2022年探究动能定理课堂导学案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章学习必备欢迎下载第 6 讲探究动能定理预习案班级 _ 姓名 _学号 _面批时间一、试验目的1 探究外力对物体做功与物体速度的关系；2 会用图像法处理试验数据,通过对试验数据分析,总结出做功与物体速度平方的关系；二、试验原理 1 采纳如下列图装置,让小车在橡皮筋作用下弹出,使小车获得速度后沿木板匀速滑行；当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为 W,就用两条、 三条完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次 试验,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放时,试验中橡皮筋对小车做的功就是 2W、3W 2 由于橡皮筋每次试验做的功使小车获得的速度可依

2、据打点计时器打出的纸带得到；当得出如干组功和速度的数据后,以橡皮筋对小车做的功 W为纵坐标,分别以小车获得的速度 v、 v 2 为横坐标,以第 1 次试验时的功 W为单位, 用描点法分别作出 Wv、Wv = 曲线,分析曲线,得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系；三、试验器材小车 前面带小钩 、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、同学电源及导线 使用电火花 计时器不用同学电源 、 56 条等长的橡皮筋、刻度尺；四、试验步骤1 按图中所示将试验仪器安装好；2 平稳摩擦力：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

3、出的点间距匀称,即小车能匀速运动为止；3 分别用 1 条、2 条、3 条、4 条 橡皮筋做试验,试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 ,标记好每次试验得到的纸带；五、数据处理测量小车的速度：试验获得如下列图的纸带,为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系,需要测量弹力做功终止时小车的速度,即小车做匀速运动的速度,应在纸带上测量的物理量是 用字母表示 ：A1、A2 间的距离 x,小车速度的表达式是 用测量的物理量表示 v T 为打点计时器的时间间隔 把试验中得到的纸带分别用同样的方法处理得到小车的速度,并运算速度的平方,试验数据记录在表格中；2. 试验数

4、据的分析在坐标纸上画出Wv 和 Wv2图线 “ W” 以一条橡皮筋做的功为单位 ；第 1 页,共 10 页试验结论：由图像可知功与物体速度变化的关系为Wv2；名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载六、留意事项 1 平稳摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车重力沿斜面对下的分力与摩擦阻力平稳；方法 是轻推小车, 由打点计时器打在纸带上的点的匀称程度判定小车是否做匀速运动,找到木板一个 合适的倾角；2 测小车速度时,应选纸带上点距匀称的部分,也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点；3 橡皮筋应选规格一样的且每次拉伸长度一样；力对小

5、车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即 可,不必运算出详细数值；七、误差分析 1 误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做的功 W与橡皮筋的条数不成 正比；2 没有完全平稳摩擦力 倾角小 或平稳摩擦力过度 倾角过大 也会造成误差；3 利用打上点的纸带运算小车的速度时,测量不精确带来误差；摸索与争论 1. 如何平稳摩擦力,平稳到什么程度,如何验证？2. 如何做到每根橡皮筋所做的功都相等？3. 摸索纸带上打点的分布情形,如何运算小车的末速度？4. 如何通过图象处理数据？预习自测 1. 在“ 探究功与速度变化的关系” 的试验中,如木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时

6、,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,以下说法正确选项（）A橡皮筋处于原长状态 B橡皮筋仍处于伸长状态 C小车在两个铁钉的连线处 D小车已过两个铁钉的连线 2. 关于“ 探究功与速度变化的关系” 的试验中,在正确操作情形下,打在纸带上的点,并不都是匀称的, 为了测量小车获得的速度,应选用纸带的部分进行测量 （依据如下列图的纸带回答）第五章第 6 讲探究动能定理探究案一、试验原理及操作留意事项 例 1 关于“ 探究功与速度变化的关系” 的试验中,以下表达正确选项 A 每次试验必需设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 -

7、- - - - - - - - 学习必备 欢迎下载 B 每次试验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一样 C 放小车的长木板应当尽量使其水平 D 先接通打点计时器电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出 二、试验数据的处理及误差分析 例 2 某试验小组采纳如下列图的装置探究功与速度变化的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出 后,沿木板滑行打点计时器工作频率为 50 Hz. 1 试验中木板略微倾斜,这样做 _；A是为了使释放小车后,小车能匀加速下滑 B是为了增大小车下滑的加速度 C可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D可使得橡皮筋放松后小车做匀速运动 2 试验中先后用同样的橡皮筋1 条、 2 条、 3 条

8、,并起来挂在小车的前端进行多次试验,每次都要把小车拉到同一位置再释放小车把第 1 次只挂 1 条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1,其次次挂 2 条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为 2W1, ；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出依据第四次的纸带 如下列图 求得小车获得的速度为_ m/s. 3 如依据多次测量数据画出的 W v 草图如下列图, 依据图线外形, 可知对 W与 v 的关系作出的猜想确定不正确选项 _1 2 3AWv BWv C W v DWv4 假如 Wv 2的猜想是正确的,就画出的 Wv 2 图象应是_ ；5 在本试验中你认为影响试验成效的可能缘由是_ _

