試驗(yàn)五探究動(dòng)能定理1/392/39

誤差分析1.誤差主要起源是橡皮筋長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使橡皮筋拉力做功W與橡皮筋條數(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)紙帶計(jì)算小車速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。3/39

注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上點(diǎn)均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)適當(dāng)傾角。2.選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上點(diǎn)應(yīng)選均勻部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)點(diǎn)。3.橡皮筋選擇：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對(duì)小車做功以一條橡皮筋做功為單位即可，無(wú)須計(jì)算出詳細(xì)數(shù)值。4/39熱點(diǎn)一教材原型試驗(yàn)【例1】

(·溫州模擬)如圖1所表示，某同學(xué)在做“探究功與速度改變關(guān)系”試驗(yàn)。當(dāng)小車在1條橡皮筋作用下沿木板滑行時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做功記為W。當(dāng)用2條、3條……橡皮筋重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，設(shè)法使每次試驗(yàn)中橡皮筋所做功分別為2W、3W…5/39(1)圖1中電火花計(jì)時(shí)器工作電壓是________V交流電。(2)試驗(yàn)室提供器材以下：長(zhǎng)木板、小車、橡皮筋、電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、電源等，還缺乏測(cè)量工具是________。(3)圖1中小車上有一固定小立柱，如圖2中給出了4種橡皮筋與小立柱套接方式，為減小試驗(yàn)誤差，你認(rèn)為最合理套接方式是________。6/39(4)在正確操作情況下，某次試驗(yàn)所打紙帶如圖3所表示。打在紙帶上點(diǎn)并不都是均勻，為了測(cè)量橡皮筋做功后小車取得速度，應(yīng)選取紙帶________部分進(jìn)行測(cè)量(依據(jù)紙帶中字母回答)，小車取得速度是________m/s。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖37/39答案(1)220(2)刻度尺(3)A(4)GJ0.65解析(1)電火花計(jì)時(shí)器工作電壓是220V交流電。(2)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測(cè)量?jī)捎?jì)數(shù)點(diǎn)間距離，所以還需要器材是刻度尺。(3)橡皮筋最合理套接方式是A，以A方式套接釋放小車后，橡皮筋不會(huì)影響小車運(yùn)動(dòng)。8/39【變式訓(xùn)練1】(·廊坊模擬)某同學(xué)做探究協(xié)力做功和物體速度改變關(guān)系試驗(yàn)裝置如圖4甲所表示，小車在橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行。用1條橡皮筋時(shí)對(duì)小車做功記為W，當(dāng)用2條、3條……完全相同橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……試驗(yàn)時(shí)，每次試驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)長(zhǎng)度都保持一致。試驗(yàn)中小車取得速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶求出。圖49/39(1)木板水平放置，小車在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處狀態(tài)與小車所在位置，以下說(shuō)法正確是________。A.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)B.橡皮筋恰好恢復(fù)原長(zhǎng)C.小車緊靠著打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.小車已超出兩個(gè)鐵釘連線(2)如圖乙所表示是某次操作正確情況下，在頻率為50Hz電源下打點(diǎn)計(jì)時(shí)器統(tǒng)計(jì)一條紙帶，為了測(cè)量小車取得速度，應(yīng)選取紙帶________(選填“A～F”或“F～I(xiàn)”)部分進(jìn)行測(cè)量，速度大小為________m/s。(3)經(jīng)過(guò)該試驗(yàn)正確操作和正確處理數(shù)據(jù)，應(yīng)該得出協(xié)力做功W和物體速度v改變關(guān)系是________(用本問(wèn)中字母表示)。10/39解析(1)平衡摩擦力后，橡皮筋拉力等于小車受到協(xié)力，橡皮筋做功完成，小車速度最大。若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋拉力等于摩擦力時(shí)，速度最大，本題中木板水平放置，顯然沒(méi)有進(jìn)行平衡摩擦力操作，所以當(dāng)小車速度最大時(shí)，橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確。(3)所以W與v2成正比，即W∝v2。答案

(1)A

(2)F～I(xiàn)

