高考物理复习自主学习+考点突破+随堂验收实验四探究动能定理市赛课公开课一等奖省名师获奖课

第六章机械能守恒定律试验四：探究动能定理01/602/601.了解探究动能定理试验原理．2.掌握探究动能定理数据处理方法．3.会分析探究动能定理试验误差．3/601.试验目标(1)经过试验探究外力对物体做功与物体速度改变关系．(2)经过分析试验数据，总结出做功与物体速度________成正百分比关系．平方

4/602.试验原理(1)不是直接测量对小车做功，而是经过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、…(2)因为橡皮筋做功而使小车取得速度能够由纸带和打点计时器测出，也能够用其它方法测出．这么，进行若干次测量，就得到若干组功和速度数据．(3)以橡皮筋对小车做功为纵坐标，分别以小车取得速度v、v2…为横坐标，作出Wv、Wv2…曲线，分析这些曲线，能够得知橡皮筋对小车做功与小车取得速度定量关系．5/603.试验器材小车(前面带小钩)、长木板(两侧适当对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器时不用学生电源)、5～6条相同橡皮筋、________.4.试验步骤(1)按图所表示将试验仪器安装好．

刻度尺

6/60(2)平衡摩擦力：在长木板有打点计时器一端下面垫一块木板，重复移动木板位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出点__________，即小车能匀速运动为止．(3)先用一条橡皮筋做试验，用打点计时器和纸带测出小车取得速度v1，设此时橡皮筋对小车做功为W1，将这一组数据记入表格．间距均匀

7/60(4)用2条橡皮筋做试验，试验中橡皮筋拉伸长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做功为W2，测出小车取得速度v2，将数据记入表格．(5)用3条、4条…橡皮筋做试验，用一样方法测出功和速度，记入表格．8/605.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点均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个适当倾角．(2)测小车速度时，纸带上点应选均匀部分，也就是选小车做匀速运动状态时对应点．(3)橡皮筋应选规格一样．力对小车做功以一条橡皮筋做功为单位即可，无须计算出详细数值．(4)小车质量应大一些，使纸带上打点多一些．9/606.误差分析(1)误差主要起源是__________________________，使橡皮筋拉力做功W与橡皮筋条数不成正比．(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大．(3)利用打上点纸带计算小车速度时，测量不准带来误差．橡皮筋长度、粗细不一

10/6011/601.试验原理了解(1)为使细线拉力作为小车合外力，本试验必须平衡小车摩擦力．(2)平衡摩擦力时，轻推小车，只要纸带上点间距相等，小车做匀速运动即可完成．试验原理与操作12/602.试验操作注意事项(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点均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个适当倾角．(2)静止释放：由静止释放小车，小车动能增量等于小车末动能．(3)选点测速：测小车速度时，纸带上点应选均匀部分，也就是选小车做匀速运动状态．(4)规格相同：橡皮筋规格相同时，力对小车做功以一条橡皮筋做功为单位即可，无须计算出详细数值．13/60典题演示1(原创)某同学现要用图甲来“探究动能定理”．(1)完成以下部分试验步骤所缺内容：①安装好试验器材，小车先不挂钩码，对小车进行______________试验操作．甲平衡摩擦力14/60②给小车挂上钩码进行试验．图乙是从屡次试验中选出一条纸带置于一透明刻度尺上．在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E和F七个计数点，可取得各计数点到O距离s，由图乙读得O到C点位移为s3＝__________________________cm.乙5.03～5.05(在这个范围内都对)15/60③由图乙求出小车在各计数点瞬时速度大小v1、v2、…、v5，则打点计时器打下C点时小车速度为v3＝________m/s.(2)由图乙可知小车在此次试验加速度大小为a＝________m/s2.0.491.22