9、. 只要回答出一种缘由即可 三、其它案例设计 例 3 某试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“ 动能定理”. 如下列图,他们将拉力传感器固定在小车上, 用不行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 . 1 试验主要步骤如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载测量 _和拉力传感器的总质量 M1；把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过

10、定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路 . 将小车停在 C点, _ _,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B 时的速度 . 在小车中增加砝码或 _ _,重复的操作 . 2 以下表格是他们测得的一组数据,其中 M 是 M1 与小车中砝码质量之和,|v2 2-v 1 2| 是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此运算出动能变化量 E,F 是拉力传感器受到的拉力,W是 F在 A、B 间所做的功 . 表格中的 E3=_,W3=_. 结果保留三位有效数字 3 依据表格,请在图中的方格纸上作出规律总结： E-W图线 . 由图线可得到的结论第五章第 6 讲探究动能定理拓展案 1在用图所示装置做“

11、 探究功与速度变化的关系” 的试验时,以下说法正确选项A本试验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、 所采纳的方法是选用同样的橡皮名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载筋,并在每次试验中使橡皮筋拉伸的长度保持一样；当用 1 条橡皮筋进行试验时,橡皮筋对小车 做的功为 W,用 2 条、 3 条 橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次 试验时,橡皮筋对小车 做的功分别是 2W、 3W B小车运动中会受到阻力,补偿的方法：可以使木板适当倾斜；C某同学在一次试验中得到一条记录纸带；纸带上打出的点,两

12、端密、中间疏；显现这种情形 的缘由可能是没有使木板倾斜或倾角太小；D依据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最终一点的距离来 进行运算；2在“ 探究动能定理” 的试验中,某同学是用下面的方法和器材进行试验的：放在长木板的小 车,由静止开头在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器关于这一试验,以下说法中正确选项 A 长木板要适当倾斜,以平稳小车运动中受到的阻力B重复试验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 C利用纸带上的点运算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行运算 D利用纸带上的点运算小车

13、的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分进行运算3. 如下列图,在“ 探究功与物体速度变化的关系” 的试验中,关于橡皮筋做的功,以下说法中 正确选项 A橡皮筋做的功可以直接测量 B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 C橡皮筋在小车运动的全程中始终做功 D把橡皮筋拉伸为原先的两倍,橡皮筋做功也增加为原先的两倍4某探究学习小组的同学们欲探究“ 恒力做功与物体动能变化的关系” ,他们在试验室组装了 一套如下列图的装置； 1该学习小组的同学想用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力,探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系；为了实现这个想法,该小组成员提出了以下试验措施,你认为有效的

14、有_；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载A保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量B保持砂和砂桶的质量远小于滑块的质量C保持长木板水平D把长木板的左端垫起适当的高度以平稳摩擦力E调整滑轮的高度使细线与长木板平行2 如图为试验中打出的一条纸带,现选取纸带中的 B、K 两点来探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系；已知打点计时器的打点周期为 T,重力加速度为 g；在本试验中需要测量的物理量有：砂和砂桶的质量 m1、滑块的质量 m2,A、C间的距离 s1,J、L 间的距离 s2,B、K 间的距离 s；本试

15、验探究结果的表达式为 _ _； 用测量物理量相应的字母表示 5. 某试验小组采纳下图所示的装置探究“ 动能定理” ,图中小车中可放置砝码 . 试验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为 50 Hz. 1 试验的部分步骤如下：在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码 ; 将小车停在打点计时器邻近,_,_ ,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,_；O v,第 6 页,共 10 页转变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复的操作. 2 如图是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg 时得到的一条纸带,在纸带上挑选起始点及 A

16、、B、C、D.和 E五个计数点,可获得各计数点到O的距离 S 及对应时刻小车的瞬时速度请将 C点的测量结果填在表1 中的相应位置 . 名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3 在小车的运动过程中, 对于钩码、砝码和小车组成的系统,做负功 . _做正功,_4 试验小组依据试验数据绘出了图中的图线（其中 v2=v 2-v 0 2） , 依据图线可获得的结论是_. 要验证“ 动能定理” ,仍需测量的物理量是摩擦力和_. 表 1 纸带的结果v/m s-1 Ep=1 kx 22, 其中 k测量点S/cm O 0.00 0.35 A 1

17、.51 0.40 B 3.20 0.45 C _ _ D. 7.15 0.54 E 9.41 0.60 6. 为了“ 探究外力做功与物体动能变化的关系”, 查资料得知 , 弹簧的弹性势能是弹簧的劲度系数,x 是弹簧长度的变化量. 第 7 页,共 10 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载. , 即只有弹簧推力做某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球 质量为 m运动来探究这一问题为了争论便利 , 把小铁球放在水平桌面上做试验, 让小铁球在弹力作用下运动功. 该同学设计试验如下 : 第一进行如图甲所示的试验 : 将轻质弹簧竖直挂

