2019-2020年高考物理復習 實驗5 探究動能定理在（恒力做功與物體動能變化的關(guān)系）教案.doc

2019-2020年高考物理復習 實驗5 探究動能定理在（恒力做功與物體動能變化的關(guān)系）教案（課程標準教科書物理必修2第1618頁：探究功與物體速度的變化的關(guān)系） 圖1如圖1， 物體沿斜面加速下滑，兩個圖象同時畫出，如圖2、圖3. 圖2 圖3圖2表示物體的動能隨時間變化的規(guī)律，圖3表示物體的重力勢能隨時間變化的規(guī)律，也就是重力所做的功，因為物體在沿斜面下滑的過程中，只有重力做功（只受重力和支持力，二支持力不做功），所以重力做的功就是合力做的功，而重力勢能的變化等于重力做的功，所以重力勢能的變化等于合力做的功。比較圖2和圖3，物體動能的增加等于重力勢能的減少，例如從0到1s, 動能的增加為(見圖2)，重力勢能的減少為,兩者相等。所以，物體動能的增加等于合力做的功。如圖4圖5、圖6。 圖4 圖5從圖5可以根據(jù)算出合力做的功：。 圖6從圖6可以看出物體動能的變化:.合力做的功為等于物體動能的變化，誤差為。位移隨時間變化的圖線如圖7， 圖7動能隨時間變化的圖線如圖8，圖8以上兩個圖線非常相似。 因為時動能為0，所以任意時刻動能的值等于動能的變化值；而力與位移的積就是功，由于力是恒量，所以功的圖象應與位移的圖象相似， 那么動能的變化的圖象就與功的圖象相似了。利用數(shù)據(jù)顯示方法測出4組數(shù)據(jù)（顯示方法如圖9所示）：合力F，水平位移x, 速度v和動能EK, 然后輸入到Excel中，用公式(因為斜面的傾斜角為300)算出位移s,用公式算出功，然后畫出W-Ek圖象如圖10。 圖9FxsWvEk13.80000013.80.02510.0289830.3999650.530.3913.80.0290.0334860.4621110.560.4513.80.0940.1085421.4978771.031.4913.80.210.2424873.3463211.543.3413.80.360.4156925.736552.015.6813.80.490.5658037.8080812.357.78 數(shù)據(jù)表 圖10圖10中，紅的直線是動能Ek與功的關(guān)系，是直線，該直線的斜率為，近似為1，說明合力對物體做的功等于物體動能的變化，即動能定理。例1、如圖所示，在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗中，下列說法正確的是（）A為減小實驗誤差，長木板應水平放置B通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加C小車在橡皮筋拉作用下做勻加速直線運動，當橡皮筋拉恢復原長后小車做勻速運動D應選擇紙帶上點距均勻的一段計算小車的速度答案：BD例2 xx高考安徽21.（6分）探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實驗裝置如圖所師，實驗主要過程如下： （1）設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、； （2）分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度、； （3）作出草圖； （4）分析圖像。如果圖像是一條直線，表明；如果不是直線，可考慮是否存在、等關(guān)系。以下關(guān)于該試驗的說法中有一項不正確，它是_。A本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當用1條橡皮筋進行是實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條、橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、。B小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒?，可以使木板適當傾斜。C某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點，兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。答案：D。解析：本實驗的目的是探究橡皮繩做的功與物體獲得速度的關(guān)系。這個速度是指橡皮繩做功完畢時的速度，而不整個過程的平均速度，所以D選項是錯誤的。 例3 利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能原理”xx高考 廣東15（10分）某試驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能原理”。如圖12，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平面上相距50.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小、小車中可以放置砝碼。（1）試驗主要步驟如下：測量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路；將小車停在C點， ，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度；在小車中增加砝碼，或 ，重復的操作（2）表1是他們測得的一組數(shù)據(jù)，期中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功。表格中的E3= ，W3= （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（3）根據(jù)表1，請在圖13中的方格紙上作出E-W圖線圖13 答案：15（1）小車；由靜止開始釋放小車；改變小車質(zhì)量.（2）0.600J，0.610J.（3）E-W圖線如圖所示例4. xx年廣東第16題： 探究“動能定理”某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50 Hz實驗的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；將小車停在打點計時器附近， ， ，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點， ；改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復的操作圖1是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg，砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應位置在小車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)， _做正功， 做負功實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖2中的圖線（其中v2v2v02），根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是 要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力和 02468100.000.050.100.150.200.25s/cmv2/(m2s2)表1紙帶的測量結(jié)果測量點S/cmr/(ms1)00.000.35A1.510.40B3.200.45C_D7.150.54E9.410.60解析: （1）接通電源、釋放小車 斷開開關(guān)(2) 從尺上讀數(shù),C:6.06cm, 減去O點讀數(shù)1.00 cm ,得C點的S值5.06cmC點速度鉤砝的重力做正功, 小車受摩擦阻力做負功小車初末速度的平方差與位移成正比,即要驗證“動能定理”，即還需要測量的物理量是摩擦力f和小車的質(zhì)量M.答案：16（1）接通電源、釋放小車 斷開開關(guān)（2）506 049 （3）鉤砝的重力 小車受摩擦阻力（4）小車初末速度的平方差與位移成正比 小車的質(zhì)量例5某同學探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系，方案如圖所示.他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為減小這種做法帶來的誤差，實驗中要采取的兩項措施是：a b 如圖所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。距離如圖。則打B點時的速度為 ；要驗證合外力的功與動能變化間的關(guān)系，測得位移和速度后，還要測出的物理量有 ABCDEFx1x2x3x4x5答案： a 平衡摩擦力 2分b 鉤碼的重力遠小于小車的總重力 2分 （或者：鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量；答m鉤M車 同樣給分） 2分 鉤碼的質(zhì)量m,小車的質(zhì)量M. 2分