《天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第5講實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第5講實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)課件（64頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律第5講實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?一)探究功與速度變化的關(guān)系1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.改變功的大小:采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,用1條、2條、3條同樣的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢冕尫?橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功依次為W、2W、3W2.學(xué)會(huì)探究的過程和方法二、實(shí)驗(yàn)原理2.確定速度的大小:小車獲得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.尋找功與速度變化的關(guān)系:以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo),小車獲得的速度v為橫坐標(biāo),作出W-v圖象(即功速度圖象).分析該圖象,得出橡皮筋拉力對(duì)
2、小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)四、設(shè)計(jì)思路三、實(shí)驗(yàn)器材木板、小車、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶、坐標(biāo)紙等.1.設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W2.由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別測(cè)出小車的速度v1、v2、v33.以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)(以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),做出W-v曲線.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.如果W-v曲線是一條直線,表明Wv;如果不是直線,可著手考慮是否存在下列關(guān)系:Wv2、Wv35.根據(jù)W-v草圖,大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系,如果認(rèn)為很可能是Wv2,就做出W-v2曲線,如果這條曲線是一條直線,就可以證明你的判斷是正確的.
3、知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)五、數(shù)據(jù)記錄與處理通過實(shí)驗(yàn),我們對(duì)每次打出的紙帶進(jìn)行處理,求出小車的末速度v,會(huì)得到如下的表格:通過表格,我們會(huì)看到對(duì)小車做的功越多,小車的末速度越大,但看不出功W與末速度v的定量關(guān)系.圖象法是物理學(xué)家探索物理量間未知規(guī)律的有效方法,由于曲線的物理規(guī)律不宜直接看出,所以盡量功W2W3W4W5W6W末速度v1v2v3v4v5v6知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)作出兩物理量間的直線圖象.這里我們可以嘗試著作W-v、W-v2、W-v3、W-、W-、W-等圖象,實(shí)際我們作到W-v2圖象時(shí),就是一條過原點(diǎn)的直線,說明對(duì)小車所做的功與小車末速度的平方成正比.v1v21v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.本探究實(shí)驗(yàn)中的重
4、要方法及技巧六、注意事項(xiàng)知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)研究?jī)蓚€(gè)物理量的比例關(guān)系是探究?jī)蓚€(gè)量數(shù)量關(guān)系的重要方法,研究比例關(guān)系可以為實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供很大的方便和可能.例如,一根橡皮筋對(duì)小車做的功是很難確定的,如果改用兩根橡皮筋在完全相同的情況下做的功的具體數(shù)值仍是很難確定的.但是,若以一根橡皮筋對(duì)小車做的功為W,兩根橡皮筋做的功無疑是2W,這是實(shí)驗(yàn)的巧妙之處.(2)將問題轉(zhuǎn)化,簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過程:探究的任務(wù)是外力對(duì)物體做的總功與速度變化的關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)總是讓小車從靜止開始運(yùn)動(dòng),使測(cè)定兩個(gè)速度(初速度和末速度)的問題轉(zhuǎn)化為測(cè)定一個(gè)末速度的問題,非常有利于操作和數(shù)據(jù)處理并發(fā)現(xiàn)規(guī)律.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)設(shè)法減小實(shí)驗(yàn)誤差:
