（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件.ppt

《（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理課件.ppt（61頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理,一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二 實(shí)驗(yàn)原理,三 實(shí)驗(yàn)器材,基礎(chǔ)過(guò)關(guān),四 實(shí)驗(yàn)步驟,五 實(shí)驗(yàn)結(jié)論,六 誤差分析,七 注意事項(xiàng),考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作,考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析,考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,考點(diǎn)突破,基礎(chǔ)過(guò)關(guān),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)原理 探究功與速度變化的關(guān)系,可用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù),使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加,再通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來(lái)測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)中小車的末速度v,最后通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出功與速度 變化的關(guān)系。,三、實(shí)驗(yàn)器材 橡皮筋、小車(前面帶小鉤)、長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺

2、、鐵釘?shù)取?四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.墊高長(zhǎng)木板的一端,平衡摩擦力。,2.拉伸的橡皮筋對(duì)小車做功: (1)用1條橡皮筋拉小車做功W0; (2)用2條橡皮筋拉小車做功2W0; (3)用3條橡皮筋拉小車做功3W0。 3.測(cè)出每次做功后小車獲得的速度v。 4.利用各次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的v和W數(shù)據(jù)繪制W-v、W-v2、W-v3、圖象,直到明確得出W和v的關(guān)系。,五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 在誤差允許的范圍內(nèi),外力做的功與物體速度的平方成正比,即Wv2。 六、誤差分析 1.誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做的功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。 2.沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大也會(huì)造成誤差。 3.利用打上點(diǎn)

3、的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。,七、注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力時(shí),將木板一端墊高,使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。方法是輕推小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng),從而找到木板一個(gè)合適的傾角。 2.測(cè)小車的速度時(shí),應(yīng)選紙帶上的點(diǎn)均勻分布的部分。 3.橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值。 4.小車的質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些。,考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作 例1某同學(xué)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,將細(xì)繩一端拴在小車上,另一端繞過(guò)定滑輪,掛上適當(dāng)?shù)你^碼,使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng),以此定量探究繩拉力做

4、功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系。此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊等。組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。,考點(diǎn)突破,(1)若要完成該實(shí)驗(yàn),必需的實(shí)驗(yàn)器材還有。 (2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行。他這樣做的目的是(填字母代號(hào))。,A.避免小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng) B.可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰 C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng) D.可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力 (3)平衡摩擦力后,當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí),發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過(guò)快,致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少,難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車的速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請(qǐng)

5、你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決辦法: 。,(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)做細(xì)繩拉力做的功,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做的功總是要比小車動(dòng)能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的(填字母代號(hào))。 A.在接通電源的同時(shí)釋放了小車 B.小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近 C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉 D.鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng),鉤碼重力大于細(xì)繩拉力,答案(1)刻度尺、天平(包括砝碼)(2)D(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)(4)CD 解析(1)計(jì)算小車的動(dòng)能變化需用天平測(cè)質(zhì)量;在計(jì)算小車通過(guò)的位移、小車的瞬時(shí)速度時(shí)都需用刻度尺測(cè)距離。 (2

6、)只有繩與板面平行時(shí),才能保證小車運(yùn)動(dòng)中與板面間的壓力不變,才能保證小車所受摩擦力不變,才能保證平衡摩擦力后繩的拉力等于小車所受合力,故D正確。 (3)要增加紙帶上所打下點(diǎn)的數(shù)目,只有減小小車運(yùn)動(dòng)的加速度。在所掛鉤碼數(shù)目不變的情況下只有增大小車的質(zhì)量,即在車上增加砝碼或鉤碼。,(4)當(dāng)將細(xì)繩的拉力作為小車所受合力時(shí),需滿足幾個(gè)條件:一是摩擦力被平衡,二是繩與板面平行,此二者可保證繩對(duì)車的拉力等于車所受合力,但車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)鉤碼加速下降,鉤碼重力大于繩上拉力,則只有當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí),鉤碼重力與小車所受合力才近似相等,故此情況可能是由C、D原因造成的。,變式1“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)

