(全国通用)2019版高考物理： 第五章 机械能 微专题45 实验：探究动能定理备考精炼
新课标2019届【高考物理】一轮复习：第5章机械能实验五课件0905185(含答案).ppt
和其他阻力的影响．
A．计时器不打点
B．计时器打点
(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点， 将打下的第一个点标为 O.在纸带上依次取 A、B、C…若干个计 数点，已知相邻计数点间的时间间隔为 T.测得 A、B、C…各点 到 O 点的距离为 x1、x2、x3…，如图 2 所示．
实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大 小为 mg.从打 O 点到打 B 点的过程中，拉力对小车做的功 W＝ ______________，打 B 点时小车的速度 v＝________．
第五章 机械能
实验五 探究动能定理
[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．
[实验要求]
[方法总结] 1．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也会造成误 差； (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准确带来误差．
2．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，找到一个合适的倾 角； (2)选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也 就是选小车加速到最大速度的状态； (3)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．
(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，依次 作出 W－vm、W－v2m、W－v3m，W2－vm、W3－vm…的图象， 得出合力做功与物体速度变化的关系
(全国通用版)2019版高考物理一轮复习实验五探究动能定理课件
②小车获得的速度是指橡皮筋做功后小车匀速运动的速度。
【规范解答】(1)橡皮筋对小车做的功和小车获得的动 能满足W= mv2的关系,所以当小车质量一定时,W与v2 成正比,只需要看W与v2是否成正比即可,故A错误;实验 中改变拉力做功时,为了能定量,所以用不同条数的橡 1 皮筋且拉到相同的长度,这样橡皮筋对小车做的功才有 倍数关系,故B错误 2 ;从纸带上看出,小车先加速运动后
x 2T
2.记数据: 计算W、2W、3W、…时对
2W
3W
4W
5W
3.作图象:在坐标纸上分别作出W-v和W-v2图线,从中找出功与速度变化的关系。
4.得结论:从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。
【误差分析】
产生原因
减小方法
橡皮筋的长度、粗细 不同 摩擦力做功
(4)实验研究发现,W与v2成正比,故W与v的图象应该是向上弯曲的曲线,故C正确,A、B、 D错误。 答案:(1)D (2)B、D (3)C、D (4)C
【强化训练】 在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图甲所示的实验方案:使小物 块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次…操作时分别改用2根、3根… 同样的橡皮筋将小物块弹出。测出小物块被弹出时的速度,然后找到牵引力对小物块 做的功与小物块速度的关系。
【实验过程】 1.仪器安装: (1)按实验原理图将仪器安装好。 (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,轻推小车,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运动为止。
2.测量与记录: (1)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。
高考物理一轮复习课件机械能实验五探究动能定理
安全规范与操作要求
穿戴好实验服，长发者 需将头发束起，以免发
生意外。
01
操作过程中要保持安静 ，禁止大声喧哗或随意 走动，以免干扰他人或
引发事故。
03
若发现异常情况或听到 异常声响，应立即停止 实验并报告教师处理。
05
使用电源时，要确保电 源插头插接牢固，避免
接触不良引发火灾。
02
禁止私自拆卸实验器材 或改变实验装置结构， 以免损坏设备或造成危
打点计时器的纸带固定在小车后面。
3. 使小车停在靠近打点计时器处，先 接通电源，后释放小车，让小车拖着纸 带运动，打点计时器就在纸带上打下一 系列的点。换上新纸带，重复实验三次
。
数据记录与处理
01
1. 从三条纸带中选择一条比较理想的 进行处理，舍掉开头比较密集的点子 ，在后边便于测量的地方找一个开始 点，并把每打五个点的时间作为时间 单位。在选好的开始点下面记作 “0”，往后第六个点作为计数点1， 依此标出计数点2、3、4、5、6，测 量出相邻两计数点间的距离s1、s2、 s3、s4、s5、s6。
险。
04
应急处理措施
01
02
03
04
若发生触电事故，应立即切断 电源，用绝缘体将触电者与电 源分离，并进行急救处理。
若发生火灾事故，应迅速切断 电源并使用灭火器进行灭火，
同时拨打火警电话报警。
若发生化学药品溅洒事故，应 立即用清水冲洗受伤部位，并 根据药品性质采取相应的急救
措施。
若发生其他意外事故，应保持 冷静并立即报告教师处理。
高考物理一轮复习课 件机械能实验五探究 动能定理
汇报人：XX 20XX-01-20
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(全国通用)2019版高考物理一轮复习备考精炼： 第五章 机械能 微专题45 实验：探究动能定理备考精炼