5、實(shí)驗(yàn)誤差的大小直接關(guān)系著探究工作是否成功,是否能正確地建立變量之間的關(guān)系,揭示事物的本質(zhì).本實(shí)驗(yàn)注重了兩個(gè)方面:平衡小車在木板上運(yùn)動(dòng)的摩擦力保證小車脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng);在紙帶上選取點(diǎn)跡清楚、間距均勻的部分計(jì)算小車的速度.(4)利用物理圖象,適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行坐標(biāo)變換,探索物理量之間的關(guān)系.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.橡皮筋的選取本實(shí)驗(yàn)采用橡皮筋對(duì)小車做功,用一條橡皮筋時(shí)做功為W,用兩條橡皮筋時(shí)做功為2W,依次類推,這樣我們可以用W的倍數(shù)來表示功,這種方法巧妙地避開了計(jì)算變力彈力所做的功.盡管在實(shí)驗(yàn)中,我們盡量使各橡皮筋的原長(zhǎng)和伸長(zhǎng)量相同,以保證各橡皮筋對(duì)小車所做的功相同,但是,若準(zhǔn)備的橡皮筋規(guī)格不相同,同
6、樣會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來很大的誤差,所以選擇橡皮筋時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)橡皮筋的材料要相同.(1)所選用的橡皮筋勁度系數(shù)不宜過大,以免條數(shù)較多時(shí)彈力過大,打出的紙帶點(diǎn)數(shù)過少,不宜求小車的速度.(3)橡皮筋的粗細(xì)要均勻.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.平衡摩擦力為了克服摩擦力,可以把木板一端墊高,使小車重力沿板斜向下的分力與摩擦力平衡.檢查是否平衡時(shí),可以把小車放到木板上,輕推一下小車,觀察小車是否做勻速運(yùn)動(dòng).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.利用紙帶求小車的速度打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)的分布并不均勻,點(diǎn)之間的距離呈現(xiàn)開始較小,而后逐漸增大,最后基本相同的特點(diǎn).我們求速度時(shí),應(yīng)選用分布均勻的那些點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,說明
7、這時(shí)小車已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng)了.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)一、通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例1如圖所示為探究功與物體速度變化關(guān)系過程得出的一條紙帶.(1)應(yīng)選哪些點(diǎn)距進(jìn)行測(cè)量?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)怎樣根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)確定小車的速度?【名師點(diǎn)金】解答時(shí)注意:橡皮筋做功過程結(jié)束時(shí)對(duì)應(yīng)小車速度最大的狀態(tài).小車速度最大的點(diǎn)附近打點(diǎn)間距最大.某點(diǎn)附近很短時(shí)間內(nèi)的平均速度近似等于該點(diǎn)的瞬時(shí)速度.在打點(diǎn)紙帶上,被測(cè)量的時(shí)間間隔是一個(gè)打點(diǎn)間隔.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)在可測(cè)量的點(diǎn)中,C點(diǎn)的速度最接近最大速度,可測(cè)量的最短時(shí)間就是tCD.故小車的速度v=【答案】(1)選用CD段(2)v=CDCDLtCDCDLt【規(guī)范全解】(
8、1)C、D間距最大,最大速度點(diǎn)一定在C、D之間.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例2某同學(xué)在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn).將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.先用手提著紙帶,使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方.然后接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn).得到的紙帶如圖乙所示,O點(diǎn)為計(jì)時(shí)器打下的第1個(gè)點(diǎn),該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了下列處理:取OA=AB=BC,并根據(jù)紙帶算出了A、B、C三點(diǎn)的速度分別為vA=0.12m/s,vB=0.17m/s,vC=0.21m/s.甲乙二、探究思路的遷移知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點(diǎn)金】因該實(shí)驗(yàn)中只考慮重力所做的功,因此盡可能減小各種阻
9、力,如紙帶與限位孔之間的摩擦力、空氣阻力等,可增大重物的重量,使物重遠(yuǎn)大于空氣阻力,這樣就可以忽略空氣阻力所做的功.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】設(shè)由O到A的過程中,重力對(duì)重物所做的功為W,那么由O到B的過程中,重力對(duì)重物所做的功為2W,由O到C的過程中,重力對(duì)重物所做的功為3W.由計(jì)算可知,=1.4410-2m2/s2=2.8910-2m2/s2=4.4110-2m2/s22,3,即2,3;由以上數(shù)據(jù)可以判定Wv2是正確的,也可以根據(jù)W-v2的曲線來判斷,如圖丙所示.2Av2Bv2Cv22BAvv22CAvv2Bv2Av2Cv2Av知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)丙【答案】見解析(二)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律知識(shí)建
