2016版《红对勾讲与练》高三物理人教版总复习配套课件：实验5探究动能定理

(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． (4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
七、误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮 筋的拉力做的功 W 与橡皮筋的条数不成正比． (2)没有完全平衡摩擦力(倾角小)或平衡摩擦力过度(倾角 过大)也会造成误差． (3)利用纸带计算小车的速度时，测量间距不准确或所选 阶段不正确带来误差．
(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当 小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置， 下列说法正确的是( )
A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态 C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下， 打在纸带上的点并不都是均匀的， 为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行 测量(根据如图所示的纸带回答)．
(2)实验中橡皮筋每次做的功使小车获得的速度是根据打 点计时器打出的纸带得到的．当得出若干组功和速度的数据 后，以橡皮筋对小车做的功 W 为纵坐标，分别以小车获得的 速度 v、v2„„为横坐标，以第 1 次实验时的功 W 为单位， 用描点法分别作出 W－v、W－v2„„曲线，分析曲线，得出 橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系．
2．实验数据记录 橡皮筋 条数 位移 时间 速度 x/m t/s 速度平方
v/(m· s－1) v2/(m2· s－ 2 )
3.实验数据处理及分析 (1)观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功 成倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何 变化规律． (2)图象法：在坐标纸上画出 W－v 或 W－v2 图线(“W”以 一根橡皮筋做的功为单位)．
【解析】
(1)打点计时器使用的是交流电源．
(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着 纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，D 正确． (3)水平放置木板，放开小车后，小车做加速运动，当橡 皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时 橡皮筋仍处于伸长状态， 小车没过两铁钉的连线，B 正确， A、 C、D 错误．
方案 2 如下图甲所示将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花 计 时器或电磁打点计时器．先用手提着纸带，使重物静止 在靠近计时器的地方．然后接通电源，松开纸带，让重物自 由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点．得到的纸带如 图乙所示．
O 点为计时器打下的第 1 个点， 在纸带上取相等距离的点
2 2 2 A、B、C„„，运算得到 vA 、vB 、vC „„，重物从 O 到 A、B、
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻 度尺和________(填“交流”或“直流”)电源．
(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当 侧斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是( A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 )
【解析】
该题综合考查了本实验的注意事项、数据处
理及结论，对考生的能力要求较高． (1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使 小车缓慢匀速下滑． x (4)由匀速运动的速度公式 v＝ t ，其中 x 从图上读出分别 1 为 2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm.t＝T＝ f ＝0.02 s，即 可求出小车的速度.
－2
m/s＝0.81 m/s.
答案：(1)CD
(2)0.81
创新设计实验
【例 3】
物体在空中下落的过程中，重力做正功，
物体的动能越来越大，为了探究重力做功和物体动能变化 的定量关系，我们提供了如右图所示的实验装置．
(1)某同学根据所学的知识结合右图设计了一个本实验情 境的命题： 如右图所示，测量质量为 m 的小球在重力 mg 作用下从 开始端自由下落至光电门处发生的①________， 通过光电门时 的②________， 探究重力做的功③________与小球动能变化量 ④________的定量关系． 请在①②空格处填写物理量的名称和 对应符号，在③④空格处填写数学表达式．
解析：(1)打点计时器必须用交流电，A 项错误；实验仪 器安装时，必须平衡摩擦力，B 项错误；每次实验小车必须从 同一位置由静止弹出，C 项正确；根据所得数据分别作出橡 皮筋所做的功 W 与小车获得的最大速度或小车获得的最大速 度的平方、立方等图象，找出合力做的功与物体速度变化的 关系，D 项正确． (2)小车获得的最大速度 x 1.62×10 v＝ t ＝ 0.02
次数 橡皮筋对小车做的功 小车速度 v(m/s) v2(m2/s2)
1
2 2W
3 3W
4 4W
1.0 1.415 1.73 2.0 1.0 2.0 3.0 4.0
由表中数据可得出结论：橡皮筋对小车做的功与小车速 度的平方成正比．
【答案】 见解析
“探究功与速度变化的关系”的实验装置如下图所示， 当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记 为 W；当用 2 条、3 条、4 条„„完全相同的橡皮筋并在一起 进行第 2 次、第 3 次、第 4 次„„实验时，橡皮筋对小车做 的功记为 2W、3W、4W„„每次实验中小车获得的最大速度 可由打点计时器所打出的纸带测出．
象，得出合力做功与物体速度变化的关系
(2)如下图给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量 小车最大速度所用的一段纸带，测得 A、B、C、D、E 相邻两 点间的距离分别为 AB＝1.48 cm， BC＝1.60 cm， CD＝1.62 cm， DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为 0.02 s，则小车 获得的最大速度 vm＝________m/s.(结果保留 2 位有效数字)
(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打 点计时器和纸带测出，如下图所示是其中四次实验打出的部 分纸带．
(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表. 次数 1 2 3 4
橡皮筋对小车做的功 W 小车速度 v(m/s) v2(m2/s2) 从表中数据可得出结论：__________________________.