45 实验：探究动能定理[方法点拨] 通过分析实验题设要明确研究对象的运动过程是哪一段，以及研究对象受到的合外力是“谁”，合外力的功如何测量．1．(2018·福建三明一中模拟)如图1所示，是探究功与物体速度变化关系的装置．第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出，然后分别改用2根、3根……相同的橡皮筋，使小木块从同样的位置弹出.图1(1)小木块在运动过程中会受到阻力，应将长木板______(填“左”或“右”)端适当垫高作为补偿．(2)只用1根橡皮筋作用时，打点计时器打出的纸带如图2所示．打点计时器使用50 Hz的交流电源，则小木块被弹出时的速度为________ m/s(结果保留两位有效数字)．图2(3)下表是实验过程中测量的几组数据，请选取合适的物理量和单位，在图3中作出图象以便找到做功与小木块动能的关系.橡皮筋数做功v v v2v322W1.271.131.622.0833W 1.5 1.2 2.4 3.7965344W1.81.343.245.8355W2.011.424.058.1566W2.21.484.8610.71图3(4)如果本实验中没有进行第(1)步的操作，则上述所画的图线( )A．仍为原图线B．向上平移C．向下平移D．倾斜程度会发生变化2．为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处(从速度传感器所在平面算起)自由下滑至速度传感器时，读出滑块经此处时的速度v，如图4所示．多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变)，对应的速度值记录在表中：图4下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度v/(m·s－1)0.6330.8951.101.2651.414要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h 为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是________，本实验是否需要平衡摩擦力________(填“是”或“否”)．3．(2017·山东青岛二中模拟)某学习小组利用如图5所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．图5(1)实验中钩码的质量________(填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量．(2)根据实验数据作出v2－F图象，下列图象中最符合实际情况的是________．(3)根据实验已测得数据及v2－F图象，________(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．4．用如图6甲所示的实验装置完成“探究动能定理”的实验．请补充完整下列实验步骤的相关内容：图6(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0；用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为________ cm；按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量出两光电门之间的距离为s.(2)在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等．(3)取下细线和砝码盘，记下______________________(填写相应物理量及其符号)．(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt A和Δt B.(5)步骤(4)中，小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合＝______________，小车动能变化量ΔE k＝_________________________________________________________ (用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g)，比较W合和ΔE k的值，找出两者之间的关系．(6)重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复(2)～(5)步骤．(7)本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是________．A．尽量减小两光电门间的距离sB．调整滑轮，使细线与长木板平行C．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量答案精析1．(1)左 (2)0.90(3)如图所示(4)B2．v 2 否解析 设木板与水平面间的夹角为θ，滑块与木板间的动摩擦因数为μ.由动能定理得mgh －μmg cos θ·h sin θ＝12mv 2，整理得：h ＝12g (1－μtan θ)v 2.故h 与v 2成正比，应以v 2为横轴．本实验是滑块重力的分力与摩擦力的合力充当合外力，使滑块加速即可，因此不需要平衡摩擦力．3．(1)不需要 (2)B (3)能解析 (1)实验中钩码的质量不需要远小于滑块的质量，因为滑块所受的拉力可由弹簧测力计直接测出．(2)由Fs －μmgs ＝12mv 2－0可得v 2＝2s mF －2μgs ，当m 、s 、μ一定时，v 2与F 为线性关系，且v ＝0时F ＞0，B 正确．(3)设v 2－F 图象与横轴的截距为b ，则b ＝μmg ，得μ＝b mg .4．(1)0.525 (3)砝码盘中砝码的质量m(5)(m ＋m 0)gs 12M (d Δt B )2－12M (d Δt A)2 (7)B 解析 (1)游标卡尺读数＝5 mm ＋5×0.05 mm＝5.25 mm ＝0.525 cm.(3)在实验步骤(2)中，平衡了摩擦力，所以砝码和砝码盘的总重力大小可视为拉力，因此要记下砝码盘中砝码的质量m .(5)小车经过两个光电门的速度分别为：d Δt A 、d Δt B，所以动能的变化量为12M (d Δt B )2－12M (d Δt A)2， 合外力做功大小为(m ＋m 0)gs .(7)为了减小误差，细线要与长木板平行．因为本实验为求合力做功与动能变化的关系，不是要求砝码和砝码盘总重力近似替代拉力，减小两光电门间的距离不能减小实验误差．故选B.。
2019版高考物理一轮复习实验五探究动能定理课件
度，也就是最后做匀速运动的速度，故需要用刻度尺测出纸带
