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浙江专版2021年高考物理一轮复习实验五探究做功与物体速度变化的关系课件

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浙江高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律实验五探究做功与物体速度变化的关系课件

浙江高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律实验五探究做功与物体速度变化的关系课件

(4)下面是本实验的数据记录及数据处理表。
物 橡皮筋 10 个间隔 10 个间隔
理
数据 量 做的功 均匀的点的 均匀的点的
实验次数
1
Wn(J) W1＝W
距离 s(m) 时间 T(s)
0.200
0.2
2
W2＝2W
0.282
该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为 0 点，顺次选 取 5 个点，分别测量这 5 个点到 0 之间的距离，并计算出它们与 0 点之间的 速度平方差 Δv2(Δv2＝v2－v20)，填入下表：
点迹
0 1 2 3 4 5
x/cm － 1.60 3.60 6.00 7.00 9.20
三、实验器材 小车(前面带小钩)、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 条相同规 格的橡皮筋、刻度尺。
四、实验步骤 1．按图所示将实验仪器安装好。
2．平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移 动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出的点间距均匀，即小车 能匀速运动为止。 3．分别用 1 条、2 条、3 条、4 条……橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的 长度都与第一次相同。这时橡皮筋对小车做的功分别为 W、2W、3W…，标 记好每次实验得到的纸带。
【对点练 1】 (2020·宁波高二月考)某实验小组用如图所示的实验装置和实 验器材做“探究做功与物体速度变化的关系”实验，在实验中，该小组同学 把沙和沙桶的总重力当作小车受到的合外力。
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 ________。 A．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作 B．实验操作时要先释放小车，后接通电源 C．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好 D．在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量 (2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有_________、_________。

新版高考物理 实验创新增分 专题五 探究功与速度变化的关系课件.ppt

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五、数据处理 1．求速度：实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均 匀的一段测出两点间的距离，如纸带上 A、C 两点间的距离 x， 则 v＝2xT(其中 T 为打点周期)。
2．记数据：计算 W、2W、3W、…时对应 v、v2 的数值， 填入表格。
3．作图象：在坐标纸上分别作出 W-v 和 W-v2 图线，从 中找出功与速度变化的关系。
第6章 机械能及其守恒定律 实验五 探究功与速度变化的关系
实验基础•自主梳理
一、实验目的 1．通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。 2．通过分析实验数据，总结出外力做功与物体速度平方 的正比关系。
二、实验原理 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，分别以小车获得的 速度 v、v2、…为横坐标，作出 W-v、W-v2、…曲线，分析 这些曲线，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。
[例 2] 为了“探究动能改变与合外力做功的关系”，某 同学设计了如下实验方案：
第一步：把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质 量为 M 的滑块通过细绳与质量为 m 的带夹重锤跨过定滑轮相 连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直 到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。
第二步：如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打 点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将 滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源， 释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，打 出的纸带如图丙所示。

高考物理一轮总复习课件第五章实验五探究做功与物体速变化的关系

高考物理一轮总复习课件第五章实验五探究做功与物体速变化的关系

实验原理
动能定理
合外力对物体做的功等于物体动 能的变化。
控制变量法
保持其他因素不变，只改变其中 一个因素，研究该因素对实验结 果的影响。
探究问题
探究做功与物体速度 变化的关系，即验证 动能定理。
探究不同因素对实验 结果的影响，如摩擦 力、空气阻力等。
通过实验数据分析， 得出做功与物体速度 变化的定量关系。
如果实验中使用的力传感器存在误差 ，会对实验结果产生怎样的影响？如 何消除这种影响？
自主设计实验方案
实验名称
探究不同质量物体在相同力作用下速 度变化的情况
实验目的
通过自主设计的实验方案，进一步验 证牛顿第二定律，并加深对做功与物 体速度变化关系的理解。
自主设计实验方案
实验步骤 1. 准备实验器材，包括气垫导轨、光电门、滑块、质量不等的钩码、细绳等。
对个人学习启示及建议
1 2 3
重视实验技能培养
物理实验是物理学习的重要组成部分，通过实验 操作可以加深对物理概念和规律的理解，因此需 要重视实验技能的培养。
注重数据处理和分析能力
在实验过程中，需要注重数据处理和分析能力的 培养，掌握相关数学工具和方法，以便更准确地 得出结论。
拓展学习视野
除了课堂学习外，可以通过阅读相关文献、参加 学术讲座等方式拓展学习视野，了解物理学前沿 动态和发展趋势。
THANKS
感谢观看
2. 数据处理
根据实验数据，可以计算小车在不同位置的动能、势能以 及机械能等物理量。通过对这些物理量的分析，可以探究 做功与物体速度变化的关系。
3. 数据分析
通过对实验数据的分析，可以得到做功与物体速度变化之 间的定量关系。可以使用图像或公式等方式表示这种关系 ，并对实验结果进行解释和讨论。

