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《2020届高考物理总复习第五单元机械能实验5探究动能定理教师用书（含解析）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验5 探究动能定理 实验目的探究动能定理。实验原理1.一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W。2.两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W。3.n根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为nW。4.利用打点计时器求出小车离开橡皮筋时的速度,列表、作图,由图象可以确定功与速度变化的关系。实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等。实验步骤1.垫高木板的一端,平衡摩擦力。2.拉伸的橡皮筋对小车做功:(1)用一条橡皮筋拉小车。(2)用两条橡皮筋拉小车。(3)用n条橡皮筋拉小车。3.测出每次做功后小车获得的
2、速度。4.分别用各次实验测得的v和W绘制W-v或W-v2、W-v3等图象,直到明确得出W和v的关系为止。数据处理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。小车速度的表达式为(用测量的物理量表示)v=xT(T为打点计时器上的时间间隔)。2.实验数据处理及分析:(1)观察法:当橡皮筋的条数成倍增加,即合外力做的功成倍增加时,观察小车的速度或速度的平方如何变化,有何变化规律。
3、(2)图象法:在坐标纸上(如图所示)画出W-v或W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。在处理数据的时候,如果作出的功—速度曲线是一条直线,表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系,即W∝v;如果不是直线,就需要根据测得的速度分别按v2、v3……算出相应的功的值,实际测得的速度与哪一种最接近,它们之间就是哪一种关系。实验注意事项1.将木板一端垫高,使小车的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做匀速运动,找到长木板的一个合适的倾角。2.测小车速度时
4、,应选纸带上的点均匀的部分,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。实验探究的技巧与方法1.不直接计算W和v的数值,而只是看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍,简化数据的测量和处理。2.作W-v图象或W-v2、W-v3等图象,直到作出的图象是一条倾斜的直线为止。1.(2018甘肃兰州摸底考试)某实验小组做“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验时,将宽度一定的遮光片固定在小车上,用不可伸长的
5、细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B位置时的遮光时间,小车中可以放置砝码。(1)实验主要步骤如下:①实验前应将木板左端略微抬高,使小车通过两光电门的遮光时间相等,这样做的目的是 。 ②用游标卡尺测得遮光片宽度为d,再用刻度尺测得A、B之间的距离为L。③将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车(含遮光片及车中砝码)的质量为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,小车通过A、B的遮光时间分别为t1、t2,已知重力
6、加速度为g,则可得从A至B过程中小车所受合外力做的功为 ,小车动能的变化量为 (用相应的字母m、M、t1、t2、L、d表示)。 ④在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复③的操作。(2)为使实验能达到预期效果,步骤③中M、m应满足的条件是 。 解析 (1)①实验前应将木板左端略微抬高,使小车通过两光电门的遮光时间相等,这样做的目的是平衡摩擦力,使小车受到的拉力等于其合外力,细线的拉力对小车做的功等于合外力对小车做的功。③从A至B过程中,小车所受合外力做的功等于砝码盘和盘中砝码的重
7、力做的功,即W=mgL,小车通过A时的速度vA=dt1,小车通过B时的速度vB=dt2,则小车从A到B过程中动能的变化量ΔEk=12Mdt22-12Mdt12。(2)只有当M远大于m时,砝码盘和盘中砝码的重力才等于细线的拉力,即满足M远大于m时可以用砝码盘和盘中砝码的重力做的功代替小车所受合外力做的功。答案 (1)①平衡摩擦力 ③mgL 12Mdt22-12Mdt12 (2)M≫m2.(2018福建厦门仿真模拟)用图甲所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时:(1)若在实验中,我们用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行1
8、次、2次、3次……实验。如果橡皮筋拉伸的长度都相等,那么每次橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W……对每次打出的纸带进行处理,求出小车每次最后匀速运动时的速度v,记录数据见下表:功W0W2W3W4W5W6Wv/(m·s-1)01.001.411.732.002.242.45
