人教版高三物理总复习 实验5 探究动能定理课件 鲁科.ppt

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1、实验五探究动能定理实验五探究动能定理2021/8/9 星期一1物物体体的的动动能能与与速速度度密密切切相相关关，而而物物体体的的速速度度变变化化与与它它的的受受力力有有关关物物体体在在力力的的作作用用下下发发生生一一定定位位移移，速速度度发发生生变变化化，因因此此我我们们要要去去探探究究功功与与速速度度变化的关系，进而探究动能定理变化的关系，进而探究动能定理知识要点归纳知识要点归纳实验目的实验目的2021/8/9 星期一2实验原理实验原理我我们们通通过过橡橡皮皮筋筋带带动动小小车车运运动动来来探探究究对对物物体体做做的的功功与与物物体体速速度度变变化化的的关关系系如如图图451所所示示，小小车

2、车在在橡橡皮皮筋筋的的作作用用下下弹弹出出，沿沿木木板板滑滑行行当当我我们们用用2条条、3条条同同样样的的橡橡皮皮筋筋进进行行第第2次次、第第3次次实实验验时时，每每次次橡橡皮皮筋筋拉拉的的长长度度都都保保持持一一样样，那那么么，第第2次次，第第3次次实实验验中中橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功都都是是第第一一次次的的2倍倍、3倍倍如如果果把把第第一一次次实实验验时时橡橡皮皮筋筋的功记为的功记为W，以后各次的功就是，以后各次的功就是2W、3W2021/8/9 星期一3图图451由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带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

3、的方法测出和打点计时器测出，也可以用其他的方法测出这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据的数据以橡皮筋对小车做功为纵坐标，小车获得的速度以橡皮筋对小车做功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出为横坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系量关系2021/8/9 星期一4打打点点计计时时器器及及纸纸带带、交交流流电电源源、在在适适当当的的位位置置钉钉有有两两个个铁铁钉钉的的长长木木板板、小小车车、相相同同的的橡橡皮皮筋筋五五六六条、刻度

4、尺、小木片条、刻度尺、小木片实验器材实验器材2021/8/9 星期一5过程分析导引过程分析导引一、实验步骤一、实验步骤1按图按图451所示将实验仪器安装好所示将实验仪器安装好2平衡摩擦力平衡摩擦力3先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的，设此时橡皮筋对小车做的功为功为W1W0，将这一组数据记入表格，将这一组数据记入表格4用用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W22W0，测

5、出小车获得的速度，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格，将数据记入表格5用用3条、条、4条条橡皮筋做实验，用同样的方法橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，填入表格测出功和速度，填入表格2021/8/9 星期一6二、数据处理二、数据处理图图4522021/8/9 星期一72实验数据记录实验数据记录橡皮筋橡皮筋所做的功所做的功位移位移x/m时间时间t/s速度速度v/(ms1)速度的平方速度的平方v2/(m2s2)2021/8/9 星期一83.实实验验数数据据处处理理及及分分析析：在在坐坐标标纸纸上上画画出出Wv和和Wv2图图线线(“W”以以一一根根橡橡皮皮筋筋做做的的功功为为单单位位)如如图

6、图453所示所示图图4532021/8/9 星期一9三、注意事项三、注意事项1平衡摩擦力平衡摩擦力实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现，将木板一可采用将木板一端垫高的方法来实现，将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响衡，就能消除摩擦力的影响2021/8/9 星期一102

7、纸带的数据处理纸带的数据处理打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形形3不需要求出功的数值不需要求出功的数值本实验是利用橡皮筋的多少来表示拉力做功的大本实验是利用橡皮筋的多少来表示拉力做功的大小，但不需要求出做功的值，只要求每条橡皮筋小，但不需要求出做功的值，只要求每条橡皮筋做的功大小相等做的功大小相等2021/8/9 星期一114如何通过图象处理数据如何通过图象处理数据我们无法直接

8、由一些数据得出规律性的结论，故我们无法直接由一些数据得出规律性的结论，故借助于图象分析，而最容易想的是借助于图象分析，而最容易想的是W与与v的关系，的关系，但得到的图线无法下结论，故再做但得到的图线无法下结论，故再做Wv2图线，进图线，进而得出结论而得出结论5实验中物体的初速度为零，所以要保证小车由实验中物体的初速度为零，所以要保证小车由静止放手静止放手2021/8/9 星期一12四、误差分析四、误差分析1误差的主要来源之一是橡皮筋的长度、粗细不误差的主要来源之一是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比所以实验中应尽量选用长度和规格

