实验四探究动能定理 (共61张PPT)

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第六章 机械能守恒定律
数据处理与误差分析 1. 数据处理的方法
(1) 纸带上点间距相等部分对应橡皮筋松弛后小车获得的末
速度． (2) 因完全相同的橡皮筋，拉伸相同的长度，故橡皮筋对小 车做的总功与橡皮筋条数成正比．
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第六章 机械能守恒定律
② 给小车挂上钩码进行实验．图乙是从多次实验中选出的 一条纸带置于一透明刻度尺上．在纸带上选择起始点 O 及 A 、
B、C、D、E和F七个计数点，可获得各计数点到O的距离s，由
5.03～5.05(在这个范围内都对) 图 乙 读 得 O 到 C 点 的 位 移 为 s3 ＝ __________________________ cm.
实验四：探究动能定理
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第六章 机械能守恒定律
自 主 学 习
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第六章 机械能守恒定律
考纲解读
1. 理解探究动能定理的实验原理．
2. 掌握探究动能定理的数据处理方法． 3. 会分析探究动能定理的实验误差．
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第六章 机械能守恒定律
基础梳理
1. 实验目的 (1) 通过实验探究外力对物体做功与物体速度变化的关系．
(2) 通过分析实验数据，总结出做功与物体速度的________ 平方
成正比例关系．
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合适的倾角．
(2) 静止释放：由静止释放小车，小车的动能增量等于小车 的末动能．
(3) 选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分
的，也就是选小车做匀速运动状态的． (4) 规格相同：橡皮筋规格相同时，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．
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第六章 机械能守恒定律
典题演示 2 (2016· 河南开封三模 ) 传感器是一种将非电学 量转换成电信号的检测装置．它是实现自动检测和自动控制的 首要环节．某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器进 一步探究变力作用下的动能定理．如图甲所示，他们用力传感 器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力 F ；用位 移传感器测出小车的位移s和瞬时速度．已知小车质量为200 g.
(4) 小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
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第六章 机械能守恒定律
6. 误差分析
橡皮筋的长度、粗细不一 ，使橡 (1) 误差的主要来源是__________________________
皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．
(2) 没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大．
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第六章 机械能守恒定律
3. 数据处理方法的创新 (1) 根据平抛运动规律确定小球平抛的初速度 v0，再由 Ek 1 2 ＝ mv0确定小球平抛时的动能． 2 1 2 (2) 弹力对小球做的功 W 等于弹簧的弹性势能 Ep＝ kx . 2 4. 本实验还可以从以下两个方面创新 (1) 利用速度传感器测量小球运动的速度． (2) 利用拉力传感器测出绳对小球的拉力作为小球的合外 力． (3) 利用光电门测量物体运动的速度．
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第六章 机械能守恒定律
(3) 合外力对物体做的功等于物体动能的变化量． 1 (4) 由动能定理可得 W＝ M·Δv2，由此可知图象的斜率为 k 2 Δv2 2 2 ＝ W ＝M，由此可求出小车的质量为 m＝k.代入数据可求出小 2 2 车的质量为 M＝k＝ kg＝0.111 kg. 18
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第六章 机械能守恒定律
典题演示1 理”．
( 原 创 ) 某 同 学 现要 用 图 甲来 “ 探 究动 能 定
甲
(1) 完成下列部分实验步骤所缺的内容： ① 安装好实验器材，小车先不挂钩码，对小车进行 平衡摩擦力 的实验操作． ______________
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车的摩擦力． (2) 平衡摩擦力时，轻推小车，只要纸带上点间距相等，小 车做匀速运动即可完成．
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第六章 机械能守恒定律
2. 实验操作的注意事项 (1) 平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下 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匀速运动，找到木板一个
丙
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第六章 机械能守恒定律
通 过 图 象可 得 到 的结 论 是 ___________________________ 合外力对物体做的功等于 物体动能的变化量 ， ___________________ 0.111 kg.(保 (4) 若图线的斜率 k＝18，则小车的质量 M＝______
留三位有效数字)
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第六章 机械能守恒定律
【解析】 (1) ① 本实验在实验前首先要对小车进行平衡摩 sBD 擦 力 的 操 作 ． ③ 由 匀 变 速 直 线 运 动 规 律 可 得 vC ＝ ＝ 4T 8.10－4.20 m/s＝0.49 m/s. 4×0.02×100 sCF－sOC (2) 由逐差法可得 a＝ ＝1.22 m/s2. 2 9T
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第六章 机械能守恒定律
【解析】(1) 利用所得的 Fs 图象， 求出 s＝0.30 m 到 0.52 m 1.00＋0.60×0.22 过程中力 F 做功 W＝ J＝0.18 J；此过程动能 2 1 的变化 ΔEk＝ ×0.2×(1.24)2 J＝0.17 J．(2) 实验时要先平衡摩 2 擦力和使细绳与滑板表面平行可以减少实验误差， 故 B、 C 正确， 不需要满足拉力 F 要远小于小车的重力，故 A 错误．
乙
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第六章 机械能守恒定律