7、驗(yàn)裝置如圖所示,當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0;當(dāng)用2條、3條、4條、完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0、,每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測(cè)出。,(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。 A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用干電池供電 B.實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí),可以不平衡摩擦力 C.每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出 D.利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次作出W-vm、W-、W-、W2-vm、W3-vm、的圖像,得出合力做功與物體速度變化 的關(guān)系,(2)如圖所示,給出了某次實(shí)驗(yàn)打

8、出的紙帶,從中截取了測(cè)量小車最大速 度所用的一段紙帶,測(cè)得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB=1.48 cm,BC=1.60 cm,CD=1.62 cm,DE=1.62 cm;已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,則小車獲得的最大速度vm= m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),答案(1)CD(2)0.81 解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須用交流電源,A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí),必須平衡摩擦力,B項(xiàng)錯(cuò)誤;每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出,C項(xiàng)正確;根據(jù)所得數(shù)據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖像,找出合力做的功與物體速度變化的關(guān)系,D項(xiàng)正確。 (

9、2)小車獲得的最大速度vm== m/s=0.81 m/s。,考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析 例2如圖1所示,用質(zhì)量為m的重物通過(guò)滑輪牽引小車,使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 圖1,(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.直流電源 B.交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.把長(zhǎng)木板右端墊高 B.改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下,輕推一下小車。,若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng),表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。

10、 A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源,釋放小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)。測(cè)得A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3,如圖2所示。,圖2 實(shí)驗(yàn)中,重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力對(duì)小車做的功W=,打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v=。 (4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2-W圖像。由此圖像可得v2隨W變化的表達(dá)式為。根據(jù)功與能的關(guān),系,動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子;分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有

11、關(guān)的物理量應(yīng)是。 圖3,(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖4中正確反映v2-W關(guān)系的是。 圖4,答案(1)B(2)AB(3)mgx2 (4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1質(zhì)量(5)A 解析本題考查“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源。 (2)把長(zhǎng)木板右端墊高,利用小車的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力;在不掛重物且計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下,小車沿斜面能勻速運(yùn)動(dòng),表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。,(3)W=Fs=mgx2,vB=

12、=。 (4)由圖知,圖線為一條縱截距為零、斜率k=(4.55.0)m2s-2J-1的直線,其表達(dá)式為v2=kW。 根據(jù)動(dòng)能定理W=mv2得v2=W,故斜率k=,與質(zhì)量有關(guān)。 (5)根據(jù)功能關(guān)系有W=(M+m)v2,所以v2=W,v2W,圖A正確。,變式2某同學(xué)用圖甲所示裝置進(jìn)行“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。平衡摩擦力后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn),選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車的質(zhì)量為0.390 kg,小車受到細(xì)繩的拉力為0.40 N?；卮鹣铝袉?wèn)題:(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字),甲

13、乙,(1)小車從O到E,合力做的功W= J;動(dòng)能變化量Ek= J。 (2)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)W略大于Ek,其主要原因是(寫(xiě)出一條即可)。,答案(1)0.1880.180 (2)小車受到空氣阻力的作用(紙帶阻力等),解析(1)合力做的功W=FxOE=0.446.910-2 J0.188 J 動(dòng)能的變化量Ek=m-0=0.390 J-00.180 J (2)雖然平衡了摩擦力,但是每次運(yùn)動(dòng)中空氣或紙帶的阻力做負(fù)功,所以W略大于Ek。,考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,例3某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。固定并調(diào)整斜槽,使它的末端O點(diǎn)的切線水平,在水平地面上依次鋪好木板、白紙、復(fù)寫(xiě)紙。將小球從斜槽上不同

14、的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度H,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球平拋的水平位移x,改變小球在斜槽上的釋放位置,進(jìn)行多次測(cè)量,記錄數(shù)據(jù)如下:,(1)斜槽傾角為,小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,斜槽底端離地的高度為y,不計(jì)小球與水平槽之間的摩擦,若小球從斜槽上滑下的過(guò)程動(dòng)能定理成立,則應(yīng)滿足的關(guān)系式是。,甲 乙 丙,(2)以H為橫坐標(biāo),以為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖,如圖乙所示。 (3)由第(1)(2)問(wèn)可以得出結(jié)論:。 (4)受該實(shí)驗(yàn)方案的啟發(fā),另一同學(xué)改用圖丙所示的裝置實(shí)驗(yàn)。他將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置,仍將小球從不同的標(biāo)