10、構(gòu)技能建構(gòu)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)原理物體在自由下落過程中,重力勢(shì)能減少,動(dòng)能增加,總量保持不變.本實(shí)驗(yàn)就是測(cè)出重力勢(shì)能減少和動(dòng)能增加的數(shù)值,比較是否相等,驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒.設(shè)物體質(zhì)量為m,在某一位置n的速度為vn,測(cè)出n點(diǎn)前后兩個(gè)T內(nèi)的距離hn-1和hn+1,算出vn=,在另一點(diǎn)p的速度vp算出就可以求出動(dòng)能增加量.Ek=m-m,由np距離即重物下落高度hnp,求出重力勢(shì)能減少Ep=mghnp.比較Ek與Ep是否相等,機(jī)械能守恒定律即可得到驗(yàn)證.112nnhhT122pv122nv知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)三、實(shí)驗(yàn)器材電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、交流電源、紙
11、帶及復(fù)寫紙片、重錘(帶紙帶夾)、導(dǎo)線、刻度尺、鐵架臺(tái).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.按如圖所示安裝好固定裝置.固定好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,接上電源(開關(guān)未閉合).四、實(shí)驗(yàn)步驟2.把紙帶的一端用小夾子固定在重錘上,使另一端穿過計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提著紙帶,使重錘靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.換幾條紙帶,重做上面的實(shí)驗(yàn).3.閉合電源開關(guān),松開手釋放紙帶,讓重錘自由下落,計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列計(jì)時(shí)點(diǎn).5.從幾條打上了點(diǎn)的紙帶上挑選第一、二兩點(diǎn)間距接近2mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)7.用公式vn=計(jì)算出各點(diǎn)的瞬時(shí)速度v1、v2、v3112nnhhT6.在挑選得到的紙帶上,先記下第一個(gè)
12、點(diǎn)的位置O(或A)再依次選幾個(gè)點(diǎn)記作1、2、3(或B、C、D)用刻度尺量出各點(diǎn)到O的距離h1、h2、h3等知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)8.計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量填表記錄.次序項(xiàng)目123456vnmhnmghn比較m和mghn122nv122nv知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.計(jì)時(shí)器安裝牢固使重錘紙帶下落時(shí)穩(wěn)定.保證限位孔在豎直線上,使紙帶運(yùn)動(dòng)中受到摩擦阻力最小.可以通過手提紙帶上下抽動(dòng)來判定限位孔調(diào)整是否合適.五、注意事項(xiàng)2.紙帶要平展以減小下落時(shí)阻力.3.先接通電源,計(jì)時(shí)器正常打點(diǎn)再放紙帶以保證第1個(gè)點(diǎn)的清晰.持紙帶的手要穩(wěn),使所打第1個(gè)點(diǎn)小.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)5.紙帶的挑選:當(dāng)?shù)?、2兩點(diǎn)間距為2m
13、m時(shí),說明打第1個(gè)點(diǎn)時(shí)速度為0.驗(yàn)證動(dòng)能增加過程簡(jiǎn)化.4.重錘應(yīng)用密度較大的物質(zhì),重錘上紙帶夾要牢固且保證紙帶固定后方向正確,不偏不斜.重錘的質(zhì)量稍大些.6.測(cè)量下落高度都從第1個(gè)點(diǎn)量起.(一般紙帶60cm80cm為宜).知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)7.本實(shí)驗(yàn)不必稱出重錘質(zhì)量.六、誤差分析本實(shí)驗(yàn)的偶然誤差主要是紙帶運(yùn)動(dòng)中受摩擦力大小及測(cè)量下落高度引起的.減小這兩個(gè)因素影響是減小誤差的有效途徑.在重錘上固定紙帶要正.計(jì)時(shí)器限位孔要正,紙帶要平.測(cè)量下落高度時(shí)h盡量大些,多次測(cè)量取平均值也是好方法.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例1在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中.一、儀器的選取和誤差分析知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)從下列選出實(shí)驗(yàn)所
14、必須的器材,其編號(hào)為.A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶)B.重物C.天平D.毫米刻度尺E.秒表F.運(yùn)動(dòng)小車知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因主要是,使重物獲得的動(dòng)能往往.為減小誤差,懸掛在紙帶下的重物應(yīng)選擇.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求為;開始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候,應(yīng)先,然后.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(4)如果以為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的-h圖線是,該線的斜率等于.【名師點(diǎn)金】對(duì)于物理實(shí)驗(yàn),要在掌握實(shí)驗(yàn)原理和操作方法的基礎(chǔ)上,領(lǐng)會(huì)必須的各個(gè)實(shí)驗(yàn)器材的作用.本題第(4)問給出了驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的圖象方法.另外,利用本實(shí)驗(yàn)中得出的-h圖線的斜率還可以測(cè)定重力加速度g.22v2
