實驗五探究動能定理 第五章機械能 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 命題點一教材原型實驗 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 1 過好雙基關(guān) 1 實驗?zāi)康奶骄抗εc物體速度變化的關(guān)系 2 實驗原理 如圖所示 1 一根橡皮筋作用在小車上移動距離s 做功為W 2 兩根橡皮筋作用在小車上移動距離s 做功應(yīng)為 3 三根橡皮筋作用在小車上移動距離s 做功應(yīng)為 4 利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度 列表 作圖 由圖象可以確定功與速度變化的關(guān)系 2W 3W 3 實驗器材 小車 木板 紙帶 鐵釘?shù)?4 實驗步驟 1 墊高木板的一端 平衡 2 拉伸的橡皮筋對小車做功 用一條橡皮筋拉小車 做功W 用兩條橡皮筋拉小車 做功2W 用三條橡皮筋拉小車 做功3W 打點計時器 橡皮筋 摩擦力 3 測出每次做功后小車獲得的 4 分別用各次實驗測得的v和W繪制W v或W v2 W v3 圖象 直到明確得出W和v的關(guān)系 5 實驗結(jié)論物體速度v與外力做功W間的關(guān)系W mv2 速度 1 實驗注意事項 1 將木板一端墊高 使小車的重力沿斜面向下的分力與平衡 方法是輕推小車 由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做運動 找到長木板的一個合適的傾角 2 測小車速度時 應(yīng)選紙帶上的點均勻的部分 也就是選小車做運動的部分 3 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的 力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可 不必計算出具體數(shù)值 4 小車質(zhì)量應(yīng)大一些 使紙帶上打的點多一些 摩擦阻力 勻速 勻速 2 實驗探究的技巧與方法 1 不直接計算W和v的數(shù)值 而只是看第2次 第3次 實驗中的W和v是第1次的多少倍 簡化數(shù)據(jù)的測量和處理 2 做W v圖象 或W v2 W v3圖象 直到作出的圖象是一條傾斜的直線 2 命題點一教材原型實驗 如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究 橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系 的實驗 圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行的情形 這時 橡皮筋對小車做的功記為W 當(dāng)我們把2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次 第3次 實驗時 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放 小車在每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出 1 除了圖中的已給出的實驗器材外 還需要的器材有 例1 答案 刻度尺 2 平衡摩擦力后 每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的 為了測量小車獲得的速度 應(yīng)選用紙帶的 部分進行測量 答案 點距均勻 3 下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表 請將第2次 第3次 實驗中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置 答案 2W 3W 4W 5W 4 從理論上講 橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn 請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗證理論的正確性 答案 解析 vn2 見解析圖 1 用如圖所示的裝置做 探究動能定理 的實驗時 下列說法正確的是 A 為了平衡摩擦力 實驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高 使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動B 每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同 拉伸的長度要一樣C 可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值D 可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值E 實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源F 通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度G 通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 答案 2 某學(xué)習(xí)小組做探究 合力的功和物體速度變化的關(guān)系 的實驗 圖中小車是在1條橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行 這時橡皮筋對小車做的功記為W 當(dāng)用2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次 第3次 實驗時 使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致 每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出 1 除了圖中已有的實驗器材外 還需要導(dǎo)線 開關(guān) 填測量工具 和 填 交流 或 直流 電源 答案 刻度尺 交流 2 實驗中 小車會受到摩擦阻力的作用 可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡掉摩擦阻力 則下面操作正確的是A 放開小車 能夠自由下滑即可B 放開小車 能夠勻速下滑即可C 放開拖著紙帶的小車 能夠自由下滑即可D 放開拖著紙帶的小車 能夠勻速下滑即可 答案 解析 平衡摩擦力時 也要平衡掉紙帶與限位孔之間的摩擦力 根據(jù)平衡狀態(tài)的特點 小車做勻速運動時即平衡掉了摩擦力 3 若木板水平放置 小車在兩條橡皮筋作用下運動 當(dāng)小車速度最大時 關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置 下列說法正確的是A 橡皮筋處于原長狀態(tài)B 橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C 