高一物理教科版版必修2课件：第四章 4 课时2
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1.选取点迹清晰的纸 带 ， 选 纸 带 上 第 一 个 点 及 距 离 第 一 个 点 较远的点， 并依次标上0、1、2、3…. 2.测出0到点1、点2、点3…的距离，即对应的小车的位移x1、x2、x3…，
xn＋1－xn－1 利用公式vn＝ 2T 求出点1、点2、点3…对应的瞬时速度v1、v2、v3…. 3.确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用Wn＝Gxn ，分别求出小车的位移为 x1、x2、x3…时牵引力所做的功W1、W2、W3…. 4.先对测量数据进行估算，或作W－v草图，大致判断两个量可能的关系， 如果认为是W∝v2(或其他)，然后以W为纵坐标，v2(或其他)为横坐标作图， 从而判定结论.
答案
(2)如表所示是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和， |v22－v12| 是两个速度传感器所记录速度的平方差，可以据此计算出动能变 化量ΔEk，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功.表格中 的ΔEk3＝_0_._6_0_0_，W3＝_0_._6_1_0_.(结果保留三位有效数字)
数据记录表
次数 1
M/kg 0.500
|v22－v12|/(m/s)2 0.760
ΔEk/J 0.190
F/N 0.400
W/J 0.200
2
0.500
1.650
0.413 0.840 0.420
3
0.500
4
1.000
2.400 2.400
ΔEk3 1.200
1.220 2.420
W3 1.210
12
答案
M[x4＋x52－x1＋x22] 从b点到e点，小车动能的增加量为_________8_T_2________；
从b点到e点，重物对小车做功为_m_g_(_x_2_＋__x3_＋__x_4_) .
12
解析 答案
2.(实验操作和数据处理)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“探究重力做功与物体动能变化间的定量关系”，
5
1.000
2.840
1.420 2.860 1.430
答案
(3)根据表中数据在图5中作出ΔEk－W 答案 如图所示 图线.
图5
答案
Ⅲ
当堂达标检测
1.(实验数据处理)在“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验中，某 同学采用如图6甲所示装置，小车质量M，在平衡摩擦力之后，挂上重物m， 小车拖动纸带并打出一系列的点.图乙中的纸带只是打出的纸带的一部分， 所标注的点相邻两点的时间间隔为T.使用毫米刻度尺进行测量后，将数据 记录在图中.则：(重力加速度为g)
第四章
4 动能 动能定理
课时2 实验：研究合外力做功和动能变化的关系
学习目标 1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系. 2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系.
内容索引
Ⅰ自主预习梳理
Ⅱ 重点知识探究
Ⅲ 当堂达标检测
Ⅰ
自主预习梳理
一、原理 由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码大得多时，可以把钩码 所受的 重力当作小车受到的牵引力.如图1所示.
图4
(1)实验主要步骤如下： ①测量_小__车__和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器 上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路. ②将小车停在C点，接通电源，_然__后__释__放__小__车_，小车在细线拉动下运动， 记录细线拉力及小车通过A、B时的速度. ③在小车中增加砝码，重复②的操作.
• 1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
• 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
• 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。
• 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
• 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
①用天平测定小球的质量为0.50 kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到__光__电__门__的
距离为80.40 cm；
④电磁铁先通电，让小球_吸__在__电__磁__铁__下__端_；
⑤让电磁铁断电，小球自由下落；
⑥在小球经过光电门时，计时装置记下小球经过光电门所用时间为
我们提供了如图7所示的实验装置.
某同学根据所学的知识结合图中实验装置
设计了一个适合本实验情景的命题：如图
所示，设质量为m(已测定)的小钢球在重力
mg作用下从开始自由下落至光电门发生的
位移为x，通过光电门时的速度为v，试探
究外力做的功mgx与小球动能变化量
1 2
mv2
图7
的定量关系.
12
(1)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据.
解析 本题的实验原理是验证砂桶做的功等于小车动能的增加量，
所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，
所以所需的器材还应有天平和刻度尺.
解析 答案
(3)如图3所示为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来 研究合外力做功和动能变化的关系.已知打点计时器的打点周期为T， 重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M， 砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来 _m_g_x_＝__M___x32_22_－T_2_x1_2_ _.
四、注意事项 1.平衡摩擦力时，不挂钩码，轻推小车后，小车能做匀速直线运动. 2.计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与 符号G的乘积表示即可.
