ΔEk，而 W＝mg(sin θ－μcos θ)L， ΔEk＝12mv2，等式两边都有 m，所以探究 W 与 v 的关系可 以不用测量质量 m.
实验五 探究动能定理
抓纲扣本·落实基础
【实验目的】 1．探究外力对物体做功与物体速度的关 系． 2．通过数据分析，总结出外力做功与物 体动能变化的关系． 【实验原理】 探究做功与物体动能变化的关系，可通 过改变力对物体做的功，测出力对物体做不
【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 火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡 皮筋、刻度尺．
(2) 该 同 学 计 算 了 多 组 动 能 的 变 化 量 ΔEk ， 画出动能的变化量ΔEk与下落的对应高度Δh 的关系图象，在实验误差允许的范围内，得 到的ΔEk－Δh图应是图实Ⅴ－8中的________ 图．
解析 探究动能定理，其表达式为 mgΔh＝12mv22－12 mv21，需要用刻度尺测量这一段的位移或高度，并计算重 物在这一段运动的初速度 v1 和末速度 v2，且 ΔEk 关于 Δh 为正比例函数．
(1)关于该实验，下列说法正确的是 A．打点计时器可以用直流电源供电，电压为 4～6 V B．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等 C．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出 D．利用每次测出的小车最大速度 vm 和橡皮筋做的功 W，依次作出 W－vm、W－v2m、W－v3m、W2－vm、W3－vm…… 的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系
【实验过程】
1．按图实Ⅴ－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
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 样橡的皮方筋法的测条出数功和1速度，2 记入3表格. 4 5
3 0.500 2.40
ΔE3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.200 2.420 1.210
5 1.000 2.84 1.420 2.860 1.430
(3)根据上表，请在图实Ⅴ－4中的方格 纸上作出ΔE－W图线．
[解析] (1)①在实验过程中拉力对小车和拉力传感器做 功使小车和拉力传感器的动能增加，所以需要测量小车和拉 力传感器的总质量；③通过控制变量法只改变小车的质量或 只改变拉力大小得出不同的数据．
(2)图实Ⅴ－6给出了某次在正确操作情
况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大 速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、 D、E各点的距离分别为xOA＝5.65 cm，xOB＝ 7.12 cm，xOC＝8.78 cm，xOD＝10.40 cm，xOE ＝11.91 cm.已知相邻两点打点时间间隔为 0.02 s ， 则 小 车 获 得 的 最 大 速 度 vm ＝ ________ m/s.
_______.
[解析] (1)小车运动过程中要受到摩擦 力等阻力的作用，为抵消阻力的作用，可将 木板的一端适当垫高，设倾角为θ，只要满 足F阻＝mgsin θ，便可认为小车只在橡皮筋 作用下运动．
(2)小车在橡皮筋作用下做加速运动，橡 皮筋作用完后小车做匀速运动，此时纸带上
[答案] (1)把木板的末端垫起适当高度 以平衡摩擦力
据小实车．验做其次的中数功W1，、vW11、2、v2W、23v、3、Wv44…3…表表示示4橡小皮车筋每…对次 获得的W速度. W1 W2 W3 W4 …
v
v1 v2 v3 v4 …
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的 W－v图象，由图象形状得出结论W∝v2.他们 的做法是否合适？请说明理由：
______________________________________
解析 (1)打点计时器一定用交流电源，A 错误；实验 中一定要用相同的橡皮筋，B 错误；每次实验中，应使小 车从同一位置由静止弹出，C 正确；在探究小车最大速度 和橡皮筋做功 W 的关系时，要作出各种不同的可能关系图 象，得出合力做功与物体速度变化的关系，D 正确．
(2)小车获得的最大速度应该用纸带上点间距相等段 求解，在图中纸带上应用 B、D 段求小车的最大速度．
剖题探法·突破考点
考点一 对实验原理的理解
［例 1］ (2013·广州模拟)某研究性学习小组做探究 “橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，实验开 始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝ v，②W∝v， ③W∝v2.实验装置如图实Ⅴ－2 甲所示，图中是小车在一条 橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小 车做的功记为 W.当我们用 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，每次橡皮筋 都拉伸到同一位置释放．小车在实验中获得的速度由打点 计时器所打的纸带测出．
(2)由于题图(b)是关于“L－v”的图象，该图象为曲 线，不便于直观地看出 L 和 v 的变化关系，所以下一步应 作出 L－v2 图象，应选 A.
