2022年沪科版必修二.《探究动能变化跟功的关系》WORD教案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 试验 5探究动能定理学问梳理一、试验目的探究力做功与物体速度变化的关系 .二、试验原理探究力做功与物体速度转变的关系,可通过转变力对物体做的功,测出力对物体做不同的功时物体速度的变化,从而得到力做功与物体速度转变的关系 . 图 5-5-1 试验装置如下图 5-5-1,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行 .讨论橡皮筋对小车做的功 W 和小车获得的速度 v 的关系 .此试验采纳半定量的方法,不需要测出详细值 .三、试验器材橡皮筋相同的多根 、木板、小车、打点计时器、电源、纸带 .四、试验步骤1.同学合作,按图 5-5-1 所示,将器材连接好 . 2.先用一条橡皮筋做试验,用打点计时器和纸带测出小车的速度 v1,设此时橡皮筋对小车做的功为 W,记入表格 . 3.用两条橡皮筋做试验,试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 2W,测出小车的速度 v2,记入表格 . 4.用三条、四条 橡皮筋做试验,用同样的方法测出功和速度,记入表格 . 5.建立直角坐标系,用纵坐标表示力对物体做的功 W,用横坐标表示物体的速度 v 或速度的平方 v2,描点、连线,得出结论 . 沟通与摸索 : 本试验为何利用Wv2图象处理数据？该试验能定量地探究动能定理吗？结合验证牛顿其次定律试验,你能设计出探究动能定理的定量试验吗 . 提示 :W-v 图象为曲线, 不便于讨论它们之间的关系 .为了更直观地探究 W 与速度 v 的关系,可以画出 W-v2图象,这样可以将曲线转化为直线,这也是试验中常常采纳的处理数据的基本方法 .从 W-v2图象中,只能半定量地判定W 与 v2或物体的动能成正比,但不能定量地判定合外力所做的功与动能的变化之间的关系 . 结合验证牛顿其次定律试验,可以用竖直下落的钩码通过绳子拉动小车运动,此时钩码的重力所做的功可以近似等于合外力所做的功留意平稳摩擦力带运算小车动能的变化量,从而定量地探究动能定理 .五、留意事项,通过打点计时器打出纸1.我们用 2 条, 3 条 橡皮筋进行第 2 次、第 3 次 试验时,每次试验时橡皮筋伸长的长度都应保持一样 . 2.试验时可使木板略微倾斜,使小车恰能做匀速直线运动平稳摩擦力. 典例精析1.试验原理的考查【例 1】 某探究学习小组的同学欲验证“ 动能定理 ” ,他们在试验室组装了一套如下图5-5-2的装置,另外他们仍找到了打点计时器所用的同学电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态 .假设你是小组中的一位成员,要完成该项试验,就：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5-5-2 1你认为仍需要的试验器材有 . 2试验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量 应 满 足 的 实 验 条 件 是. , 实 验 时 首 先 要 做 的 步 骤是3在 2的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M,往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量 m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情形,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距 L 和这两点的速度大小 v1 与 v2v1<v2.就本试验最终要验证的数学表达式为 验中测量得到的物理量. 用题中的字母表示实思路点拨 :本试验利用小沙桶及沙的重力表示滑块受到的合外力,要留意小沙桶及沙的重力等于滑块受到的合外力的条件是小沙桶及沙 的质量远小于滑块的质量,且不计摩擦阻力利用平稳摩擦力的方法处理得到 . .滑块的速度可以利用由打点计时器打出的纸带进行数据解析：1为了测出滑决的质量和沙桶及沙的总质量需要选用天平测量 .为了对纸带进行数据处理需要选用刻度尺 . 2由于小沙桶及沙的重力等于滑块受到的合外力的条件是小沙桶及沙的质量远小于滑块的质量,且不计摩擦阻力利用平稳摩擦力的方法.所以要保证沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量.试验时第一要做的步骤是平稳摩擦力. 3由动能定理可得mgL1Mv221Mv2122答案：1天平、刻度尺2沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平稳摩擦力 3mgL1Mv221Mv1222点评 :探究动能定理的试验方法较多,在解决此类问题之前,第一要弄清本试验所涉及的实验原理和方法,然后再依据相应规律求解. 稳固与拓展1 在用如下图5-5-3 装置做 “探究动能定理 ”的试验时,以下说法正确的选项是图 5-5-3 A.通过转变橡皮筋的条数转变拉力做功的数值B.通过转变橡皮筋的长度转变拉力做功的数值C.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D.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名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解析： 试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,应选项 A 正确, B错误 .小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕的情形,应选项 答案： AC 2.试验数据的处理C 正确, D 错误 . 【例 2】 某同学用如下图5-5-4 的试验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中 A 为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B 的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C 为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦 .试验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点 . 图 5-5-4 1该同学在一条比较抱负的纸带上,依次选取0、1、2、3、4、5 共六个计数点,分别测量后 5 个计数点与计数点0 之间的距离,并运算出它们与0 点之间的速度平方差 v2 v2v2v02,填入下表：计数点s/cm v2/m2·s-2 计数点 0 / / 1 2 3 4 5 请以 v2为纵坐标、以s 为横坐标在方格纸中作出v2-s 图象 .假设测出小车质量为0.2 kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为N. 图 5-5-5 2该同学通过运算发觉小车所受合外力小于测力计读数,明显超出试验误差的正常范畴 . 你认为主要缘由是,试验操作中改良的措施是 . 思路点拨： 1如何减小误差？ v2-s 图象为直线,应使尽可能多的点分布在直线上,或对称分布在2由动能定理可知,直线两侧 .在试验中提炼物理模型,把握好试验原理,是处理问题的关键 . 解析：1将表中的数据分别描在题图坐标系中,然后在图中用平滑曲线连接,并且使尽可名师归纳总结 能多的点分布在曲线上,或对称分布在直线两侧,如图5-5-6. 第 3 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 5-5-6 由Fs1mv2212 mv 11mv2得,v22F. 222sm由图中直线的斜率为v29.622.2m/s,由以上两式解得F0.25 N. s102主要缘由是长木板对小车存在摩擦力；应将木板左端垫高,以平稳摩擦力,减小误差答案：12长木板对小车存在摩擦力 将木板左端垫高,以平稳摩擦力 稳固与拓展 2 某同学在探究动能定理试验中,设计了如下图5-5-7 的试验,将重物固定在纸带上,让纸带穿过电火花计时器或打点计时器,先用手提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方 ,然后接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点 ,得到的纸带如下图 .O 点为计时器打下的第 1 个点,该同学对数据进行了以下处理：取 OAABBC,并依据纸带算出了 A、B、C 三点的速度分别为 vA0.12 m/s,vB0.17 m/s,vC0.21 m/s.依据以上数据你能否大致判定 Wv2？图 5-5-7 解析： 设由 O 到 A 的过程中,重力对重物所做的功为WOA,那么由 O 到 B 的过程中,重力名师归纳总结 对重物所做的功为2WOA,由 O 到 C 的过程中,重力对重物所做的功为3WOA,由运算可知第 4 页,共 5 页vA2=1.44 ×10-2 m2/s2,vB2=2.89 ×10-2 m2/s 2,vC2=4.41 ×10 -2 m2/s 2,v Bv A22,v Cv A23,即 vB22vA2,22vC23vA2.由以上数据可判定Wv2 是正确的,也可以依据图线来判定如下图. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 答案： 可判定 W v2是正确的 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页