15、2v22v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)選出的器材有:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(包括紙帶),重物,毫米刻度尺,編號(hào)分別為A、B、D.注意因mgh=mv2,故m可約去,不需要用天平.12(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí),兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上,這樣才能使重物在自由下落時(shí),受到的阻力較小.開始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)的摩擦阻力,使得重物獲得的動(dòng)能小于它所減少的重力勢(shì)能.為減小誤差,重物的質(zhì)量應(yīng)選大一些的.(4)描繪出來的-h圖線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線,它的斜率即為重力加速度.22v知識(shí)建構(gòu)技
16、能建構(gòu)【答案】(1)ABD(2)兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電釋放重物(3)紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)有摩擦阻力小于所減少的重力勢(shì)能質(zhì)量大一些的(4)一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線重力加速度知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)例2在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖所示,圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D分別是每打兩個(gè)點(diǎn)取出的計(jì)數(shù)點(diǎn).根據(jù)圖中數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)動(dòng)能的增加量是多少?(1)重力勢(shì)能
17、的減少量為多少?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)重力勢(shì)能的減少量為Ep減=mghOB=m9.80.195=1.911m.【名師點(diǎn)金】本題主要考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)重物下落到B點(diǎn)時(shí)的速度vB=1.931m/s所以重物從開始下落到B點(diǎn)增加的動(dòng)能為Ek增=m=1.864m.2AChT122Bv知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)可知在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)重物減少的重力勢(shì)能等于其動(dòng)能的增加,機(jī)械能守恒.產(chǎn)生誤差的原因:重物在下落時(shí)受到阻力作用(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦力、空氣阻力),克服阻力做功.
18、【答案】(1)1.911m(2)1.864m(3)見解析知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)1.(2011年高考海南物理卷)現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示:水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌,導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連;遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直,導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門,可以測(cè)量遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t.用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A、B兩點(diǎn)間的距離,將遮光片通過光電門的平均速度看做滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作圖:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(
19、1)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放,則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量可表示為,動(dòng)能的增加量可表示為.若在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,與s的關(guān)系式為=.21t21t知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)多次改變光電門的位置,每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑,測(cè)量相應(yīng)的s與t值.結(jié)果如下表所示:以s為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在圖乙所示的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線,求得該直線的斜率k=104m-1s-2(保留3位有效數(shù)字).12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.43/(104s-2)1.481.