高考物理 实验5 探究做功与速度变化的关系备考课件

高考物理 实验5 探究做功与速度变化的关系备考课件
第五单元 机械能 (必修2)
第13讲 功 功率 第14讲 动能和动能定理 第15讲 机械能守恒定律及其应用 第16讲 能量转化和守恒定律 实验5 探究做功与速度变化的关系 实验6 验证机械能守恒定律 专题5 力学实验专题
知识总览
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高考纵览
考点 功、功率 动能定理
功能关系
机械能守 恒定律
2010 课标全国卷16
考 __________；
向
A．是为了使释放小车后，小车能匀
互 动
加速下滑
探
B．是为了增大小车下滑的加速度
图 S5－2
究
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮盘松弛后小车做匀速运动
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实验5 探究做功与速度变化的关系
(2)实验中，打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz.某同学 打出的一段纸带如图 S5－3 所示，则小车匀速运动时速度大小 为________m/s.(计算结果保留 2 位有效数字)
究 ______________________；
动 探
＝4.000×.0210s－2m＝2.0 m/s.
究
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实验5 探究做功与速度变化的关系
变式题 为了“探究功与物体速度变化的关系”，现提供如 图 S5－4 所示的器材，请思考探究思路并回答下列问题：
考
向
互
动
Hale Waihona Puke 图 S5－4探(1) 为 了 消 除 摩 擦 力 的 影 响 ， 应 采 取 的 措 施 ：
(5)了解自然界中存在多种形 式的能量，知道能量守恒是最基 本、最普遍的自然规律之一．
(6)通过能量守恒以及能量转 化和转移的方向性，认识提高效 率的重要性，了解能源与人类生 存和社会发展的关系，知道可持 续发展的重大意义.

实验：探究功与速度变化的关系 课件 高中物理课件

实验：探究功与速度变化的关系 课件 高中物理课件
2013-12-6 锐辅教育中心
二、操作技巧 例2 本实验为什么要平衡摩擦力？能否用本实验装置探究拉
力与摩擦力的合力所做的功与小车速度变化的关系？ 解析 本实验是为了探究橡皮筋对小车做的功与小车获得的 速度变化的关系，为此，必须排除摩擦力的干扰，所以要平衡摩 擦力． 假如不平衡摩擦力，那么当拉力与摩擦力的合力为零时，小 车的位置并不是橡皮筋刚恢复为自由长度时的位置，而是在橡皮 筋变为自由长度之前的位置，且该位置随橡皮筋条数的增加而发 生变化．也就是说，在橡皮筋恢复为自由长度前，小车已不同程 度地进入了减速运动阶段，我们在纸带上很难确定相应的位 置．另外，当一次次增加橡皮筋的条数，即成倍增加拉力时，摩 擦力没有发生变化，合力不可能相应地成倍增加．我们无法计算 合力功的大小，也不可能使合力功成倍增加 ,所以不能用本实验装 置探究拉力与摩擦力的合力所做的功与小车的速度变化的关系． 答案 略 点评 根据上述分析可知，为了顺利探究与物体的速度变化 的关系，本实验设法平衡摩擦力是十分必要的．在探究过程中多 问几个为什么，多进行一些理性思考,有利于对问题的深入理解．
2013-12-6 锐辅教育中心
五、实验注意事项与误差分析
1 ．本实验是为了探究橡皮筋对小车做的功与小车获得 的速度间的关系，为此，必须排除摩擦力的干扰，所以要平 衡摩擦力． 2．误差分析： (1)橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋 的条数不成正比； (2)小车受力为零的位置，不一定在设定点；
2013-12-6
锐辅教育中心
知识精析
一、实验原理 1 ．改变功的大小：采用图 22 － 1 所示的实验装置，用 1 条、2条、3条……同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放， 橡皮筋的拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W…… 2．确定速度的大小：小车获得的速度 v可以由纸带和打 点计时器测出，也可以用其他方法测出． 3 ．寻找功与速度变化的关系：以橡皮的筋拉力所做的 功W为纵坐标，小车获得的速度 v为横坐标，作出W－v图象 ( 即功 —速度图象 ) ．分析该图象，得出橡皮筋的拉力对小车 所做的功与小车获得的速度间的定量关系．