9、完全相同的橡所以实验中应尽量选用长度和规格完全相同的橡皮筋皮筋2平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来的偶然误差准带来的偶然误差4作图象的过程中存在偶然误差作图象的过程中存在偶然误差2021/8/9 星期一13实验典例精析实验典例精析题型一题型一基本实验原理与操作基本实验原理与操作 (2009年年高高考考安安徽徽卷卷)探探究究力力对对原原来来静静止止的的物物体体做做的的功功与与物物体体获获得得的的速速度度的的关关系系，实实验验装装置置如图如图454所示，实验主要过程如下

10、：所示，实验主要过程如下：例例例例1 1图图4542021/8/9 星期一142021/8/9 星期一15A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、.所采用的方法是选用同样的橡皮所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为的功为W，用，用2条、条、3条、条、橡皮筋并在一起进行橡皮筋并在一起进行第第2次、第次、第3次、次、实验时，橡皮筋对小车做的实验时，橡皮筋对小车做的功分别是功分别是2W、3W

11、、.B小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜木板适当倾斜2021/8/9 星期一16C某同学在一次实验中，得到一条记录纸带纸某同学在一次实验中，得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度根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后一点的距离来的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算进行计算2021/8/9 星期一17【解解析析】由由于

12、于选选用用同同样样的的橡橡皮皮筋筋，并并且且每每次次实实验验中中橡橡皮皮筋筋拉拉伸伸的的长长度度相相同同，因因此此每每条条橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功都都相相同同，故故A正正确确；小小车车在在运运动动中中受受到到阻阻力力，采采取取平平衡衡摩摩擦擦力力的的方方法法补补偿偿，让让木木板板固固定定在在有有打打点点计计时时器器的的一一端端适适当当抬抬高高，使使重重力力的的下下滑滑分分力力与与摩摩擦擦力力平平衡衡，故故B正正确确；纸纸带带上上的的点点两两端端密密、中中间间疏疏，说说明明小小车车先先在在橡橡皮皮筋筋拉拉力力作作用用下下加加速速，后后在在阻阻力力作作用用下下减减速速，故故C正正确确；

13、由由于于橡橡皮皮筋筋松松弛弛后后，小小车车做做匀匀速速运运动动，此此时时的的速速度度是是橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做功功后后的的最最大大速速度度，故故求求速速度度应应用用匀匀速速的的那那一一段段的的数数据据，而而不不应应该该使使用用从从第第一一点点到到最最后后一一点点的的数据来计算，故数据来计算，故D项错，项错，A、B、C正确正确2021/8/9 星期一18【答案答案】D【规律总结规律总结】解决基本实验操作类问题的方法解决基本实验操作类问题的方法是搞清实验原理，设计并动手完成实验，在实验是搞清实验原理，设计并动手完成实验，在实验过程中体会每一个实验步骤的应用目的过程中体会每一个实验步骤的应用目

14、的2021/8/9 星期一19题型二题型二实验步骤的数据处理实验步骤的数据处理 (2011年年陕陕西西宝宝鸡鸡一一检检)如如图图455甲甲所所示示是是某某研研究究性性学学习习小小组组一一同同学学做做探探究究“橡橡皮皮筋筋做做功功和和物物体体速速度度变变化化的的关关系系”的的实实验验，图图中中小小车车在在一一条条橡橡皮皮筋筋作作用用下下弹弹出出，沿沿木木板板滑滑行行的的情情形形这这时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做功功记记为为W.当当用用2条条、3条条、n条条完完全全相相同同的的橡橡皮皮筋筋并并在在一一起起进进行行第第2次次、第第3次次、第第n次次实实验验时时，每每次次橡橡皮皮筋筋都都被被拉拉伸

15、伸到到同同一一位位置置释释放放小小车车每每次次实实验验中中获获得得的的速速度度可可以以由由打打点点计计时时器器所所打打的的纸纸带带测测出出，图图乙乙为为某某次次实实验验中中打打出的纸带出的纸带例例例例2 22021/8/9 星期一20图图455(1)除了图中已给出的实验器材和电源外，还需要的除了图中已给出的实验器材和电源外，还需要的器材有器材有_(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是取的措施是_2021/8/9 星期一21(3)每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀的，为了测量小车最终获得的