上点距均匀的间隔长度，然后除以时间间隔就是小车最后获得 的速度，本实验的原理就是根据橡皮筋条数成倍增加，橡皮筋 对小车做的功成倍增加，因为合力做的功等于小车获得的动能， 故小车获得的动能一定成倍增加，小车获得速度的二次方一定
成倍增加，可作出 W-v2 图象进行验证.
进行测量.
(3)下面是本实验的数据记录表，请将第 2 次、第 3 次、„ 实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置.
项目 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
橡皮筋
做的功
10个间距 的距离 x/m 0.200 0.280
10个间距 小车获得
的时间T/s 的速度vn 0.2 0.2
小车速度
的二次方
v2 n
v2 成正比，即 W∝____.
(3)误差分析：①橡皮筋的粗细不一致，导致做的功与条数 不成正比；②平衡摩擦力时，木板倾角过大或过小；③测量纸 带上的各点之间间距时有误差；④纸带上的点没有对应小车匀 速运动时刻.
考点 1 基本实验原理与实验操作的考查 【典题 1】(2017 年陕西西安高新一中一模)某学习小组做 探究“合力做功和物体速度变化关系”的实验如图 S5-3 所示， 图中小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮
s 两点间的距离 s，则 v＝T(其中 T 为打点周期).
图 S5-2
橡皮筋
位移
时间
速度 v/(m· s －1 )
速度的二次方 v2/(m2· s－2)
条数
s/m
t/s
②实验数据记录：建立上述表格，求出 v2 的值.
③在坐标纸上分别作出 W-v 和 W-v2 图线，以 1 条橡皮筋做
高三物理一轮复习 第五章 机械能 实验五 探究动能定理课件
解析
2．(2014·天津高考)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌 上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当 的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力 做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配 套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装 置如图实-5-4 所示。
实 验 五 探究动能定理
一、实验目的 1．探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。 2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正 比关系。 二、实验器材 小车(前面带小钩)、100～200 g 砝码、 长木板 及两侧适 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。
图实-5-4
(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些______________。 (2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的 细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个________(填字 母代号)。 A．避免小车在运动过程中发生抖动 B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有_刻__度__尺__；
实验器材的选用 只要应用电磁打点计时器打纸带的实验，与打点计时器 相关的器材，如：学生电源、导线、复写纸、纸带必须 有，处理纸带时，为测量计时点间距，还应有刻度尺。
(2)平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量
(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，依 次作出 W-vm、W-vm2、W-vm3，W2-vm、W3-vm……的图像， 得出合力做功与物体速度变化的关系
2019届高考物理总复习课件：第五章 机械能 5 实验五 探究动能定理 精品
(4) 由 题 图
3
可 知 ， v2 ＝ kW ， 斜 率
k
＝
v2 W
，
其
单
位
为
m2·s－2·J－1.又 1 J＝1 N·m，1 N＝1 kg·m·s－2，故 1 J＝
1 kg·m2·s－2，故 J－1＝kg－1·m－2·s2，因此斜率 k＝Wv2的单位
为k1g，故与图线斜率有关的物理量应是质量．
(2)某次获得的纸带如图乙所示，小张根据点迹标上了计数点 (每 5 个点取一个计数点)，请读出 C 计数点在刻度尺上的读数 ______cm，并求出 C 点的速度为______m/s(计算结果保留 3 位 有效数字)．
解析：(1)由题图所示实验装置可知，小车受到的拉力等于重物 的重力；实验时小车受到的合力等于重物的拉力，因此该方案 需要平衡摩擦力，故 A 正确；只有当重物质量远小于小车质量 时，小车所受到的拉力近似等于重物的重力，否则实验误差将 很大，因此该方案需要重物的质量远小于小车的质量，故 B 正 确；小车受到的拉力等于重物的重力，该方案操作时细线应该 与木板平行，故 C 正确；在该实验方案中小车做匀加速直线运 动，该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应 于该点的位移，故 D 错误．
(4)以 v2 为纵坐标，W 为横坐标，利用实验数据做出如图 3 所 示的 v2－W 图象．由此图象可得 v2 随 W 变化的表达式为 __________________．根据功与能的关系，动能的表达式中可 能包含 v2 这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有 关的物理量应是________________．