18、起来 , 在弹簧的另一端挂上小铁球 , 静止时测得弹簧的伸长量为 d. 在此步骤中 , 目的是要确定物理量 , 用 m、d、 g 表示为 . 接着进行如图乙所示的试验 : 将这根弹簧水平放在桌面上 , 一端固定 , 另一端被小铁球压缩 , 测得压缩量为 x, 释放弹簧后 , 小铁球被推出去 , 从高为 h 的水平桌面上抛出 , 小铁球在空中运动的水平距离为 L. 小铁球的初动能 Ek1= . 小铁球的末动能 Ek2= . 用 m、h、 L、g 表示 弹簧对小铁球做的功 W= . 用 m、x、d、g 表示 对比 W和 Ek2-Ek1 就可以得出 “ 外力做功与物体动能变化的关系”, 即在试验误差

19、答应范畴内 , 外力所做的功等于物体动能的变化 . 第五章 第 6 讲 探究动能定理答案摸索与争论1. 让木板有一微小的倾角,使重力沿斜面对下的分力等于摩擦力,轻推小车可使之匀速运动2. 使橡皮筋完全相同,且伸长量也一样3. 打点之间的距离先增大后不变,通过不变的点迹间距求末速度4. 将图像做成直线,有利于判定物理量之间的关系预习检测： 1.B 2.GK 探究案例 1 D 例 2 解析： 1 使木板略微倾斜的目的是平稳摩擦力,使得橡皮筋松动后小车能够做匀速运动,应选项 C、D正确2 由纸带后半部分两点间距离相同,可知小车开头做匀速运动,可求得：vx T0.04 m 0.02 s2 m/s W变

20、化率增大,应选项A、B 是不行能的第 8 页,共 10 页3 由 Wv 图象可知,随速度增大,名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 如 Wv 2,由函数关系可知Wv学习必备欢迎下载2图象应当是过原点的直线5 影响试验成效的因素许多,例如：橡皮筋规格不完全相同、小车质量太小、木板倾斜过大或过小、每次试验不能让小车从同一位置由静止开头释放等等例 3 解析： 1 在试验过程中拉力对小车和传感器做功使小车和传感器的动能增加,所以需要测量小车和传感器的总质量；释放小车； 通过掌握变量法只转变小车的质量或只转变拉力大小得出不同的数据；2 通过拉力传感

21、器的示数和 AB长用 WFL 可运算拉力做的功；3 利用图象法处理数据,可知 W与 E 成正比,作图用描点法答案： 1 小车 释放小车 转变钩码数量20.600 J 0.610 J 3 见解析拓展案1. 解析：放开小车之后,小车在橡皮筋的作用下开头加速运动,等到橡皮筋与小车分别之后,小车做匀速直线运动；本试验中测的速度是小车匀速运动的速度,而不是整个过程的平均速度,因此争论纸带上打下的点肯定是那些匀称分布的点；D错答案： ABC 2. 解析： 在此题的试验中,由于小车在运动中受到阻力 摩擦力和纸带的阻力 ,所以要使长木板适当倾斜, 以平稳小车运动过程中受到的阻力,重复试验时, 为了使橡皮筋对小

22、车所做的功与它的条数成正比, 所以用到橡皮筋的条数虽然不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同,利用纸带上的点运算小车的速度时,由于要运算的是小车脱离橡皮筋后匀速运动的速度,所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行运算,故 答案： ABD 3. 答案： B A、B、D选项是正确的4. 解析： 1 砂和砂桶的总质量越小,产生的加速度越小,细线拉力越接近砂和砂桶的重力,误 差越小,故 B正确；由于滑块受到长木板的摩擦力作用,因此要先平稳摩擦力,D正确；为了使 细线拉力与滑块运动方向平行,需调整滑轮的高度使细线与长木板平行,E 正确；2 挑选 B、K 之间的过程争论误差较小,对滑块,合外力可视为砂和砂桶的重

23、力,做功为 W名师归纳总结 第 9 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载1 2m2vB 22m2 s2 2T22m2 s1 2T 12,m1gs；B、K 两处的速度分别为vBs1 2T,vK s2 2T,动能变化为1 2m2vK 2故探究结果的表达式为m1gs1 2m2s2 2T21 2m2s1 2T2；第 10 页,共 10 页答案： 1BDE 2 m1gs2m2 s2 2T22m2 s1 2T25. （1）接通打点计时器电源释放小车关闭打点计时器电源（2）5.05-5.10 0.48-0.50（答案在此范畴内都得分）（3）重力（钩码的重力）摩擦力（阻力）（4） v2S（速度平方的变化与位移成正比）小车的质量6. 弹簧的劲度系数k mg/d 0 mgL2/4h mgx2/2d 名师归纳总结 - - - - - - -