实验五探究恒力做功和动能改变关系.ppt
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1、关于实验五探究恒力做功与动能改变的关系第一张,PPT共三十五页,创作于2022年6月实验做的功使小车获得的速度根据打点计时器打出的纸带得实验做的功使小车获得的速度根据打点计时器打出的纸带得到到.当得出若干组功和速度的数据后当得出若干组功和速度的数据后,以橡皮筋对小车做的功为以橡皮筋对小车做的功为纵坐标纵坐标,分别以小车获得的速度分别以小车获得的速度v v、v v2 2、为横坐标为横坐标,以第以第1 1次实次实验时的功验时的功W W为单位为单位,用描点法分别作出用描点法分别作出W Wv v、W Wv v2 2、W W曲线曲线,分分析曲线析曲线,得出橡皮筋对小车做的功与小车获得速度的定量关得出橡皮
2、筋对小车做的功与小车获得速度的定量关系系.图图1 1第二张,PPT共三十五页,创作于2022年6月【实验步骤实验步骤】1.1.安装实验装置安装实验装置:如图如图1 1所示所示.2.2.平衡摩擦力平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端下在长木板的有打点计时器的一端下 面垫一块木板面垫一块木板,反复移动木板的位置反复移动木板的位置,直至小车直至小车 上不挂橡皮筋时上不挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀纸带打出的点间距均匀,即小即小 车能匀速运动为止车能匀速运动为止.【实验器材实验器材】木板、小车、橡皮筋、打点计时器及交流电源、木板、小车、橡皮筋、打点计时器及交流电源、纸带、刻度尺等纸带、刻度尺等.
3、第三张,PPT共三十五页,创作于2022年6月3.3.把小车的另一端与一条橡皮筋的中点连接把小车的另一端与一条橡皮筋的中点连接,向后向后 拖动纸带拖动纸带,并记下此时小车的位置并记下此时小车的位置.然后接通电然后接通电 源源,放开小车放开小车,将得到的纸带标号为将得到的纸带标号为1.1.4.4.换上新纸带换上新纸带,橡皮筋分别采用两条、三条、四条橡皮筋分别采用两条、三条、四条 ,重复步骤重复步骤3,3,将纸带标号将纸带标号2 2、3 3、44【处理数据处理数据】1.1.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第以第1 1次实验次实验 时的功时的功W W为单位为单位),),小
4、车获得的速度为横坐标小车获得的速度为横坐标,作作 出出W Wv v曲线曲线.如果如果W Wv v曲线是一条直线曲线是一条直线,表明表明 W Wv v;如果不是直线如果不是直线,可考虑是否存在下列关系可考虑是否存在下列关系:W Wv v2 2、W Wv v3 3、W W 第四张,PPT共三十五页,创作于2022年6月2.2.根据各种草图根据各种草图,大致判断两个量可能是什么关大致判断两个量可能是什么关 系系.如果认为很可能是如果认为很可能是W Wv v2 2,就作出就作出W Wv v2 2曲线曲线,如果这条曲线是一条直线如果这条曲线是一条直线,就可以证明你的判断就可以证明你的判断 是正确的是正确
5、的.【误差分析误差分析】1.1.每个橡皮筋的劲度系数不同和每次拉伸的长度每个橡皮筋的劲度系数不同和每次拉伸的长度 不完全一致不完全一致,造成橡皮筋对小车做的功不是整数造成橡皮筋对小车做的功不是整数 倍关系引起误差倍关系引起误差.2.2.不完全平衡摩擦力或平衡摩擦力过大不完全平衡摩擦力或平衡摩擦力过大,造成实验造成实验 中除橡皮筋的拉力做功外中除橡皮筋的拉力做功外,还有其他力做功还有其他力做功,并并 由此造成最末阶段纸带上点的间隔不均匀而引由此造成最末阶段纸带上点的间隔不均匀而引 起测量速度的误差起测量速度的误差.第五张,PPT共三十五页,创作于2022年6月【注意事项注意事项】1.1.每次实验
6、中小车要拖动到同一位置每次实验中小车要拖动到同一位置.2.2.长木板要倾斜长木板要倾斜,使小车能在长木板上匀速运动使小车能在长木板上匀速运动.3.3.实验中不用测小车的质量实验中不用测小车的质量.4.4.实验中测定的速度应是橡皮筋恢复形变以后小实验中测定的速度应是橡皮筋恢复形变以后小 车的速度车的速度,所以应选用那些间距较大所以应选用那些间距较大,且相对均且相对均 匀的点来测量和计算匀的点来测量和计算.第六张,PPT共三十五页,创作于2022年6月典例剖析典例剖析 某探究学习小组的同学欲验证某探究学习小组的同学欲验证“动能定理动能定理”,他们在实验室组装了一套如图他们在实验室组装了一套如图2