C„„重力所做的功分别为 W、2W、3W„„，由此，也可验 证得 W∝v2 的结论．
课堂考点演练02
课堂互动· 提能力
变化的关
系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下 弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为 W.当用 2 条、3 条„完全相同的橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次„实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一 致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在 纸带上的点进行计算．
4．实验结论 从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系．
六、注意事项 (1)将木板一端垫高，使小车的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做匀速运动，找到长木板的一 个合适的倾角． (2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是 选小车做匀速运动的部分．
(1)关于该实验，下列说法正确的是________． A．打点计时器可以用干电池供电 B．实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力 C．每次实验小车必须从同一位置由静止弹出 D． 利用每次测出的小车最大速度 vm 和橡皮筋做的功 W，
3 2 3 依次作出 W—vm、W—v2 、 W — v 、 W — v 、 W —vm„的图 m m m
三、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 器不用学生电源)、5～6 条等长的橡皮筋、刻度尺．
四、实验步骤 (1)按图中所示将实验仪器安装好． (2)平衡摩擦力：在长木板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， 纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止． (3)先用 1 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 W，将这一 组数据记入表格．
(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 2W，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．
五、数据处理 1．测量小车的速度
实验获得如右图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做的功 和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度， 即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是：A1、 x A2 间的距离 x，小车速度的表达式是 v＝T(T 为打点计时器打 点的时间间隔)．
第五章
机械能及其守恒定律
实验五
探究动能定理
课前知识梳理
课堂考点演练
课堂效果检测
课前知识梳理 01
自主回顾· 打基础
一、实验目的 (1)探究外力对物体做功与物体速度的关系． (2)会用图象法处理实验数据，通过对实验数据分析，总 结出做功与物体速度平方的关系．
二、实验原理 (1)采用如下图所示装置，让小车在橡皮筋作用下弹出， 使小车获得速度后沿木板匀速滑行．当用一条橡皮筋弹出时 对小车做的功记为 W，则用两条、三条„„完全相同的橡皮 筋并在一起进行第 2 次、第 3 次„„实验，每次橡皮筋都拉 伸到同一位置释放时，实验中橡皮筋对小车做的功就是 2W、 3W„„
八、它案设计 方案 1 如下图所示，将拉力传感器固定在小车上，拉力传感器 可以记录小车受到的拉力大小， 在水平桌面上相距一定距离 L 的 A、B 两点各安装一个速度传感器，分别记录小车通过 A、 B 时的速度大小， 改变钩码的数量， 分别得到对应拉力的功 W
2 2 和 Δv2(即 vA －v2 ) ，也可验证得到 W ∝ Δ v 的结论． B
(4)从纸带上看，纸带的 GJ 段打点比较均匀，所以应选用 纸带的 GJ 段进行测量．