第单元一探究动能定理

（优选）第单元一探究动能定理当前1页，总共36页。当前2页，总共36页。一、实验目的1．探究外力对物体做功与物体速度的关系．2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的

正比关系．当前3页，总共36页。二、实验原理1．不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W….2．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，也可以用其他方法测出．这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据．3．以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出W－v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量关系．当前4页，总共36页。三、实验器材小车(前面带小钩)、100g～200g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、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．当前5页，总共36页。四、实验步骤1．按如图实－1－1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩

擦力．图实－1－1当前6页，总共36页。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…橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和

速度，记入表格．当前7页，总共36页。五、数据处理1．测量小车的速度：实验获得如图

实－1－2所示的纸带，为探究橡

皮筋弹力做功和小车速度的关系，

需要测量弹力做功结束时小车的

速度，即小车做匀速运动的速度，

应在纸带上测量A1、A2间的距离s，

则小车速度的表达式为v＝(T为

打点计时器打点的时间间隔)．图实－1－2当前8页，总共36页。2．实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v(m·s－1)速度平方v2(m2·s－2)当前9页，总共36页。

3．实验数据处理及分析：在坐标纸上(图实－1－3)画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．

4．实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为W∝v2.图实－1－3当前10页，总共36页。六、注意事项1．平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿

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．当前11页，总共36页。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．当前12页，总共36页。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

皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大．3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来

误差．当前13页，总共36页。八、实验改进本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集，比用打点计时器方便快捷且误差较小；实验情景也可加以改进，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必须保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同．当前14页，总共36页。当前15页，总共36页。

(2009·安徽高考)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系的实验装置如图实－1－4所示，实验主要过程如下图实－1－4当前16页，总共36页。(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3……；(3)作出W－v草图；(4)分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．当前17页，总共36页。以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是______．A．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筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时，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……实验时，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．.当前18页，总共36页。C．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，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算．当前19页，总共36页。[解题指导]

放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动，等到橡皮筋与小车分离之后，小车做匀速直线运动．本实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，因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点．[答案]

D当前20页，总共36页。为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图实－1－5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问题(打点计时器所用交流电频率为50Hz)：当前21页，总共36页。图实－1－5当前22页，总共36页。(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.当前23页，总共36页。(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图实－1－6所示是其中四次实验打出的部分纸带．图实－1－6当前24页，总共36页。(4)试根据第(2)、(3)中的信息，填写下表．次数1234橡皮筋对小车做功W小车速度v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出的结论是：

.当前25页，总共36页。[解题指导]

(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车能够匀速下滑．(4)由匀速运动的速度公式v＝其中s从图上读出分别为2.00cm、2.83cm、3.46cm、4.00cm.t＝T＝＝0.02s，即可求出小车的速度．当前26页，总共36页。橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比．次数1234橡皮筋对小车做功W2W3W4W小车速度v(m/s)1.001.421.732.00v2(m2/s2)1.002.022.994.00[答案]见解题指导当前27页，总共36页。(2008·广东高考)某实验小组采用如图实－1－7所示的装置探究“动能定理”，图中小车内可放置砝码．实验中，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50Hz.当前28页，总共36页。图实－1－7当前29页，总共36页。(1)实验的部分步骤如下：①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；②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，______________________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．当前30页，总共36页。(2)图实－1－8所示是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在下表中的相应位置．图实－1－8当前31页，总共36页。测量点x/cmv/(m·s－1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45C____________D7.150.54E9.410.60当前32页，总共36页。(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，________做正功，________做负功．(4)实验小组根据实验数据绘出了如图实－1－9所示的图线(其中Δv2＝v2－v02)，根据图线可获得的结论是________________________．要验证“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和________．当前33页，总共36页。图实－1－9当前34页，总共36页。[解题指导]

(1)为了使打第1点时速度为零，应先接通打点计时器电源，再释放小车．小车停在打点计时器附近的目的是充分利用纸带，在纸带上打出尽可能多的点．在小车停止运动后，应及时关闭打点计时器电源，使打点计时器停止工作．(2)对于C点到O点的距离x，可由纸带分析得出为6.08cm－1.00cm＝5.08cm.C点对应小车的瞬时速度可用B、D两点间的平均速度来求，即vC＝≈49cm/s＝0.49m/s.当