7、2所示的装置所示的装置,另外他另外他 们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复 写纸、纸带、小木块、细沙写纸、纸带、小木块、细沙,当滑块连接上纸带当滑块连接上纸带,用用 细线通过滑轮挂上空的小沙桶时细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶释放小桶,滑块滑块 由静止开始运动由静止开始运动.若你是小组中的一位成员若你是小组中的一位成员,要完要完 成该项实验成该项实验,则则:图图2 2第七张,PPT共三十五页,创作于2022年6月(1)(1)你认为还需要的实验器材有你认为还需要的实验器材有 .(2)(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的实验时为了
8、保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是实验条件是 ,实验时首先要做的步骤实验时首先要做的步骤是是 .(3)(3)在在(2)(2)的基础上的基础上,某同学用天平称量滑块的质量某同学用天平称量滑块的质量M M,往沙桶中装入适量的细沙往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和用天平称出此时沙和沙桶的总质量沙桶的总质量m m,让沙桶带动滑块加速运动让沙桶带动滑块加速运动,用打点用打点计时器记录其运动情况计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带在打点计时器打出的纸带上取两点上取两点,测出这两点的间距测出这两点的间
9、距L L以及这两点对应的滑以及这两点对应的滑块速度的大小块速度的大小v v1 1与与v v2 2(v v1 1 v v2 2).).则本实验最终要验证的则本实验最终要验证的数学表达式为数学表达式为 .(.(用题中的字母表示实验中用题中的字母表示实验中测量得到的物理量测量得到的物理量)第八张,PPT共三十五页,创作于2022年6月思路点拨思路点拨 本实验利用小沙桶本实验利用小沙桶(及沙及沙)的重力表示的重力表示滑块受到的合外力滑块受到的合外力,要注意小沙桶要注意小沙桶(及沙及沙)的重力等的重力等于滑块受到的合外力的条件是小沙桶于滑块受到的合外力的条件是小沙桶(及沙及沙)的质的质量远小于滑块的质量
10、量远小于滑块的质量,且不计摩擦阻力且不计摩擦阻力(利用平衡利用平衡摩擦力的方法摩擦力的方法).).滑块的速度可以利用由打点计时滑块的速度可以利用由打点计时器打出的纸带进行数据处理得到器打出的纸带进行数据处理得到.解析解析 (1)(1)为了测出滑块的质量和沙桶为了测出滑块的质量和沙桶(及沙及沙)的总的总质量需要选用天平测量质量需要选用天平测量.为了对纸带进行数据处理为了对纸带进行数据处理需要选用刻度尺需要选用刻度尺.(2)(2)由于小沙桶由于小沙桶(及沙及沙)的重力等于滑块受到的合外的重力等于滑块受到的合外力的条件是小沙桶力的条件是小沙桶(及沙及沙)的质量远小于滑块的质的质量远小于滑块的质量量,
11、且不计摩擦阻力且不计摩擦阻力(利用平衡摩擦力的方法利用平衡摩擦力的方法).).所所以要保证沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量以要保证沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量.实实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力验时首先要做的步骤是平衡摩擦力.第九张,PPT共三十五页,创作于2022年6月(3)(3)由动能定理可得由动能定理可得答案答案 (1)(1)天平、刻度尺天平、刻度尺(2)(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦平衡摩擦力力(将木板左端适当垫高将木板左端适当垫高)(3)(3)探究动能定理的实验方法较多探究动能定理的实验方法较多,在解决此类在解决此类问题之前问题之
12、前,首先要弄清本实验所涉及的实验原理和首先要弄清本实验所涉及的实验原理和方法方法,然后再依据相应规律求解然后再依据相应规律求解.点评点评第十张,PPT共三十五页,创作于2022年6月变式练习变式练习 某同学做探究动能定理的实验某同学做探究动能定理的实验,如图如图3 3所所示示,图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑沿木板滑行行,这时这时,橡皮筋对小车做的功为橡皮筋对小车做的功为W W.当用当用2 2条条,3,3条条实实验时验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的每次实验中
