實(shí)驗(yàn)05探究動(dòng)能定理(對應(yīng)學(xué)生用書P99)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系2會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)原理一根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s做功為W兩根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s做功應(yīng)為2W三根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s做功應(yīng)為3W利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求出小車離開橡皮筋的速度列表作圖，即可求出vW關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)器材橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)人?、?shí)驗(yàn)步驟1按原理圖將儀器安裝好2平衡摩擦力3用一條橡皮筋拉小車做功W4用兩條橡皮筋拉小車做功2W5用三條橡皮筋拉小車做功3W“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W；當(dāng)用2條、3條、4條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測出(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是_.A打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用干電池供電B實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，可以不平衡摩擦力C每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出D利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W­vm、W­v、W­v，W2­vm、W3­vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系(2)如圖所示，給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須用交流電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，必須平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出，C項(xiàng)正確；根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關(guān)系，D項(xiàng)正確(2)小車獲得的最大速度vm m/s0.81 m/s.答案：(1)CD(2)0.81(對應(yīng)學(xué)生用書P99)一、數(shù)據(jù)處理1計(jì)算出第三次小車獲得的速度2分別用各次實(shí)驗(yàn)的v和W繪出vW，v2W，v3W，vW關(guān)系圖二、誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測量不準(zhǔn)帶來誤差三、注意事項(xiàng)1平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，打到木板一個(gè)合適的傾角2選點(diǎn)測速：測小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的3規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下：圖1(1)按如圖1所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M0.20 kg ，鉤碼總質(zhì)量m0.05 kg.(2)釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率f50 Hz)，打出一條紙帶(3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖2所示把打下的第一個(gè)點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把鉤碼的重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W_J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g取10 m/s2)，打第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能Ek_(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)，把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek0.125 J.圖2(4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是_.A鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多C釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動(dòng)能增量的測量值比真實(shí)值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因解析：若用鉤碼的重力作為小車所受的合力，則F合mg0.5 N，從0點(diǎn)到打第5點(diǎn)時(shí)水平位移xd50.360 m，所以WF合x0.5×0.360 J0.180 J打第5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能EkMv，v5，式中t為5個(gè)時(shí)間間隔，即t，故Ek(d6d4)2.從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力和實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力故選項(xiàng)A、B正確C、D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響，故不選C、D答案：(3)0.180(d6d4)2(4)AB(對應(yīng)學(xué)生用書P100)一、裝置時(shí)代化二、求解智能化(1)摩擦阻力問題：靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力自由下落阻力減少氣墊導(dǎo)軌減少摩擦力(2)速度的測量方法：勻速運(yùn)動(dòng)速度測量紙帶上各點(diǎn)速度光電門v速度傳感器直接顯示速度大小三、實(shí)驗(yàn)多樣化可探究動(dòng)能定理，可驗(yàn)證單物體(系統(tǒng))機(jī)械能守恒(2016·全國新課標(biāo)卷)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能 圖(a)(1)試驗(yàn)中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號(hào))(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為_m/s.比較兩紙帶可知，_(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的試驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢能大 圖(b)解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先通電后釋放物塊，正確的順序.(2)物塊脫離彈簧時(shí)速度最大，v m/s1.29 m/s；由動(dòng)能定理Epmv2，根據(jù)紙帶知M紙帶獲得的最大速度較大，則彈性勢能較大答案：(1) (2)1.29M6