(3)在实验中，由于物体在斜面上运动时，所受的合力 是确定的，即 F 合＝mg(sin θ－μcos θ)，所以摩擦力的大小 不会影响 L 和 v 的关系．
解析 本实验没有必要测出橡皮筋做的 功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验 时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就 足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度 必须保持一致，只有这样才能保证以后每次 实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整 数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小 车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜 到一定程度，才能减小误差，C错；实验时， 应该先接通电源，让打点计时器开始工作， 然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正 确．
5．(2013·长春调研)某兴趣小组在做“探究做功和物 体速度变化关系”的实验前，提出以下几种猜想： ①W∝v，②W∝v2，③W∝ v，….他们的实验装置如 图实Ⅴ－10(a)所示，PQ 为一块倾斜放置的木板，在 Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过 Q 点的 速度)．在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物 体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离 和读出速度传感器的示数就行了，大家经过讨论采纳了 该同学的建议．
2．(2013·佛山模拟)“探究动能定理” 的实验装置如图实Ⅴ－5所示，当小车在两 条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的 功记为W0.当用4条、6条、8条……完全相同 的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4 次 …… 实 验 时 ， 橡 皮 筋 对 小 车 做 的 功 记 为 2W0、3W0、4W0……，每次实验中由静止弹 出的小车获得的最大速度可由打点计时器所 打的纸带测出．
(1)实验时为了使小车相当于只在橡皮筋 作用下运动，应采取的措施是 __________________________________；
(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是 均匀的，为了计算出小车获得的速度，应选 用纸带的________部分进行测量；
(3) 同 学 们 设 计 了 以 下 表 格 来 记 录 数
(2)点距均匀
(3)不合适．由曲线不能直接确定W、v2 的函数关系，应进一步绘制W－v2图象
[思维提升] (1)实验中要通过倾斜木板 平衡摩擦力，这与探究加速度与力、质量关 系中平衡摩擦力的原因是一样的．
(2)计算小车的速度时，应选纸带上点距 均匀的部分进行测量．
考点二 实验的创新设计
［例2］ 某实验小组利用拉力传感器和 速度传感器探究“动能定理”，如图实Ⅴ－ 3所示，他们将拉力传感器固定在小车上， 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩 码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的 大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两 点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、 B时的速度大小．小车中可以放置砝码．
vm＝xOD2－TxOB＝(10.40－2×7.01.20)2×10－2 m/s＝0.82 m/s. 答案 (1)CD (2)0.82
3．(2013·济南模拟) 如图实Ⅴ－7所示是一位 同学做“探究动能定理” 的实验装置图．
(1) 让 一 重 物 拉 着 一 条纸带自由下落，通过 打点计时器在纸带上打 点，然后取纸带的一段 进行研究．该同学测定 重力做功和物体动能的 增加量时，需要用刻度 尺测量这一段的
(1)本实验中不需要测量物体质量的理由 是什么？
(2)让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体从初
始位置到速度传感器的距离 L1、L2、L3、L4…，读出物体每 次通过速度传感器 Q 的速度 v1、v2、v3、v3…，并绘制了如 图(b)所示的 L－v 图象．根据绘制出的 L－v 图象，若为了
[特别提醒] 选标度时，应尽量使图线 占满坐标纸，描图线时应使尽量多的点落在
达标训练·技能过关
1．关于“探究动能定理”的实验，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．先接通打点计时器电源，再让小车
答案 (1)位移或高度 (2)C
4．(2013·福建四地六校联考)测量滑块 在运动过程中所受的合外力是“探究动能定 理”实验要解决的一个重要问题，为此，某 同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图实Ⅴ－9所示，一端系 在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂 上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一 端垫起．调整长木板的倾角，直至轻推滑块 后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；