16/60(3)计算出打点计时器打下A、B、…、E时小车瞬时速度平方v、…、v，然后分别求出v、…、v与v差值Δv、Δv、…、Δv，最终计算出小车经过sAB、sBC、…、sDE位移时钩码重力对小车做功W1、W2、…、W4，最终得到了如图丙所表示Δv2W图象．丙17/60经过图象可得到结论是______________________________________________，(4)若图线斜率k＝18，则小车质量M＝______kg.(保留三位有效数字)合外力对物体做功等于物体动能改变量0.11118/6019/6020/601.数据处理方法(1)纸带上点间距相等部分对应橡皮筋松弛后小车取得末速度．(2)因完全相同橡皮筋，拉伸相同长度，故橡皮筋对小车做总功与橡皮筋条数成正比．数据处理与误差分析21/602.利用图象探究物理量间关系(1)利用图象探究物理量间关系时，首先确定横、纵坐标轴对应物理量及单位．(2)依据表中数据确定横、纵坐标轴标度．(3)认真描写各坐标点．(4)先作个Wv草图，大致判断两个量可能是什么关系.假如认为可能是W∝v2，对于每一个速度值算出它二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，假如这么作出来图象是一条直线，说明二者关系真就是W∝v2.22/603.减小误差方法类型产生原因减小方法偶然误差小车速度测量误差屡次测量s，求平均值摩擦力做功平衡摩擦力适当系统误差橡皮筋长度、粗细不一选规格相同橡皮筋23/60典题演示2(·河南开封三模)传感器是一个将非电学量转换成电信号检测装置．它是实现自动检测和自动控制首要步骤．某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器深入探究变力作用下动能定理．如图甲所表示，他们用力传感器经过定滑轮直接拉固定在小车上细绳，测出拉力F；用位移传感器测出小车位移s和瞬时速度．已知小车质量为200g.甲24/60(1)某次试验得出拉力F随位移s改变规律如图乙所表示，速度v随位移s改变规律如图丙所表示．利用所得Fs图象，求出s＝0.30m到0.52m过程中力F做功W＝________J，此过程动能改变ΔEk＝________J．(保留两位有效数字)乙

丙

0.180.1725/60(2)以下情况中可减小试验误差操作是________．(填选项前字母，可能不止一个选项)A.使拉力F要远小于小车重力B.试验时要先平衡摩擦力C.要使细绳与滑板表面平行BC26/6027/601.试验原理创新(1)弹簧弹力对物体做功为合外力功．(2)物体动能增量由平抛运动规律计算得出．2.试验目标创新由物体平衡条件求解弹簧劲度系数．试验改进与创新28/6029/60典题演示3(改编)某同学“验证动能定理”试验装置如图甲所表示．水平桌面上固定一倾斜气垫导轨；导轨上A点处有一带遮光片长方形滑块，其总质量为M，试验步骤以下：甲30/60①用游标卡尺测出挡光片宽度d.②安装好试验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器示数，记为F，同时从气垫导轨刻度尺上读出M与光电门之间距离L.③用剪刀剪断细绳，让滑块滑向光电门，并统计M经过光电门时间t.31/60④屡次改变滑块与光电门之间位置，每次试验测量对应L与t值，结果以下表所表示：12345L(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s－2)1.481.952.412.923.3932/60试分析以下问题：(1)用游标卡尺测量遮光片宽度d测量结果如图乙所表示，则d＝______cm.乙

1.0033/60F

FL

34/60能得到试验图象为线性图象，与理论值相符合丙(5)本试验中还可求得滑块下滑加速度a＝________m/s2.1.65

35/6036/60(4)所作图象如图所表示．37/6038/6039/601.(·南京、盐城、连云港二模)为验证“拉力做功与物体动能改变关系”，某同学到试验室找到以下器材：长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200g小车、质量分别为10g、30g和50g钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡)．该同学进行以下操作：40/60A.组装试验装置，如图(a)所表示．B.将质量为200g小车拉到打点计时器附近，并按住小车．C.选取50g钩码挂在拉线挂钩P上．D.释放小车，按通打点计时器电源，打出一条纸带．E.在屡次重复试验得到纸带中选出一条点迹清楚纸带，如图(b)所表示．F.进行数据采集与处理．41/6042/60请你完成以下问题：(1)进行试验时，学生电源选择用________(填“直流”或“交流”)挡．(2)该同学将纸带上打第一点标为“0”，且认为打“0”时小车速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画)，各计数点间时间间隔为0.1s，如图(b)所表示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5距离，并标在图(b)上．则在打计数点4时，小车速度大小为________m/s；假如将钩码重力在数值上当做小车所受拉力，则在打计数点0到4过程中，拉力对小车做功为__________J，小车动能增量为__________J．(取重力加速度g＝9.8m/s2，结果均保留两位有效数字)交流0.585.9×10－2