Ⅱ
重点知识探究
一、实验操作及注意事项
例1 某实验小组用如图2所示的实验装置和实验器材研究合外力做功和 动能变化的关系实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作 小车受到的合外力.
图6
12
(1)在该实验装置中绳子对小车的拉力取为mg，则小车质量M与所挂重物
质量m应满足什么关系
A.M<m
B.M≪m
C.M>m
D.M≫m √
12
解析 答案
(2)若小车质量M和重物质量m满足(1)中条件，请用题目所给各个物理量
的符号计算下面问题： x1＋x2
b点所对应的小车运动的速度为___2_T__；
• 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都 不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。上午10时30分44 秒上午10时30分10:30:4421.11.22
三、数据处理
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午10时30分21.11.2210:30November 22, 2021
• 7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪 忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一10时30分44秒10:30: 4422 November 2021
图1 改变钩码的质量或者改变小车运动的 距离 ，也就改变了牵引力做的功， 从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系.
二、实验步骤 1.按如图1所示安装好实验仪器. 2.平衡摩擦力：让纸带穿过打点计时器连在小车后端，不挂 (填“不挂”或 “挂上”)钩码，将安装有打点计时器的长木板的一端垫高，直到接通电 源，轻推小车后，打点计时器在纸带上打出 间隔均匀 的点为止. 3.在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线绕 过滑轮连接小车和钩码. 4.将小车停在打点计时器附近，先 接通电源，再 释放小车，小车运动一段 时间，关闭打点计时器电源. 5.改变钩码的数量，更换纸带重复(4)的操作.
图3
答案二、数据ຫໍສະໝຸດ 理例2 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器“研究合外力做功和动能 变化的关系”.如图4所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长 的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力 的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A、 B两点各安装一个速度传感器，记录 小车通过A、B时的速度大小.小车中 可以放置砝码.
2.50×10－3 s；
⑦计算得出重力做的功为4.02 J，小球动能变化量为__4_.0_0__ J.(g取10 m/s2，
结果保留三位有效数字).
12
答案
(2)试根据(1)中条件作出本实验的结论：_在__误__差__允__许_范__围__内__重__力__做__功__与__ 物__体__动__能__变__化__量__相__等__.
图2
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是
√A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B.实验操作时要先放小车，后接通电源 C.在利用纸带进行数据处理时，所选的两个点离得越近越好
√D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
答案
(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器是_刻__度__尺__、__天__平__.
xn＋1－xn－1 利用公式vn＝ 2T 求出点1、点2、点3…对应的瞬时速度v1、v2、v3…. 3.确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用Wn＝Gxn ，分别求出小车的位移为 x1、x2、x3…时牵引力所做的功W1、W2、W3…. 4.先对测量数据进行估算，或作W－v草图，大致判断两个量可能的关系， 如果认为是W∝v2(或其他)，然后以W为纵坐标，v2(或其他)为横坐标作图， 从而判定结论.
答案
(2)如表所示是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和， |v22－v12| 是两个速度传感器所记录速度的平方差，可以据此计算出动能变 化量ΔEk，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功.表格中 的ΔEk3＝_0_._6_0_0_，W3＝_0_._6_1_0_.(结果保留三位有效数字)
数据记录表
次数 1
M/kg 0.500
|v22－v12|/(m/s)2 0.760
ΔEk/J 0.190
F/N 0.400
W/J 0.200
2
0.500
1.650
0.413 0.840 0.420
3
0.500
4
1.000
2.400 2.400
ΔEk3 1.200
1.220 2.420
W3 1.210
12
答案
M[x4＋x52－x1＋x22] 从b点到e点，小车动能的增加量为_________8_T_2________；
从b点到e点，重物对小车做功为_m_g_(_x_2_＋__x3_＋__x_4_) .
12
解析 答案
2.(实验操作和数据处理)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“探究重力做功与物体动能变化间的定量关系”，
5
1.000
2.840
1.420 2.860 1.430
答案
(3)根据表中数据在图5中作出ΔEk－W 答案 如图所示 图线.
图5
答案
Ⅲ
当堂达标检测
1.(实验数据处理)在“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验中，某 同学采用如图6甲所示装置，小车质量M，在平衡摩擦力之后，挂上重物m， 小车拖动纸带并打出一系列的点.图乙中的纸带只是打出的纸带的一部分， 所标注的点相邻两点的时间间隔为T.使用毫米刻度尺进行测量后，将数据 记录在图中.则：(重力加速度为g)
第四章
4 动能 动能定理
课时2 实验：研究合外力做功和动能变化的关系
学习目标 1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系. 2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系.