13、小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出纸带测出.图图3 3第十一张,PPT共三十五页,创作于2022年6月(1)(1)除了图中已有的器材外除了图中已有的器材外,还需要导线、开关、还需要导线、开关、(填测量工具填测量工具)和和 电源电源(填填“交流交流”或或“直流直流”).).(2)(2)实验中小车会受到阻力实验中小车会受到阻力,可以使木板适当倾斜可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力来平衡摩擦力,需要在需要在 (填填“左左”或或“右右”)侧垫高木板侧垫高木板.(3)(3)若粗糙的木板水平若粗糙的木板水平,小车在橡皮筋的作用下小车在橡皮筋的作用下,当当小车速度最大时小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状
14、态与小车所关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是在的位置可能是()()A.A.橡皮筋处于原长状态橡皮筋处于原长状态B.B.橡皮筋仍处于伸长状态橡皮筋仍处于伸长状态C.C.小车在两个铁钉连线处小车在两个铁钉连线处D.D.小车已过两个铁钉连线处小车已过两个铁钉连线处第十二张,PPT共三十五页,创作于2022年6月(4)(4)某次所打纸带如图某次所打纸带如图4 4所示所示,在正确操作的情况下在正确操作的情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获为了测量小车获得的速度得的速度,应选用纸带的部分进行测量应选用纸带的部分进行测量(根据下面根据下面所示的纸带回答所示
15、的纸带回答)答案答案 (1)(1)刻度尺刻度尺 交流交流 (2)(2)左左 (3)B (4)(3)B (4)GHIJGHIJ 图图4 4第十三张,PPT共三十五页,创作于2022年6月 某同学用如图某同学用如图5 5所示的实验装所示的实验装 置探究小车动能变化与合外力对它置探究小车动能变化与合外力对它 所做功的关系所做功的关系.图中图中A A为小车为小车,连接在连接在 小车后面的纸带穿过打点计时器小车后面的纸带穿过打点计时器B B的的 限位孔限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮它们均置于水平放置的一端带有定滑轮 的足够长的木板上的足够长的木板上,C C为弹簧测力计为弹簧测力计,不计绳与滑
16、不计绳与滑 轮的摩擦轮的摩擦.实验时实验时,先接通电源再松开小车先接通电源再松开小车,打点打点 计时器在纸带上打下一系列点计时器在纸带上打下一系列点.(1)(1)该同学在一条比较理想的纸带上该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚从点迹清楚 的某点开始记为的某点开始记为O O点点,顺次选取顺次选取5 5个点个点,分别测量这分别测量这 5 5个点到个点到O O点的距离点的距离.并计算出它们与并计算出它们与O O点之间的速点之间的速 度平方差度平方差v v2 2(v v2 2=v v2 2-v v0 02 2),),填入下表填入下表:图图5 5第十四张,PPT共三十五页,创作于2022年6月点迹点
17、迹 s s/cm/cm v v2 2/m/m2 2s s-2 2 0 0 /1 1 1.60 1.60 0.04 0.04 2 2 3.60 3.60 0.09 0.09 3 3 6.00 6.00 0.15 0.15 4 4 7.00 7.00 0.19 0.19 5 5 9.20 9.20 0.23 0.23 第十五张,PPT共三十五页,创作于2022年6月请以请以v v2 2为纵坐标为纵坐标,以以s s为横坐标在图为横坐标在图6 6中作出中作出v v2 2-s s图象图象.若测出小车质量为若测出小车质量为0.2 kg,0.2 kg,结合图象可求得小结合图象可求得小车所受合外力的大小为车所
18、受合外力的大小为 N.N.图图6 6第十六张,PPT共三十五页,创作于2022年6月(2)(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数力计读数,明显超出实验误差的正常范围明显超出实验误差的正常范围.你认为你认为主要原因是主要原因是 ,实验操作中改进的措施实验操作中改进的措施是是 .(1)(1)如何减小误差如何减小误差?(2)(2)由动能定理可知由动能定理可知,v v2 2s s图象为直线图象为直线,应使尽可应使尽可能多的点分布在直线上能多的点分布在直线上,或对称分布在直线两侧或对称分布在直线两侧.在实验中提炼物理模型在实验中提炼物理模型,把握好
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- 关 键 词:
- 实验 探究 恒力 做功 动能 改变 关系
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