高考物理创新（基础课能力课实验课）版课件第五章机械能实验四

实验四探究动能定理

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。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。(1)实验中得到的一条如图乙所示的纸带，求小车获得的速度应选________(填“AB”或“CD”)段来计算。图1(2)关于该实验，下列说法中正确的有________。A.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加B.通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功C.每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是____________________________________________________________________________________。(写出一条即可)解析

(1)应取小车匀速运动时计算小车的速度，选CD段计算。(2)橡皮筋的条数与做功多少成正比，选项A正确；橡皮筋做功多少由橡皮筋决定，与小车质量无关，选项B错误；要保证橡皮筋的势能成倍增加，每次实验橡皮筋拉伸长度应相同，选项C正确；先接通电源，打点计时器正常工作后释放小车，选项D正确。(3)若没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过度，小车不匀速运动，纸带上不会出现等间距的点。答案

(1)CD

(2)ACD

(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力过度(或木板的倾角过大或过小)热点二数据处理与分析【例2】

(2017·江苏单科，10)利用如图2甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M＝200.0g，钩码的质量为m＝10.0g，打点计时器的电源为50Hz的交流电。图2(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________。(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图3所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s。图3W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在方格纸上作出ΔEk－W图象。(4)实验结果表明，ΔEk总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝________N。(3)根据表中的数据，在方格纸上描点、连线如图所示。答案(1)小车做匀速运动(2)0.228

(3)见解析(4)0.093热点三实验的改进与创新1.实验器材的改进

用拉力传感器测量拉力，用速度传感器测量速度，用光电门计算速度。2.实验方案的创新 (1)利用自由落体运动探究功和动能的关系。 (2)研究小车以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出小车的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，也可探究动能定理。 (3)让小球从斜面上某高处滚下，然后做平抛运动等。【例3】

(2017·江苏省盐城市高三第三次模拟考试)某同学利用如图4所示的气垫导轨装置探究动能定理。在气垫导轨上安装了光电门，滑块上固定宽度为D的遮光条，用细线绕过定滑轮将质量为M的滑块(含遮光条)与重物相连，细线与导轨平行。实验中把重物的重力当做滑块受到的牵引力，每次滑块都从A处由静止释放，此处遮光条到光电门间距离为L。重物的质量用m表示，遮光条通过光电门的时间用t表示。(1)实验前调整气垫导轨水平，其目的是_______________________________。(2)实验中把重物的重力当做滑块受到的牵引力，需满足的条件是__________________________________________________________________。图4(3)实验中保持L不变，通过改变________________来改变牵引力做的功。(4)在处理实验数据时，四组同学建立下列四种坐标系，正确的是______________。解析

(1)气垫导轨无摩擦力作用，要使滑块重力不做功，应调节气垫导轨使之水平。(2)重物与滑块的加速度大小相等，假设细绳的作用力为T，则有mg－T＝ma，T＝Ma，联立两式有mg＝(M＋m)a，若要把重物的重力当做滑块受到的牵引力，则应该有mg＝Ma，所以需满足的条件是重物质量m远小于滑块质量M。(3)实验中把重物的重力当做滑块受到的牵引力，则牵引力做的功为W＝mgL，保持L不变，则应通过改变重物的质量m来改变牵引力做的功。答案

(1)使滑块重力不做功(2)重物质量m远小于滑块质量M(3)重物的质量m(4)C(2017·江苏省苏锡常镇高三第三次模拟考试)图5是小明探究橡皮筋弹力做的功W与小车动能变化ΔEk间的关系的装置图，长木板放在水平桌面上，橡皮筋的两端分别与小车和挡板相连。实验中，通过增减橡皮筋的根数来改变弹力所做的功。图5图6图7(1)下列实验操作正确的是________。A.实验时，应先释放小车，然后接通电源B.增加橡皮筋根数时，应选取相同的橡皮筋C.每次应将小车拉到相同的位置由静止释放D.实验前应先平衡小车在木板上所受的摩擦力(2)图6是某次实验中的一条纸带，相邻计数点间时间T＝0.02s，为得到本次实验小车动能的变化，你求得的小车速度v＝________m/s。(3)由实验数据画出的W－ΔEk图象如图7所示，小明认为由图象能得出“橡皮筋弹力做的功等于小车动能变化”的实验结论，你同意吗？________(填“同意”或“不同意”)。你的理由是_______________________________________________。解析

(1)本实验通过改变橡皮筋的根数来改变橡皮筋所做的功，设一根橡皮筋所做的功为W0，则n根相同的橡皮筋所做的功为W＝nW0，选项B正确；为使每次每根橡皮筋所做的功相同，每次都应将小车拉到相同