解析：(1)本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出 小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车 的瞬时速度． (2)牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细 绳拉力等于小车受的合力，选项 D 正确． (3)在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以 增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．
2019年高考物理一轮复习精品资料实验五 探究动能定理(教学案) 含解析
2019年高考物理一轮复习精品资料1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系.2.体会探究过程和所使用的方法．【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的正比例关系.【实验原理】探究功与速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图1所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.【实验器材】小车(前面带小钩)、100 g～200 g砝码、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(使用电火花计时器则不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．【实验步骤】1．按如图1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．图12．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．3．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．4．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.【数据处理】先对测量数据进行估计，或者作个W－v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条直线，说明两者关系真的就是W∝v2.【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也会造成误差．3．利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差．【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j打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板一个合适的倾角．2．测小车速度时，应选纸带上点距均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点．3．橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡条筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题，这也是物理实验中常用的一种思想和手段．(历史上卡文迪许扭秤实验和这里相似)高频热点一实验原理及数据处理【例1】如图1所示是某研究性学习小组的同学做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。
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45 实验：探究动能定理
[方法点拨] 通过分析实验题设要明确研究对象的运动过程是哪一段，以及研究对象受到的合外力是“谁”，合外力的功如何测量．
1．(2018·福建三明一中模拟)如图1所示，是探究功与物体速度变化关系的装置．第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出，然后分别改用2根、3根……相同的橡皮筋，使小木块从同样的位置弹出.
图1
(1)小木块在运动过程中会受到阻力，应将长木板______(填“左”或“右”)端适当垫高作为补偿．
(2)只用1根橡皮筋作用时，打点计时器打出的纸带如图2所示．打点计时器使用50 Hz的交流电源，则小木块被弹出时的速度为________ m/s(结果保留两位有效数字)．
图2
(3)下表是实验过程中测量的几组数据，请选取合适的物理量和单位，在图3中作出图象以便找到做功与小木块动能的关系.
图3
(4)如果本实验中没有进行第(1)步的操作，则上述所画的图线( )
A．仍为原图线B．向上平移
C．向下平移D．倾斜程度会发生变化
2．为验证动能定理，某同学设计了如下实验．将一长直木板一端垫起，另一端侧面装一速度传感器，让小滑块由静止从木板h高处(从速度传感器所在平面算起)自由下滑至速度传感器时，读出滑块经此处时的速度v，如图4所示．多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变)，对应的速度值记录在表中：
图4
要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立，该同学建立了以h为纵轴的坐标系，你认为坐标系的横轴应该是________，本实验是否需要平衡摩擦力
________(填“是”或“否”)．
3．(2017·山东青岛二中模拟)某学习小组利用如图5所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离s，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．
图5
(1)实验中钩码的质量________(填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量．
(2)根据实验数据作出v2－F图象，下列图象中最符合实际情况的是________．
(3)根据实验已测得数据及v2－F图象，________(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．
4．用如图6甲所示的实验装置完成“探究动能定理”的实验．请补充完整下列。