15、記點(diǎn)由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度H,并測(cè)量小球擊中木板時(shí)平拋下落的高度d,當(dāng)他以H為橫坐標(biāo),以為縱坐標(biāo),描點(diǎn)作圖,使之仍為一條傾斜的直線,也達(dá)到了同樣的目的。,答案(1)x2=4yH(2)x2 (3)見(jiàn)解析(4),解析(1)小球在斜槽上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mgH-mgcos =mv2;小球做平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有x=vt,y=gt2,聯(lián)立解得x2= 4yH。,(2)要得到乙圖中的線性關(guān)系,由x2=4yH可知,應(yīng)以H為橫坐標(biāo), 以x2為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖。 (3)由第(1)(2)問(wèn)可以得出結(jié)論:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),小球運(yùn)動(dòng)到斜槽底端的過(guò)程中,合力對(duì)小球所做的功等于小球

16、動(dòng)能的增量。,(4)另一同學(xué)改用圖丙的裝置實(shí)驗(yàn),由動(dòng)能定理得mgH-mg cos = mv2,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得x=vt,d=gt2,聯(lián)立解得=H,故他應(yīng)以 H為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),描點(diǎn)作圖,使之仍為一條傾斜的直線。,變式3(2019云南玉溪一中期中)某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。,甲 乙,(1)安裝好實(shí)驗(yàn)器材,要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌至水平。操作應(yīng)該是不掛砝碼盤(pán)和細(xì)繩,如果滑塊,則說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài)。 (2)從裝置圖中讀出兩光電門(mén)中心之間的距離s=cm,通過(guò)圖乙所示游標(biāo)卡尺測(cè)得擋光條的寬度d=mm。,(3)擋光條的寬度為d,記錄擋光條通過(guò)光電門(mén)1和2所

17、用的時(shí)間t1和t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了完成實(shí)驗(yàn),還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是 。 (4)實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的動(dòng)能定理表達(dá)式為用(2)(3)中的字母表示。 (5)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量?(填“是”或“否”)。,答案(1)能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)或滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間相等(2)50.002.25(3)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量m(4)Fs=m-m(5)否,解析(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平。不掛砝碼和細(xì)繩,接通氣源,如果滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運(yùn)動(dòng)或滑塊經(jīng)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間相

18、等,則說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài)。 (2)光電門(mén)1的中心對(duì)應(yīng)的刻度值為20.30 cm,光電門(mén)2的中心對(duì)應(yīng)的刻度值為70.30 cm,所以兩光電門(mén)中心之間的距離s=50.00 cm。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d=2 mm+5 mm=2.25 mm。 (3)要計(jì)算動(dòng)能,還需要測(cè)量總質(zhì)量,即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量m。,(4)拉力所做的功為W=Fs,滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度為v1=,通過(guò)光電門(mén) 2的速度為v2=,故滑塊的動(dòng)能變化量為Ek=m-m,根據(jù) 動(dòng)能定理可得Fs=m-m。 (5)該實(shí)驗(yàn)中,由于已經(jīng)用拉力傳感器測(cè)出細(xì)繩的拉力大小,不用將砝碼和砝碼盤(pán)的總重力作為滑塊受到的拉力,故不需要滿足砝碼和砝

19、碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。,1.(2016課標(biāo),22,6分)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。 圖(a),(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟: 把紙帶向左拉直 松手釋放物塊 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是(填入代表步驟的序號(hào))。 (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓

20、縮到不同位置后所得到的實(shí)際打,點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為m/s。比較兩紙帶可知,(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。,圖(b),答案(1)(2)1.29M 解析(1)實(shí)驗(yàn)步驟中,一定要注意接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源之后再松手釋放物塊。若次序搞反,可能造成物塊已離開(kāi)桌面但打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還沒(méi)有開(kāi)始工作。 (2)從M紙帶上看,最后兩個(gè)數(shù)據(jù)2.58 cm、2.57 cm相差不大,表示物塊已經(jīng)脫離彈簧,所以速度v=10-2 m/s=1.29 m/s,同理可計(jì)算出打 下L紙帶時(shí)物塊脫離彈簧的速度要小一些

