精品2012年-高考物理一轮复习-专题五-第5讲-实验：探究动能定理-实验：验证机械能守恒定律-配套课件

第5

讲实验：探究动能定理实验：验证机械能守恒定律考点1探究动能定理

1．实验目的：探究外力做功与物体速度变化的关系．

2．实验原理 探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力与物体做不同功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图5－5－1所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加．再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.图5－5－1

3．实验器材：打点记时器(纸带、复写纸)、小车(前有小钩)、电源及导线，砝码、5～6条等长橡皮筋、刻度尺、长木板、铁钉等．4．实验步骤

(1)按图5－5－1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．

(2)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v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格．

(3)用2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W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格．(4)用3条、4条…做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格．

5．实验分析

(1)数据分析

(3)误差分析：①橡皮筋的粗细不一致，导致做的功与条数不成正比；②平衡摩擦力时，木板倾角过大或过小；③测量纸带上的各点之间间距时有误差；④纸带上的点没有对应小车匀速运动时刻．

6．注意事项

(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角．(2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的．(3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．

1．为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图5－5－1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器交流电频率为50Hz)图5－5－1(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_______________________________________________.(2)用n条橡皮筋做第n次实验，得到打出的纸带如图5－5－2，请完成表格回答问题：图5－5－2次数1234橡皮筋对小车做的功2W3W4W小车速度v(m/s)1.001.421.732.00v2(m2/s2)1.002.022.994.002.(2010年珠海模拟)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：A．连接好实验装置如图5－5－4所示．B．将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．C．在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上．D．释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带．图5－5－4在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：(1)第一个点到第N个点的距离为40.0cm.

(2)打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，拉力对小车做的功为________J，小车动能的增量为________J.图5－5－5

3．实验器材：铁架台(带铁夹)，打点计时器，重锤(带纸带夹子)，纸带几条，复写纸片，导线，直尺，学生电源．4．实验步骤(1)按图5－5－7把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好．

(2)把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近.

(3)先接通电源，然后松手让重锤带着纸带自由下落．

(4)重复几次，得到3～5条打好点的纸带．

(5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起点标上O，以后各点依次标上1、2、3、4、……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、h4……5．注意事项(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力．(2)实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才松手让重锤下落．(3)打点计时器必须接交流电源．(4)重锤应选质量较大的，从而使重力远大于下落过程中所受的阻力，减小实验误差．(5)选用纸带时应尽量挑第一、二点间距离接近2mm的纸带．

3．(2010年新课标卷)图5－5－6

为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有______．(填入正确选项前的字母)A．米尺C．0～12V的直流电源B．秒表

D．0～12V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有_______________________________________________________________________________________________________________.(写出两个原因)

答案：(1)AD (2)纸带与打点计时器之间有摩擦；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差．图5－5－6

4．(2010年广州二模)用如图5－5－7所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．打点计时器的打点周期为T，重锤的质量为m，重力加速度为g.(1)完成下面部分实验步骤的相关内容：A．按图示的装置安装器件．B．将打点计时器接到____________(填“直流”或“交流”)电源上．C．先______________________，再________________，让重锤拖着纸带从高处自由下落．D．……图5－5－7热点纸带数据处理

【例1】(2010年湛江二模)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m＝1.00kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图5－5－9所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，当地的重力加速度g＝9.80m/s2.那么：

(1)纸带的______端(选填“左”或“右’)与重物相连；(2)根据图上所得的数据，应取图中O点和______点来验证机械能守恒定律；(3)从O点到所取点，重物重力势能减少量ΔEp＝________J，动能增加量ΔEk＝________J；(结果取3位有效数字)(4)实验的结论是__________________________________．图5－5－9

1．(2010年揭阳梅州三校联考)某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功．装置如图5－5－10，一木块放在粗糙的水平长木板上，右侧栓有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块左侧与穿过打点