2021年高考物理（浙江专版）大一轮复习高效演练·全速达标实验五探究做功与物体速度变化的关系

2021年高考物理（浙江专版）大一轮复习高效演练·全速达标实验五探究做功与物体速度变化的关系

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高效演练·全速达标1.(2019·温州模拟)在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图甲所示的实验方案:使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次……操作时分别改用2根、3根、……同样的橡皮筋将小物块弹出,测出小物块被弹出时的速度,然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系。

(1)要测得小物块被弹出后的水平速度,需要测量哪些物理量(填正确答案标号,g已知)________。

A.小物块的质量mB.橡皮筋的原长xC.橡皮筋的伸长量ΔxD.桌面到地面的高度hE.小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)根据实验数据作出W-v2的图象如图乙所示,图线不通过原点的原因是____________________。

【解析】(1)小物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h=gt2,水平方向:L=vt,联立解得:v=L,要测小物块被弹出后的水平速度,需要测量:桌面到地面的高度h,小物块抛出点到落地点的水平距离L,故选D、E。

(2)小物块在桌面上运动时,弹力对小物块做正功,摩擦力对小物块做负功,由于小物块要克服摩擦力做功,则图象不过原点。

答案:(1)D、E (2)小物块要克服摩擦力做功2.(2019·绍兴模拟)如图所示是教材中做“探究橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验装置。

(1)下列说法中正确的是________。

A.实验需要用到重锤B.实验需要测量橡皮筋做功的具体值C.实验需要平衡小车受到的摩擦力D.实验中小车做匀加速直线运动(2)某一次实验时打出的纸带如图所示,图中每两个点之间还有4个点未画出,则小车在橡皮筋弹力做功后获得的速度为________m/s。

(结果保留两位有效数字)【解析】(1)A.在该实验中要求橡皮筋对小车所做功为合外力所做功,不需要重锤,故A不符合题意;B.本实验中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,不需要测量橡皮筋做功具体值,故B不符合题意;C.在该实验中要求橡皮筋对小车所做功为合外力所做功,因此为了减小实验误差,该实验需要平衡摩擦力,这点与验证牛顿第二定律类似,故C符合题意;D.橡皮筋的弹力是变化的,所以小车做加速度减小的加速运动,故D不符合题意。

2021年高三物理一轮复习 第5章 第5讲 实验五：探究功与速度变化的关系练习

2021年高三物理一轮复习第5章第5讲实验五：探究功与速度变化的关系练习非选择题(每题6分,共30分)1.(xx浙江建人高复月考,14)某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”。

人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,由于受到阻力作用,自行车的速度会逐渐减小至零,如图所示。

在此过程中,阻力做功使自行车的速度发生变化。

设自行车无动力后受到的阻力恒定。

(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车,需要测出人停止蹬车后自行车向前运动的距离s,为了计算自行车的初速度v,还需要测量(填写物理量的名称及符号)。

(2)设自行车受到的阻力恒为f,计算出阻力做的功W及自行车的初速度v。

改变人停止蹬车时自行车的速度,重复实验,可以得到多组测量值。

以阻力对自行车做功的大小为纵坐标,自行车初速度为横坐标,作出W-v图线。

分析这条图线,就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系。

在实验中作出W-v图像如图所示,其中符合实际情况的是。

2.(xx浙江杭州二模,21)某同学用图甲所示装置探究合力做功和物体速度变化的关系。

一个圆柱形铝管固定在水平桌面上,管口与桌边齐平,管的两侧开有小缝,可以让水平方向的皮筋穿过,俯视如图乙所示。

在桌边关于圆管对称的A、B两点固定两个钉子,缠绕在钉子上的皮筋在AB之间伸直且为原长,伸长后可以把小钢球弹出。

小钢球与管之间的摩擦可忽略,它被弹出后落在水平地面上,测出落地点与桌边的水平距离x,然后分别用2条、3条、4条、5条相同的皮筋从同一位置由静止弹射小钢球,重复以上测量。

(1)除了图示的器材以外,实验中还需要的实验器材有。

(填器材前方字母)A.游标卡尺B.秒表C.重垂线D.刻度尺(2)将皮筋做的功与测得的小钢球水平位移的数据列表如下:皮筋做的功W W02W03W04W05W0小球的水平位移x/m 1.01 1.43 1.75 2.02 2.24根据以上数据,以W为纵轴,以为横轴(填写物理量符号),可在坐标系中得到一条过原点的直线,这说明皮筋所做的功W与小钢球弹出时的水平速度v之间满足的关系为。

