第4讲 实验五探究动能定理.ppt

1、,如图52所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B点，C点是最低点，圆心角BOC37，D点与圆心O等高，圆弧轨道半径R1.0 m，现有一个质量为m0.2 kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，DE之间的距离h1.6 m，物体与斜面AB之间的动摩擦因数0.5.取sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.求：,(1)物体第一次通过C点时轨道对物体的支持力FN的大小； (2)要使物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度LAB至少要多长； (3)若斜面已经满足(2)要求，物体从E点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩

2、擦所产生的热量Q的大小,(3)因为mgsin 37mgcos 37(或tan 37) 所以，物体不会停在斜面上物体最后以C为中心，B为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动 从E点开始直至稳定，系统因摩擦所产生的热量 QEp Epmg(hRcos 37) 联立解得Q4.8 J. 【答案】(1)12.4 N(2)24 m(3)4.8 J,(2010安阳二模)自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以带动发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来假设某人骑车以1 000 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自

3、由滑行，其动能随位移变化关系如图线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是多少？,【解析】关闭自动充电装置时，电动车动能的减少全部用来克服摩擦力做功，由能量守恒定律得：Ek0EkFfx1， 即EkEk0Ffx1， 对应图线可得：Ff100 N. 第二次启动充电装置后，电动车动能的减少量除去用于克服摩擦力做功外，剩余部分转化为蓄电池的电能 即Ek0W电Ffx2.而x26 m 解得：W电400 J. 【答案】400 J,第4讲实验五探究动能定理,1通过实验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,1

4、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Wv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,小车(前面带小钩)、100200 g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)、56条等长的橡皮筋、刻度尺,1按如图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

5、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 5分析数据，得出结论 (1)测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，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，应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v (T为打点计时器的时间间隔),(2)实验数据记录,

6、(3)实验数据处理及分析：在坐标纸上(如下图所示)画出Wv和Wv2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Wv2.,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,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

7、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,关于探究动能定理的实验中，下列叙述正确的是() A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C放小车的长木板应该尽量使其水平 D先接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出,【解析】本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数

8、倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确 【答案】D,为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据：,(1)一同学根据表中数据，作出xv图象如下图甲所示观察该图象，该同学作出如下推理：根据xv图象大致是一条抛物线，可以猜想x可能与v2成正比请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想,(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离x与滑

9、块初速度平方v2的关系是_ 【解析】(1)做出xv2图线如图所示 (2)由图可以看出，滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比 即xv2. 【答案】(1)见解析(2)xv2,某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：,(1)你认为还需要的实验器材有_ _ (2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_，实验

10、时首先要做的步骤是_,(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)则本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量),【答案】(1)天平刻度尺 (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力,1在用下图所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是(),A通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C通过打点计时器打

11、下的纸带来测定小车加速过程中获 最大速度 D通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度,【解析】本题主要考查本实验的实验原理，考查考生的理解能力 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，故A正确，B错误小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕时的情形，故C正确，D错误 【答案】AC,2如下图所示，在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，关于橡皮筋做的功，下列说法中正确的是(),A橡皮筋做的功可以直接测量 B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 C橡皮筋在小车运动的全程中始终做功 D把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍,【解析

12、】橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能，但无法直接测量，橡皮筋的条数成倍增加，弹性势能也会成倍增加，即做功成倍增加，但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功，故A、C错，B对；橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比，当拉伸为原来的两倍时，功变为原来的4倍，故D错 【答案】B,3在“探究动能定理”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板上的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器关于这一实验，下列说法中正确的是(),A长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力 B重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使

13、橡皮筋拉伸的长度相同 C利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算 D利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算 【答案】ABD,4(2009年安徽)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，实验装置如下图所示，实验主要过程如下： (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Wv草图；,(4)分析Wv图象如果Wv图象是一条直线，表明W v；如果不是直线，可考虑是否存在Wv2、Wv3、W 等关系,以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是() A本

14、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条橡皮筋进行此实验时，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 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 【答案】D,5在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如下图甲所示的装置实验步骤如下：,把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器 改变木板的倾角，