21、。,2.(2019河北衡水中學(xué)期末)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣,光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況時(shí)常用的計(jì)時(shí)儀器,如圖甲所示,a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射器和接收裝置。現(xiàn)利用如圖乙所示的裝置驗(yàn)證滑塊所受外力做功與其動(dòng)能變化的關(guān)系。方法是:在滑塊上安裝一遮光板,把滑塊放在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上(滑塊在該導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力可忽略),通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連,連接好1、2兩個(gè)光電門(mén),在圖示位置釋放滑塊后,光電計(jì)時(shí)器記錄下滑塊上的遮光板先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間分別為t1、t2。已知滑塊(含遮光板)質(zhì)量為M,鉤碼質(zhì)量為m,兩光,電門(mén)間距為s,遮光板寬度為L(zhǎng),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

22、 丙,(1)用游標(biāo)卡尺(20分度)測(cè)量遮光板寬度,如圖丙所示,讀數(shù)為 mm。 (2)本實(shí)驗(yàn)想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合外力,為減小這種做法帶來(lái)的誤差,實(shí)驗(yàn)中需要滿足的條件是Mm(填“遠(yuǎn)大于”“小于”或“遠(yuǎn)小于”)。 (3)計(jì)算滑塊先后通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度表達(dá)式為:v1=,v2=(用題中的字母表示)。 (4)本實(shí)驗(yàn)中,驗(yàn)證的動(dòng)能定理表達(dá)式為(用題中 所給字母表示)。,答案(1)5.70(2)遠(yuǎn)大于(3) (4)mgs=M -M,解析(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為L(zhǎng)=5 mm+0.0514 mm= 5.70 mm。 (2)對(duì)整體有mg=(M+m)a,對(duì)滑塊有T=Ma,聯(lián)立可得T=Ma==, 只有當(dāng)

23、Mm時(shí),Tmg。 (3)遮光板的寬度很窄,所以遮光板通過(guò)光電門(mén)時(shí)的平均速度可近似認(rèn)為等于通過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度,故有v1=,v2=。 (4)細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力做的功為mgs,滑塊的動(dòng)能變化量為M-M,,故只需要驗(yàn)證mgs=M-M即可。,3.利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電。 圖甲,(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車觀察到。 (2)掛上鉤碼,按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示。選擇某一點(diǎn)為O,依次每隔4個(gè)計(jì)

24、時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x,記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度v1=m/s。 圖乙,(3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力,取g=9.80 m/s2,利用W=mgx算出拉力對(duì)小車做的功W。利用Ek=Mv2算出小車動(dòng)能,并求出動(dòng)能的變化 量Ek。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。,請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出Ek-W圖像。 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ek總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F=N。,答案(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng) (2)0.228 (3)

25、如圖所示 (4)0.093 解析本題考查恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。 (1)平衡摩擦力的方法是利用小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力相平,衡,故在此狀態(tài)下小車獲得速度后能勻速運(yùn)動(dòng)。 (2)由題意知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔T=0.1 s,由=得v1== m/s=0.228 m/s。 (3)首先確定標(biāo)度:為充分利用方格紙,依據(jù)給定數(shù)據(jù)范圍及方格紙上格數(shù)多少,確定縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)皆從2.010-3 J開(kāi)始,且每小格表示0.110-3 J。然后描點(diǎn)、連線,圖像見(jiàn)答案。 (4)對(duì)鉤碼有mg-F=ma,對(duì)小車有F=Ma,聯(lián)立可得:F=g=,9.8 N0.093 N。,4.如圖所示裝置,是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮

26、筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形。橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)把2條、3條、、n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、、第n次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出點(diǎn)的紙帶測(cè)出。,(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有。 (2)平衡摩擦后,每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了測(cè)量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量。 (3)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表,請(qǐng)將第2次、第3次、、第n次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫(xiě)在對(duì)應(yīng)的位置,并計(jì)算vn及,填入下表。,(4)從理論上講,橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn,請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗(yàn)證理論的正確性。,答案(1)學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、刻度尺(2)點(diǎn)距均勻(3)如下表(4)如圖所示,