16、末速度，应选用纸的，为了测量小车最终获得的末速度，应选用纸带的带的_部分进行测量部分进行测量(4)下面是本实验的数据记录及数据处理表下面是本实验的数据记录及数据处理表.2021/8/9 星期一222021/8/9 星期一23从从理理论论上上讲讲，橡橡皮皮筋筋做做的的功功Wn与与物物体体获获得得的的速速度度vn之之间间满满足足的的关关系系应应是是Wn_，请请你你运运用用表表中中的的数数据据在在图图456所所示示的的坐坐标标系系中中作作出出相相应应的图象，以验证理论的正确性的图象，以验证理论的正确性图图4562021/8/9 星期一24【解析解析】(1)刻度尺要计算某点速度的大小，刻度尺要计算某点

17、速度的大小，必须要测量纸带上的计数点间的距离，除了图中必须要测量纸带上的计数点间的距离，除了图中已给出的实验器材和电源外，还需要的器材是刻已给出的实验器材和电源外，还需要的器材是刻度尺度尺(2)把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是把放打点计时器一端的木板垫起适当取的措施是把放打点计时器一端的木板垫起适当的高度以平衡摩擦力的高度以平衡摩擦力(3)相邻两点之间距离相等相邻两点之间距离相等(或点分布均匀或点分布均匀)小车小车最终做匀速运动，因此应选用相邻两计数点间隔最

18、终做匀速运动，因此应选用相邻两计数点间隔相等的纸带相等的纸带2021/8/9 星期一25图图4572021/8/9 星期一26【答案答案】见解析见解析【规律总结规律总结】Wv图象为曲线，不便于研究它们图象为曲线，不便于研究它们之间的关系为了更直观地探究之间的关系为了更直观地探究W与速度与速度v的关系，的关系，可以画出可以画出Wv2图象，这样可以将曲线转化为直线，图象，这样可以将曲线转化为直线，这也是实验中经常采用的处理数据的基本方法这也是实验中经常采用的处理数据的基本方法从从Wv2图象中，只能半定量地判断图象中，只能半定量地判断W与与v2(或物体或物体的动能的动能)成正比，但不能定量地判断合外

19、力所做的成正比，但不能定量地判断合外力所做的功与动能的变化之间的关系功与动能的变化之间的关系2021/8/9 星期一27题型三题型三创新实验创新实验图图4582021/8/9 星期一28 (2011年年宁宁德德模模拟拟)某某同同学学用用如如图图458所所示示的的实实验验装装置置探探究究小小车车动动能能变变化化与与合合外外力力对对它它所所做做功功的的关关系系图图中中A为为小小车车，连连接接在在小小车车后后面面的的纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器B的的限限位位孔孔，它它们们均均置置于于水水平平放放置置的的一一端端带带有有定定滑滑轮轮的的足足够够长长的的木木板板上上，C为为弹弹簧簧测测力力计计，

20、不不计计绳绳与与滑滑轮轮的的摩摩擦擦实实验验时时，先先接接通通电电源源再再松松开开小小车车，打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下一一系系列点列点例例例例3 32021/8/9 星期一29计计数点数点s/cmv2/(m2 s2)0/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1959.200.232021/8/9 星期一30请请以以v2为为纵纵坐坐标标，以以s为为横横坐坐标标在在方方格格纸纸中中作作出出v2s图图象象若若测测出出小小车车质质量量为为0.2 kg，结结合合图图象象可求得小车所受合外力的大小为可求得小车所受合外力的大小为_N.图图4592021/8/9

21、 星期一31(2)该该同同学学通通过过计计算算发发现现小小车车所所受受合合外外力力小小于于测测力力计计读读数数，明明显显超超出出实实验验误误差差的的正正常常范范围围你你认认为为主主要要原原因因是是_，实实验验操操作作中中改改进进的措施是的措施是_【解解析析】(1)将将表表中中的的数数据据分分别别描描在在题题图图坐坐标标系系中中，然然后后在在图图中中用用平平滑滑曲曲线线连连接接，并并且且使使尽尽可可能能多多的的点点分分布布在在曲曲线线上上，或或对对称称分分布布在在直直线线两两侧侧，如图如图4510所示所示2021/8/9 星期一32图图45102021/8/9 星期一332021/8/9 星期一34【答案答案】见解析见解析【规律总结规律总结】该实验的创新在于实验原理和实该实验的创新在于实验原理和实验设计两处，理解实验的原理和设计意图及实验验设计两处，理解实验的原理和设计意图及实验数据处理的方法是解决创新实验的关键数据处理的方法是解决创新实验的关键2021/8/9 星期一352021/8/9 星期一36