高考导练高考物理一轮复习 实验5 探究功与速度变化的关系课件 新人教版


【实验器材】 长木板、薄木块、小车、橡皮筋、砝码盘及砝码、打点计时器、低压交流电源、导线、 毫米刻度尺、纸带及复写纸等．
【实验步骤】 1．按图实 5－1 组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，把木板装有打点计 时器的一端用薄木块略微垫高，平衡________．
图实 5－1
2．把纸带拴在小车的后面，并穿过打点计时器，先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮 筋拉伸一定长度，放开小车．
【注意事项】 1．平衡摩擦力时连着纸带且接通电源． 2．小车所受的阻力 Ff 应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖的纸带的摩 擦力． 3．小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后再放手． 【误差分析】 1．橡皮筋的差异和拉伸长度差异使做功不同． 2．平衡摩擦力不彻底或平衡过了也会造成误差． 3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差．
vm＝OD2－TOB＝10.40－2×7.01.202×10－2 m/s＝0.82 m/s.
【答案】 (1)CD (2)0.82
即学即练 1 在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图实 5－4 甲)： 图实5－4 (1)下列说法哪一项是正确的________．(填选项前字母) 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)图实 5－4 乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取 O、A、B、C 计数点，已知 打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，则打 B 点时小车的瞬时速度大小为_______m/s(保 留三位有效数字)．
解析：(1)平衡摩擦力时不需将钩码挂在小车上，选项 A 错误；为减小误差，应使钩 码质量远小于小车质量，选项 B 错误；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放， 选项 C 正确．

高三物理一轮复习 第5章-第5讲-实验：探究功与速度变化的关系-验证机械能守恒定律课件 新人教版


E．用公式v＝ 2gh求出速度，验证机械能是否 守恒
在以上的操作中，你认为存在错误的步骤是
__C__E___ .(只填步骤前序号)
3.实验方法的变化
例3：小明利用透明直尺和光电计时器来验 证机械能守恒定律，实验装置的示意图如图5－5 －5所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光 电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的光 电门传感器可测的最短时间为0.01s.将挡光效果好、 宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带若干段贴在透明 直尺上，让直尺从一定高度由静止释放，并使其 竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过 光电门的时间Δti与高度差Δhi，并将部分数据进行 了处理，结果如下表所示．(取g＝9.8m/s2，表格 中M为直尺质量)
每次实验时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．
的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点
取的计数点，单位：mm)．根据纸带计算：
(1)若重物质量为mkg，则重物从开始 下落到打B点时，减少的重力势能；
(2)重物下落到B点时增加的动能； (3)从(1)(2)数据可得出什么结论？产 生误差的主要原因是什么？
解析：重物下落到打B点时减少的重力势能为：
器打出的纸带测出小车被弹出后的速度v1(作用完 毕后小车匀速运动)，设此过程中橡皮筋对小车做 功W1，将数据记入表格．
(3)改用两条完全相同的橡皮筋做上述实验， 小车要从第一次实验的位置开始运动，保证橡皮