20、952.412.923.3921t21t知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【解析】滑塊在下滑過程中,砝碼同時(shí)在上升,所以整體減少的重力勢(shì)能應(yīng)當(dāng)是滑塊減少的重力勢(shì)能與砝碼所增加的重力勢(shì)能之差,而整體所獲得的動(dòng)能是砝碼與滑塊的動(dòng)能之和.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)【答案】(1)Mgs-mgs(m+M)()22shd12bt2()Mghmgdb mM d(2)圖略2.43知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)2.(2009年高考廣東物理卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”,如圖甲所示,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)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.在水平桌面上相距50.0cm的A、B
21、兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小.小車中可以放置砝碼.甲知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:測(cè)量和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)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(diǎn),小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度.在小車中增加砝碼,或,重復(fù)的操作.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和,|-|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E,F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E3=,W3=.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)22v21v知
22、識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)根據(jù)表1,請(qǐng)?jiān)趫D乙中的方格紙上作出E-W圖線.表1數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kg|-|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.4322v21v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)乙【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中繩子對(duì)小車的拉力作為做功的合力,獲得動(dòng)能的是小車及力傳感器,故研究對(duì)象是力傳感器及小車整體.對(duì)小車做功的力只能是繩子的拉力,故必選由靜止釋放小車.每次實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量保持不變,但為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)
23、論具有普遍性,應(yīng)增加或減少小車中的砝碼改變小車質(zhì)量(相當(dāng)于使用不同的研究對(duì)象)多次探究.知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)作出圖象如圖丙所示,是第一象限的角平分線.【答案】(1)小車然后釋放小車減少砝碼(2)由表中數(shù)據(jù)得:E3=M|-|=0.600J,W3=FL=0.610J.1222v21v(2)0.600J0.610J知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(3)如圖丙所示丙知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)3.探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,實(shí)驗(yàn)主要過程如下:知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(2)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,求出小車的速度v1、v2、v3(1)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W(3)作出W-v草
24、圖;知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)(4)分析W-v圖象.如果W-v圖象是一條直線,表明Wv;如果不是直線,可考慮是否存在Wv2、Wv3、W等關(guān)系.以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確,它是.A.本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)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(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致.當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W,用2條、3條橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3WB.小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ鞘鼓景暹m當(dāng)傾斜C.某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到一條記錄紙帶,紙帶上打出的點(diǎn)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
25、傾角太v小知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn),求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算的【解析】由于選用同樣的橡皮筋,并且每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同,因此每條橡皮筋對(duì)小車做的功都相同,故A正確;小車在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力,采取平衡摩擦力的方法補(bǔ)償,讓木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)抬高,使重力的下滑分力與摩擦力平衡,故B正確;紙帶上的點(diǎn)兩端密、中間疏,說明小車先在橡皮筋拉力作用下加速,后在阻力作用下減速,故C正確;由于橡皮筋松弛后,小車做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)的速度是橡皮筋對(duì)小車做功后的最大速度,故求速度應(yīng)用勻速的那一段數(shù)據(jù),而不應(yīng)該使用從第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的數(shù)據(jù)來計(jì)算,
26、故D項(xiàng)錯(cuò).【答案】D知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)4.如果提供你天平、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)探究功與質(zhì)量、速度間定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn).【解析】如圖所示,滑塊在氣墊導(dǎo)軌上受重力和支持力兩個(gè)力的作用,當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌滑行時(shí),滑塊重力沿傾斜導(dǎo)軌方向的分力對(duì)滑塊做功,這一分力為F1=.在滑塊經(jīng)過兩光電門的過程中,這一分力所做的功為W=F1s=,式中m為滑塊(連同遮光條)的質(zhì)量,可用天平測(cè)出;h為墊塊的高度,lmghlmghsl知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)為墊塊與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)到導(dǎo)軌底端的距離,s為兩光電門間的距離,均可用刻度尺測(cè)出.以v1、v2分別表示滑塊經(jīng)過光電門G1、G2時(shí)的速度,根據(jù)固定在滑塊上的兩遮光條的間距和由數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊經(jīng)過光電門G1、G2的時(shí)間,即可算出v1、v2.由m、v1、v2組成的式子可能為m(v2-v1)、m(v2-v1)2、m(-)、m(v2-v1)3、m(-)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入以上各式,運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即可發(fā)現(xiàn)功與質(zhì)量、速度間的定量關(guān)系.【答案】見解析22v21v32v31v知識(shí)建構(gòu)技能建構(gòu)
天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第5講實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)課件