0.76

(3)W∝v211/39熱點(diǎn)二試驗(yàn)拓展創(chuàng)新1.裝置時(shí)代化12/3913/3914/3915/39【例2】(·北京理綜，21)如圖5所表示，用質(zhì)量為m重物經(jīng)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)器在紙帶上統(tǒng)計(jì)小車運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置能夠完成“探究動(dòng)能定理”試驗(yàn)。圖516/39(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用電源是________(選填選項(xiàng)前字母)。A.直流電源 B.交流電源(2)試驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其它阻力，正確操作方法是________(選填選項(xiàng)前字母)。A.把長(zhǎng)木板右端墊高 B.改變小車質(zhì)量在不掛重物且________(選填選項(xiàng)前字母)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)消除了摩擦力和其它阻力影響。A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)17/39試驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受拉力大小為mg，從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)過(guò)程中，拉力對(duì)小車做功W＝________，打B點(diǎn)時(shí)小車速度v＝________。(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)間時(shí)間間隔為T，測(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)距離為x1、x2、x3……，如圖6所表示。圖618/39(4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)做出如圖7所表示v2－W圖象。由此圖象可得v2隨W改變表示式為________。依據(jù)功與能關(guān)系，動(dòng)能表示式中可能包含v2這個(gè)因子，分析試驗(yàn)結(jié)果單位關(guān)系，與圖線斜率相關(guān)物理量應(yīng)是________。圖719/39(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其它阻力影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量條件，則從理論上分析，下列圖中正確反應(yīng)v2－W關(guān)系是________。20/39解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源。(2)平衡摩擦力方法為將木板一端墊高，使得重力沿木板方向分力與全部阻力(包含打點(diǎn)過(guò)程中阻力)平衡，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；判斷小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)是依據(jù)紙帶上相鄰點(diǎn)間距離相等判定，故需計(jì)時(shí)器打點(diǎn)。21/3922/39【變式訓(xùn)練2】某校物理興趣小組利用如圖8所表示裝置探究協(xié)力做功與動(dòng)能改變關(guān)系。在滑塊上安裝一遮光條，系輕細(xì)繩處安裝一拉力傳感器(可顯示出輕細(xì)繩拉力)，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上A處，細(xì)繩經(jīng)過(guò)定滑輪與鉤碼相連，光電門安裝在B處。氣墊導(dǎo)軌充氣，將滑塊從A位置由靜止釋放后，拉力傳感器統(tǒng)計(jì)讀數(shù)為F，光電門統(tǒng)計(jì)時(shí)間為Δt。圖823/39(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條寬度，如圖9所表示，則寬度為__________mm。圖924/3925/39解析(1)依據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則，遮光條寬度d＝2.5mm＋0.058mm＝2.558mm。26/391.某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度改變關(guān)系”試驗(yàn)中采取了如圖10所表示試驗(yàn)裝置。圖10(1)將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，經(jīng)過(guò)調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，檢驗(yàn)是否調(diào)平方法是___________________。27/39(3)逐根增加橡皮條，統(tǒng)計(jì)每次遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)間，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)速度。則畫出W－v2圖象應(yīng)是____________________________。(2)如圖11示，游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條寬度Δd＝________cm。試驗(yàn)時(shí)，將橡皮條掛在滑塊掛鉤上，向后拉伸一定距離，并做好標(biāo)識(shí)，以確保每次拉伸距離恒定?，F(xiàn)測(cè)得掛一根橡皮條時(shí)，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過(guò)光電門時(shí)間為Δt，則滑塊最終勻速運(yùn)動(dòng)速度表示式為________(用字母表示)。圖1128/39解析(1)檢驗(yàn)導(dǎo)軌是否水平方法：將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看其是否滑動(dòng)(或?qū)⒒瑝K輕放在氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊看是否勻速運(yùn)動(dòng))。(2)Δd＝5mm＋0.05mm×10＝5.50mm＝0.550cm29/392.為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功關(guān)系”，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)方案：

第一步：把帶有定滑輪木板有滑輪一端墊起，把質(zhì)量為M滑塊經(jīng)過(guò)細(xì)繩與質(zhì)量為m帶夾子重錘跨過(guò)定滑輪相連，重錘下連一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，如圖12甲所表示。

第二步：保持長(zhǎng)木板傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在長(zhǎng)木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，如圖乙所表示。打出紙帶如圖丙所表示。30/39圖1231/39請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為Δt，依據(jù)紙帶求滑塊運(yùn)動(dòng)速度，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)速度vB＝________。(2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，要測(cè)出某一過(guò)程合外力對(duì)滑塊做功還必須測(cè)出這一過(guò)程滑塊________(寫出物理量名稱及符號(hào)，只寫一個(gè)物理量)，合外力對(duì)滑塊做功表示式W合＝________。(3)算出滑塊運(yùn)動(dòng)OA、OB、OC、OD、OE段合外力對(duì)滑塊所做功W以及在A、B、C、D、E各點(diǎn)速度v，以v2為縱軸、W為橫軸建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2－W圖象，可知該圖象是一條________，依據(jù)圖象還可求得________。32/39(2)由做功定義式可知還需要知道滑塊下滑位移x，由動(dòng)能定理可知W合＝ΔEk，即mgx＝ΔEk。33/393.(·江蘇單科，10)利用如圖13所表示試驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能改變關(guān)系。小車質(zhì)量為M＝200.0g，鉤碼質(zhì)量為m＝10.0g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源為50Hz交流電。圖1334/39(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力影響，應(yīng)調(diào)整木板右側(cè)高度，直至向左輕推小車觀察到_____________________________。(2)掛上鉤碼，按試驗(yàn)要求打出一條紙帶如圖14所表示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)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)間距離Δx，統(tǒng)計(jì)在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車速度v1＝_______m/s。圖1435/39W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.0036/39請(qǐng)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，