高考物理一轮复习导学案：实验：探究动能定理

编号:29高三物理(理)第=page1*2-11页(共8页)高三物理(理)第=page1*22页(共8页)必修2第七章机械能5.5实验：探究动能定理学案29姓名_______班级_______学号_______【复习目标】1.能说出探究动能定理的原型实验实验器材，实验原理，实验步骤，误差分析和注意事项。2.能对实验数据进行处理。3.根据原型实验，创新实验原理设计和数据处理。【复习重点】1.能对实验数据进行处理。2.根据原型实验，创新实验原理设计和数据处理。【复习难点】1.对实验数据进行处理。2.根据原型实验，创新实验原理设计和数据处理。易错易混点：1.与验证动能定理区分开来，实验目的和实验原理不一样，注意事项也不一样2.实验操作过程中没有考虑到摩擦力对实验的影响，造成实验误差。3.在数据处理选点时应选择分布均匀的质点，保证小车在做匀速运动。【知识点归纳与探究】（必修2P69）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，测量不准带来误差。注意事项：1.平衡摩擦力：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.选点测速：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点。3.橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同时，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。实验拓展创新：1.装置时代化2.求解智能化(1)摩擦阻力问题：靠小车重力的下滑分力平衡摩擦力→自由下落阻力减少→气垫导轨减少摩擦力。(2)速度的测量方法：匀速运动速度→测量纸带上各点速度→光电门v＝eq\f(d,Δt)→速度传感器直接显示速度大小。(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．探究动能定理实验不需要平衡摩擦力。()2．探究动能定理实验中必须测出每条橡皮筋做了多少功，否则无法进行实验。()3．探究动能定理实验中，若作出的W－v2图象是一条过原点的直线，则说明合外力的功与动能变化成正比。()考点一、原型实验学法指导：要牢记书本原型实验原理。【典例1】某实验小组采用如图所示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50Hz。(1)(多选)实验中木板略微倾斜，这样做________。(填选项字母)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．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起挂在小车的前端进行多次实验，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，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为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，根据第四次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为________m/s。(3)(多选)若根据多次测量数据画出的W－v草图如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系做出的猜想肯定不正确的是________。(填选项字母)A．W∝eq\r(v) B．W∝eq\f(1,v)C．W∝v2 D．W∝v3【训练检测】1．与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器，如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射器和接收装置。现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外力做功与其动能变化的关系，方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫导轨上(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)，通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为Δt1、Δt2。已知滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g。(1)用游标卡尺(20分度)测量遮光板宽度，刻度如图丙所示，读数为________mm。(2)本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力，为减小这种做法带来的误差，实验中需要满足的条件是M________(填“远大于”“小于”或“远小于”)m。(3)计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为：v1＝________、v2＝________(用题中的字母表示)。(4)本实验中，验证滑块运动的动能定理的表达式为________(用题中所给字母表示)。2．某同学利用打点计时器、已知质量为m的滑块、可调节高度的斜面、直尺等仪器进行“探究动能定理\”的实验，如图甲所示，他首先将打点计时器固定在斜面的上端，并将滑块与纸带相连，让纸带穿过打点计时器，接通低压交流电源(已知其频率为f)后释放滑块，打点计时器在纸带上打下一系列点。回答下列问题：(用已知字母表示)(1)写出影响滑块动能变化的主要因素：________________。(2)该实验探究中为了求合外力，应先求出滑块与斜面的动摩擦因数。该同学通过多次调节斜面的高度，得到一条打点间距均匀的纸带，如图乙所示，此时相对应的斜面长为L、斜面高为h。由此可求出滑块与斜面的动摩擦因数为μ＝_______________。(3)保持斜面长度不变，升高斜面高度到H(H>h)，该同学在实验中得到一条打点清晰的纸带，如图丙所示，用直尺测出x1、x2、x3，对A、B两点研究：此时滑块在A、B两点的速度大小为vA＝______，vB＝________。(4)该同学对AB段进行研究，根据记录的数据计算合外力对滑块做的功W，滑块动能的变化量ΔEk，在误差允许的范围内W＝ΔEk。3.为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，其同学设计了如图所示的装置进行实验。实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，不考虑B反弹对系统的影响。将A拉到P点，待B稳定后，A由静止释放，最终滑到Q点。分别测量PO、OQ的长度h和s。(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，为了解决这个问题，可以适当________(填“增大”或“减小”)重物B的质量。(2)滑块A在PO段和OQ段运动的加速度的比值为eq\a\vs4\al()。(3)实验测得A、B的质量分别为m、M，可得滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为________(用m、M、h、s表示)。4.某同学利用如图所示装置测量小木块与接触面间的动摩擦因数，已知小木块与斜面和水平面的动摩擦因数相同，小木块由斜面上的A点静止下滑，经过B点到达水平面上的C点静止，A、C两点间的水平距离为x，小木块可视为质点，回答下列问题：(1)小木块质量为m，重力加速度大小为g，若动摩擦因数为μ，由A点运动到C点过程中，克服摩擦力做功与x之间的关系式为Wf＝________。(2)为尽量简便的测量小木块与接触面间的动摩擦因数，下列哪些物理量需要测量________。A．小木块的质量mB．斜面倾角θC．A、B两点间的距离D．A、C两点间的竖直高度差hE．A、C两点间的水平距离x(3)利用上述测量的物理量，写出测量的动摩擦因数μ＝________。(4)小木块运