③ 由图 乙 求出小 车 在各计 数 点的瞬 时 速度的 大 小 v1 、 v2 、 „ 、 v5 ， 则 打 点 计 时 器 打 下 C 点 时 小 车 的 速 度 为 v3 ＝ 0.49 ________m/s. (2) 由 图 乙 可 知 小 车 在 此 次 实 验 的 加 速 度 大 小 为 a ＝
乙
丙
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第六章 机械能守恒定律
(2) 下列情况中可减小实验误差的操作是 ________ BC ． (填选
项前的字母，可能不止一个选项)
A. 使拉力F要远小于小车的重力 B. 实验时要先平衡摩擦力 C. 要使细绳与滑板表面平行
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第六章 机械能守恒定律
(4) 用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一 次相同，这时橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度
v2，将数据记入表格．
(5) 用3条、4条„橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速 度，记入表格．
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第六章 机械能守恒定律
5. 注意事项 (1) 平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜 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匀速运动，找到木
板一个合适的倾角．
(2) 测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选 小车做匀速运动状态时对应的点． (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．
甲
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第六章 机械能守恒定律
(1) 某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图乙所示，速 度v随位移 s变化规律如图丙所示．利用所得的 Fs 图象，求出s ＝0.30 m到0.52 m过程中力F做功W＝________J ，此过程动能 0.18 的变化ΔEk＝________J ．(保留两位有效数字) 0.17
(3) 利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误 差．
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第六章 机械能守恒定律
考 点 突 破
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实验原理与操作
1. 实验原理的理解
(1) 为使细线的拉力作为小车的合外力，本实验必须平衡小
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第六章 机械能守恒定律
3. 实验器材 小车(前面带小钩)、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁 钉 ) 、打点计时器及纸带、学生电源及导线 ( 使用电火花计时器 刻度尺 时不用学生电源)、5～6条相同的橡皮筋、________.
4. 实验步骤
(1) 按图所示将实验仪器安装好．
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第六章 机械能守恒定律
(2) 平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一 块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸 间距均匀 ，即小车能匀速运动为止． 带打出的点__________ (3) 先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车 获得的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做的功为 W1，将这一组数 据记入表格．
第六章 机械能守恒定律
2. 实验原理 (1) 不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确 定对小车做功W、2W、3W、„ (2) 由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点 计时器测出，也可以用其他方法测出．这样，进行若干次测
量，就得到若干组功和速度的数据．
(3) 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，分别以小车获得的速 度 v 、 v2„为横坐标，作出 Wv 、 Wv2„曲线，分析这些曲线， 可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系．
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第六章 机械能守恒定律
实验的改进与创新
1. 实验原理的创新
(1) 弹簧弹力对物体做的功为合外力的功． (2) 物体的动能增量由平抛运动规律计算得出． 2. 实验目的的创新 由物体的平衡条件求解弹簧的劲度系数．
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条直线，说明两者关系真的就是W∝v2.
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第六章 机械能守恒定律
3. 减小误差的方法 类型 偶然 产生原因 小车速度的测量误差 摩擦力做功 橡皮筋的长度、粗细 不一 减小方法 多次测量s，求平均值 平衡摩擦力适当 选规格相同的橡皮筋
误差
系统 误差
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第六章 机械能守恒定律
2. 利用图象探究物理量间的关系 (1) 利用图象探究物理量间的关系时，首先确定横、纵坐标 轴对应的物理量及单位．
(2) 根据表中数据确定横、纵坐标轴的标度．
(3) 认真描写各坐标点． (4) 先作个Wv草图，大致判断两个量可能是什么关系. 如果 认为可能是 W∝v2 ，对于每一个速度值算出它的二次方，然后 以 W 为纵坐标、 v2 为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一
2. 1.22 ________m/s
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第六章 机械能守恒定律
(3) 计算出打点计时器打下A、B、„、E时小车瞬时速度的 平 方 v 、 „ 、 v ， 然 后 分 别 求 出 v 、 „ 、 v 与 v 的 差 值 Δv 、 Δv、„、Δv，最后计算出小车通过sAB、sBC、„、sDE的位移时 钩码重力对小车做的功 W1 、 W2 、„、 W4 ，最后得到了如图丙 所示的Δv2W图象．