内容索引
Ⅰ自主预习梳理
Ⅱ 重点知识探究
Ⅲ 当堂达标检测
Ⅰ
自主预习梳理
一、原理 由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码大得多时，可以把钩码 所受的 重力当作小车受到的牵引力.如图1所示.
图4
(1)实验主要步骤如下： ①测量_小__车__和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器 上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路. ②将小车停在C点，接通电源，_然__后__释__放__小__车_，小车在细线拉动下运动， 记录细线拉力及小车通过A、B时的速度. ③在小车中增加砝码，重复②的操作.
• 1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
• 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
• 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。
• 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
• 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
①用天平测定小球的质量为0.50 kg；
②用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；
③用刻度尺测出电磁铁下端到__光__电__门__的
距离为80.40 cm；
④电磁铁先通电，让小球_吸__在__电__磁__铁__下__端_；
⑤让电磁铁断电，小球自由下落；
⑥在小球经过光电门时，计时装置记下小球经过光电门所用时间为
我们提供了如图7所示的实验装置.
某同学根据所学的知识结合图中实验装置
设计了一个适合本实验情景的命题：如图
所示，设质量为m(已测定)的小钢球在重力
mg作用下从开始自由下落至光电门发生的
位移为x，通过光电门时的速度为v，试探
究外力做的功mgx与小球动能变化量
1 2
mv2
图7
的定量关系.
12
(1)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数据.
解析 本题的实验原理是验证砂桶做的功等于小车动能的增加量，
所以要测砂桶和砂、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，
所以所需的器材还应有天平和刻度尺.
解析 答案
(3)如图3所示为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来 研究合外力做功和动能变化的关系.已知打点计时器的打点周期为T， 重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M， 砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来 _m_g_x_＝__M___x32_22_－T_2_x1_2_ _.
四、注意事项 1.平衡摩擦力时，不挂钩码，轻推小车后，小车能做匀速直线运动. 2.计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与 符号G的乘积表示即可.
Ⅱ
重点知识探究
一、实验操作及注意事项
例1 某实验小组用如图2所示的实验装置和实验器材研究合外力做功和 动能变化的关系实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作 小车受到的合外力.
图6
12
(1)在该实验装置中绳子对小车的拉力取为mg，则小车质量M与所挂重物
质量m应满足什么关系
A.M<m
B.M≪m
C.M>m
D.M≫m √
12
解析 答案
(2)若小车质量M和重物质量m满足(1)中条件，请用题目所给各个物理量
的符号计算下面问题： x1＋x2
b点所对应的小车运动的速度为___2_T__；
• 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都 不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。上午10时30分44 秒上午10时30分10:30:4421.11.22
三、数据处理
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午10时30分21.11.2210:30November 22, 2021
• 7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪 忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一10时30分44秒10:30: 4422 November 2021
图1 改变钩码的质量或者改变小车运动的 距离 ，也就改变了牵引力做的功， 从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系.
二、实验步骤 1.按如图1所示安装好实验仪器. 2.平衡摩擦力：让纸带穿过打点计时器连在小车后端，不挂 (填“不挂”或 “挂上”)钩码，将安装有打点计时器的长木板的一端垫高，直到接通电 源，轻推小车后，打点计时器在纸带上打出 间隔均匀 的点为止. 3.在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线绕 过滑轮连接小车和钩码. 4.将小车停在打点计时器附近，先 接通电源，再 释放小车，小车运动一段 时间，关闭打点计时器电源. 5.改变钩码的数量，更换纸带重复(4)的操作.
图3
答案二、数据ຫໍສະໝຸດ 理例2 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器“研究合外力做功和动能 变化的关系”.如图4所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长 的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力 的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A、 B两点各安装一个速度传感器，记录 小车通过A、B时的速度大小.小车中 可以放置砝码.
2.50×10－3 s；
⑦计算得出重力做的功为4.02 J，小球动能变化量为__4_.0_0__ J.(g取10 m/s2，
结果保留三位有效数字).
12
答案
(2)试根据(1)中条件作出本实验的结论：_在__误__差__允__许_范__围__内__重__力__做__功__与__ 物__体__动__能__变__化__量__相__等__.
图2
(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是
√A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B.实验操作时要先放小车，后接通电源 C.在利用纸带进行数据处理时，所选的两个点离得越近越好
√D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
答案
(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器是_刻__度__尺__、__天__平__.