实验五探究动能定理.

实验五探究功与速度变化的关系第五章机械能及其守恒定律栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律实验目的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．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律实验原理探究功与速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用如图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律实验器材小车(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条相同规格的橡皮筋、刻度尺．实验步骤1．按上图所示将实验仪器安装好．2．平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置,直至小车上不挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律3．先用1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W，将这一组数据记入表格．4．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，这时橡皮筋对小车做的功为2W，测出小车获得的速度v2,将数据记入表格．5．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．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)123456栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律数据处理1．求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则v＝xt(t为所测两点间的时间间隔)．2．实验数据处理(1)计算出各个速度的平方v2的值，并填入表格(2)在坐标纸上(如图)画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．3．实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2.栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律误差分析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，测量不精确带来误差．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律注意事项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的部分．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．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律拓展创新1．本实验中物体运动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；小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小．2．可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作步骤,达到简化实验过程、提高实验精度的目的．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律对实验原理和实验方法的考查“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示,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、…；栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律(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∝v等关系.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D栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律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栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律[解析]由于选用同样的橡皮筋，并且每次实验中橡皮筋拉伸的长度相同，因此每条橡皮筋对小车做的功都相同，故A正确；小车在运动中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方法补偿，让木板固定有打点计时器的一端适当抬高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，故B正确；纸带上的点两端密、中间疏，说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下减速，故C正确;由于橡皮筋松弛后,小车做匀速运动，此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度，故求速度应该用做匀速运动的那一段纸带的数据,而不应该用从第一点到最后一点的数据来计算，故D错误.栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律实验数据的处理如图所示，是某研究性学习小组做探究动能定理的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有电源和_________________．(2)平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度，应选用纸带的__________部分进行测量；(3)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;____________________刻度尺点距均匀2W、3W、4W、5W栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律橡皮筋做的功10个间距的距离x(m)10个间距的时间T(s)小车获得的速度vn小车速度的平方v第1次W0.2000.2第2次0.2800.2第3次0.3000.2第4次0.4000.2第5次0.4500.2栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝________，请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性．答案：图象见解析v2n栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律[解析](1)计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺．(2)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀．(3)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W.(4)纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出v2n－Wn图象，如图所示．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律范例某兴趣小组在做“探究功与速度变化的关系”的实验前，提出以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝v，….他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)．在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么？(2)让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…，读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4…，并绘制了如图乙所示的L－v图象．根据绘制出的L－v图象，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出()A．L－v2图象B．L－v图象C．L－1v图象D．L－1v图象(3)本实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果？栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律[解析](1)因为W＝ΔEk，而W＝mg(sinθ－μcosθ)L，ΔEk＝12mv2，等式两边都有m，所以探究W与v的关系可以不用测量质量m.(2)由于题图乙是关于“L－v”的图象，该图象为曲线，不便于直观地看出L和v的变化关系，所以下一步应作出“L－v2”图象，应选A.(3)在实验中，由于物体在斜面上运动时，所受的合力是确定的，即F合＝mg(sinθ－μcosθ)，所以摩擦力的大小不会影响L和v的关系．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律[答案](1)见解析(2)A(3)不会[点评]本实验的创新点有：(1)实验器材创新——用速度传感器测速度；(2)改变做功多少的创新——通过改变做功位移来改变做功多少;(3)做功的力的特点创新——本实验做功的力为恒力，且不需平衡摩擦．栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律栏目导引知能优化演练创新实验评析经典例题展示基础理论储备第五章机械能及其守恒定律本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放