高考物理一轮复习 5.5实验探究功与速变化的关系验证机械能守恒定律课件 新人教版


知识建构
技能建构
(3)产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力, 使得重物获得的动能小于它所减少的重力势能.为减小误差,重物的 质量应选大一些的.
(4)描绘出来的
v2 2
-h图线是一条通过坐标原点的倾斜直线,它的斜率
即为重力加速度.
知识建构
技能建构
【答案】(1)ABD
(2)两纸带限位孔必须在同一竖直线上 给打点计时器通电 释放重物 (3)纸带通过打点计时器时有摩擦阻力 小于所减少的重力势能 质量大一些的 (4)一条通过坐标原点的倾斜直线 重力加速度
通过实验,我们对每次打出的纸带进行处理,求出小车的末速度v,会 得到如下的表格:
功
W
2W
3W
4W
5W
6W
末速度 v1
v2
v3
v4
v5
v6
通过表格,我们会看到对小车做的功越多,小车的末速度越大,但 看不出功W与末速度v的定量关系.图象法是物理学家探索物理量间 未知规律的有效方法,由于曲线的物理规律不宜直接看出,所以尽量
(4)利用物理图象,适当地进行坐标变换,探索物理量之间的关系.
知识建构
技能建构
2.橡皮筋的选取
本实验采用橡皮筋对小车做功,用一条橡皮筋时做功为W,用两条橡 皮筋时做功为2W,依次类推,这样我们可以用W的倍数来表示功,这 种方法巧妙地避开了计算变力弹力所做的功.尽管在实验中,我们尽 量使各橡皮筋的原长和伸长量相同,以保证各橡皮筋对小车所做的 功相同,但是,若准备的橡皮筋规格不相同,同样会给实验带来很大的 误差,所以选择橡皮筋时应注意以下几点:
知识建构
技能建构
四、实验步骤 1.按如图所示安装好固定装置.固定好打 点计时器,接上电源(开关未闭合).
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(1)若采用如图1所示的实验方案: ①关于橡皮筋做功,下列说法正确的是________。 A.橡皮筋做功的具体值可以直接测量 B.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功 C.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 D.若橡皮筋伸长量变为原来的2倍,则橡皮筋做功也增 加为原来的2倍
②在正确操作情况下,打在纸带上的点如图3所示,点与 点之间的时间间隔为0.02 s。请求出此次橡皮筋做功 后小车最终获得的速度为________m/s(结果保留2位小 数)。
2.选点测速:测小车的速度时,纸带上的点应选均匀部 分的,也就是选小车做匀速运动时的部分。 3.橡皮筋的选择: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.先后顺序:开始实验时,小车应靠近打点计时器,并且 要先接通电源再释放小车。 5.小车的选择:小车质量应适当大一些,使纸带上打的 点多一些。
【误差分析】
类型
偶然 误差
系统 误差
产生原因
减小方法
小车速度的测量误 差
多次测量x,求平均值
摩擦力做功
平衡摩擦力适当
橡皮筋的长度、 粗细不一
选规格相同的橡皮筋
【注意事项】 1.平衡摩擦力:将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面 向下的分力与摩擦阻力平衡。方法:使小车连着纸带并 接通电源,轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的 均匀程度判断小车是否做匀速运动,找实验器材还有哪些 ________。 (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。他这样做的目的是下列的哪 个________(填字母代号)。 A.避免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
(4)在此实验中,根据牛顿第二定律可知,钩码的重力大 于细绳的拉力,而实验中用重力代替拉力会导致拉力做 功大于小车动能增量;如果实验未平衡摩擦力也会导致 拉力做功大于动能增量,故选项C、D正确。
答案:(1)刻度尺和天平 (2)D (3)减小钩码质量或增加小车质量 (4)C、D
热点2 对实验数据处理和误差分析的考查 【典例2】(2019·杭州模拟)做“探究功与速度变化的 关系”实验,有如图所示的两种实验方案。
实验五 探究做功与物体速度变化的关系
【实验过程】 一、实验步骤 1.按原理图将仪器安装好。 2.平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端下面垫 一块木板,反复移动木板的位置,直至小车上不挂橡皮 筋时,轻推小车,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速 运动为止。
3.先用1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W,将这 一组数据记入表格。 4.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2 W,测出小车获 得的速度v2,将数据记入表格。
【解析】(1)要定量探究绳拉力做功与小车动能变化的
关系,也就是验证mgx= 1 Mv2,所以此实验需要测量钩码
2
的质量、小车的质量和位移,故还需要刻度尺和天平。
(2)分析小车受力可知,在平衡摩擦力的基础上,使细绳 与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力, 故D正确。 (3)纸带上打出的点少,说明小车的加速度过大,故可知 减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝 码)。
【实验改进】 1.本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采 集,比用打点计时器方便快捷且误差较小。 2.可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作 步骤,达到简化实验过程的目的。
热点1 对实验原理的考查 【典例1】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。组装的实验装置如图所示。
T
2.记录实验数据:把计算出的速度填入表格中并算出v2 的值。
橡皮筋 位移 条数 x/m
时间 t/s
速度 v/m·s-1
速度平方 v2/m2·s-2
3.数据处理:在坐标纸上画出W-v或W-v2图线(“W”以 一条橡皮筋做的功为单位)。
4.实验结论:从图象分析外力对物体做功与物体速度变 化的关系为W∝v2。
(2)若采用如图2所示的实验方案,尝试通过测得细绳拉 力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度 值进行探究,则:
①除图2所示器材外,另外准备了打点计时器的墨粉纸 盘、纸带、小车、细沙、刻度尺,为完成实验还需要图 4中的实验器材是________(填写相应器材的名称)。
②下列说法正确的是________。 A.该方案不需要平衡摩擦力 B.该方案操作时细绳应该与木板平行 C.该方案处理数据时应选择匀速运动时的速度 D.该方案中要使小车的质量远大于小沙桶和桶中沙的 质量
(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,难以选到合 适的点计算小车速度。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办法: _____________。
(4)(多选)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功, 经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一 些。这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填 字母代号)。 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
5.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。
二、数据处理
1.测量小车的速度:实验获得如图所示的纸带,为探究
橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系,需要测量弹力做
功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度,应在
纸带上测量的物理量:A1、A2间的距离x,小车速度的表 达式是v= x (T为打点计时器打点的时间间隔)。