3.4×10－2

43/60(3)由(2)中数据发觉，该同学并没有能够得到“拉力对物体做功等于物体动能增量”结论，且对其它点(如2、3、5点)进行计算结果与4计数点相同．你认为产生这种试验结果主要原因有：(写出两条即可)①________________________________.②___________________.③________________________.小车质量不满足远大于钩码质量

没有平衡摩擦力

没考虑砝码动能增加

44/6045/602.(·安徽合肥二模)某试验小组要探究力对物体做功与物体取得速度关系，选取试验装置以下列图所表示．(1)除了图中已经有试验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)电源.

交流

46/60(2)试验主要步骤以下：Ⅰ.试验时，为使小车所受协力等于橡皮筋拉力，在未连接橡皮筋前将木板左端用小木块垫起，使木板倾斜适当角度，开启电源，轻推小车，得到纸带应该是________(填“甲”或“乙”)．乙47/60Ⅱ.小车在一条橡皮筋作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程橡皮筋对小车做功为W.Ⅲ.再分别改用完全相同2条、3条、…橡皮筋作用于小车，每次释放小车时：除由静止释放外，还必须________________________(填写对应试验条件)，使得每次每条橡皮筋对小车做功都为W.Ⅳ.分析打点计时器打出纸带，分别求出小车每次取得最大速度v1、v2、v3、….下列图是试验中打出一条纸带，为了测量小车取得最大速度，应选取纸带____________部分进行测量．

每次从同一位置释放GK(或HK)48/60Ⅴ.作出W-v图象，则以下符合实际图象是________．D49/60(3)若该小组试验时遗忘了上述步骤Ⅰ操作情况下也完成了整个试验，那么当小车速度最大时，橡皮筋处于______(填“伸长”或“原长”)状态．伸长

50/60【解析】(1)除了图中已经有试验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和交流电源．(2)Ⅲ.再分别改用完全相同2条、3条、橡皮筋作用于小车，每次释放小车时：除由静止释放外，还必须每次从同一位置释放使得每次每条橡皮筋对小车做功都为W.Ⅳ.应选取纸带GK部分进行测量，即匀速运动．Ⅴ.由W与v2成正比，作出W-v图象，则以下符合实际图象是D.(3)若该小组试验时遗忘了上述步骤Ⅰ操作情况下也完成了整个试验，那么当小车速度最大时，橡皮筋处于伸长状态．51/603.(·山东青岛质检)某试验小组在试验室中利用图甲所表示试验装置来探究协力做功与物体动能改变关系．试验步骤以下：①将木板固定在水平桌面上，一端装上定滑轮，木板上放置一质量M＝200g滑块，左端与穿过电磁打点计时器纸带相连．②将左端适当垫高，给滑块一个初速度，滑块恰好能做匀速直线运动．52/60③滑块右端经过跨过定滑轮细线与质量m＝10g钩码连接，试验中用钩码重力代替小车受到拉力．接通电源，释放钩码，滑块开始运动，打点计时器打出纸带一部分如图乙所表示，0、1、…5、6为计数点，每相邻两计数点间还有四个点未画出．已知打点计时器使用交流电源频率为50Hz，当地重力加速度g＝9.8m/s2，全部运算结果均保留两位有效数字．53/60(1)滑块打点1时动能为__________J，打点5时动能为__________J.(2)在从点1运动到点5过程中拉力所做功W＝__________J.(3)经过计算，发觉拉力所做功________(填“大于”“小于”或者“等于”)滑块动能增加，原因是________________________________.1.5×10－3

9.8×10－3

8.6×10－3

大于钩码重力大于细线对小车拉力54/6055/604.(·广东广州一模)用如图甲所表示试验装置完成“探究动能定理”