小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D 小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 答案 分析 未平衡摩擦力 4 在正確操作情況下 打在紙帶上的點并不都是均勻的 為了測量小車獲得的速度 應(yīng)選用圖中紙帶的 部分進行測量 答案 GK 3 命題點二實驗拓展創(chuàng)新 1 裝置時代化 2 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 勻速運動速度 測量紙帶上各點速度 光電門v 速度傳感器直接顯示速度大小 3 實驗多樣化可探究動能定理 可驗證單物體 系統(tǒng) 機械能守恒 為了 探究動能改變與合外力做功的關(guān)系 某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案 第一步 把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起 把質(zhì)量為M的滑塊通過細繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘跨過定滑輪相連 重錘后連一穿過打點計時器的紙帶 調(diào)整木板傾角 直到輕推滑塊后 滑塊沿木板向下勻速運動 如圖甲所示 例2 分析 第二步 保持長木板的傾角不變 將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處 取下細繩和重錘 將滑塊與紙帶相連 使紙帶穿過打點計時器 然后接通電源 釋放滑塊 使之從靜止開始向下加速運動 打出紙帶 如圖乙所示 打出的紙帶如圖丙所示 請回答下列問題 1 已知O A B C D E F相鄰計數(shù)點間的時間間隔為 t 根據(jù)紙帶求滑塊運動的速度 打點計時器打B點時滑塊運動的速度vB 答案 分析 A C的時間中點 丙 乙 2 已知重錘質(zhì)量為m 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 要測出某一過程合外力對滑塊做的功還必須測出這一過程滑塊 寫出物理名稱及符號 只寫一個物理量 合外力對滑塊做功的表達式W合 答案 解析 由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑的位移x 由動能定理可知W合 Ek 即mgx Ek 下滑的位移x mgx 3 算出滑塊運動OA OB OC OD OE段合外力對滑塊所做的功W以及在A B C D E各點的速度v 以v2為縱軸 W為橫軸建立直角坐標(biāo)系 描點作出v2 W圖象 可知該圖象是一條 根據(jù)圖象還可求得 答案 解析 v2 W圖象應(yīng)該為一條過原點的直線 根據(jù) Ek Mv2可求得M的值 過原點的直線 滑塊的質(zhì)量M 3 某學(xué)習(xí)小組在 探究功與速度變化的關(guān)系 的實驗中采用了如圖所示的實驗裝置 1 將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵 通過調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平 檢查是否調(diào)平的方法是 答案 將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上 看其是否滑動 或?qū)⒒瑝K輕置于氣墊導(dǎo)軌之上 輕推滑塊看是否勻速運動 其他方法正確均可 2 如圖所示 游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度 d cm 實驗時 將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上 向后拉伸一定的距離 并做好標(biāo)記 以保證每次拉伸的距離恒定 現(xiàn)測得掛一根橡皮條時 滑塊彈離橡皮條后 經(jīng)過光電門的時間為 t 則滑塊最后勻速運動的速度表達式為 用字母表示 答案 分析 0 550 d 5mm 0 05mm 10 5 50mm 0 550cm滑塊勻速運動的速度v 5 10 3 逐根增加橡皮條 記錄每次遮光條經(jīng)過光電門的時間 并計算出對應(yīng)的速度 則畫出的W v2圖象應(yīng)是 答案 解析 由動能定理可知 W mv2 故畫出的W v2圖象應(yīng)是過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線 過坐標(biāo)原點的一條傾斜直線 4 某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系 小物塊在1條橡皮筋的作用下彈出 沿水平桌面滑行 之后平拋落至水平地面上 落點記為M1 在釘子上分別套上2條 3條 4條 同樣的橡皮筋 使每次橡皮筋拉伸的長度都保持一致 重復(fù)步驟 小物塊落點分別記為M2 M3 M4 測量相關(guān)數(shù)據(jù) 進行數(shù)據(jù)處理 1 為求出小物塊拋出時的動能 需要測量下列物理量中的 填正確答案標(biāo)號 A 小物塊的質(zhì)量mB 橡皮筋的原長xC 橡皮筋的伸長量 xD 桌面到地面的高度hE 小物塊拋出點到落地點的水平距離L 答案 解析 2 將幾次實驗中橡皮筋對小物塊做的功分別記為W1 W2 W3 小物塊拋出點到落地點的水平距離分別記為L1 L2 L3 若功與速度的二次方成正比 則應(yīng)以W為縱坐標(biāo) 為橫坐標(biāo)作圖 才能得到一條直線 答案 解析 L2 3 由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略 則由此引起的誤差屬于 選填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差 答案 系統(tǒng)誤差 5 某實驗小組的同學(xué)欲 探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系 在實驗室設(shè)計了一套如圖甲所示的裝置 圖中A為小車 B為打點計時器 C為彈簧測力計 P為小桶 內(nèi)有砂子 一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置 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 1 該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上 將點跡清晰的某點記為零點 順次選取一系列點 分別測量這些點到零點之間的距離x 計算出它們與零點之間的速度平方差 v2 v2 v02 彈簧測力計的讀數(shù)為F 小車的質(zhì)量為m 然后建立 v2 x坐標(biāo)系 通過描點法得到的圖象是一條過原點的直線 如圖乙所示 則這條直線的斜率的意義為 填寫表達式 答案 解析 2 若測出小車質(zhì)量為0 4kg 結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為 N 答案 解析 1