高中物理第四章机械能和能源实验一探究合外力做功和动能变化的关系课件教科版必修2

功W与其动能的增加Δ Ek是否相等.
2T
二、误差分析
偶然 误差
系统 误差
产生原因 测量小车位移x不 准确 (1)没有平衡摩擦 力或平衡摩擦力不 够; (2)没有满足砝码 和盘的总质量远小 于小车质量
减小方法 视线垂直刻度尺;进 行较合理地估读 (1)平衡摩擦力,且小 车后的纸带穿过打点 计时器; (2)尽量满足砝码和 盘的总质量远小于小 车质量
110类型一实验操作数据处理及误差分析典例研习通法悟道拓展思路典例11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
实验一
探究合外力做功和动能变化的关系
实验基础
实验探究
典例研习
实验基础
解读实验·萃取精华
(1)实验主要步骤如下:
①测量
和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感
,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车 ,重复②的操作.
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,
通过A,B点时的速度.
③在小车中增加砝码或
解析:(1)①在实验过程中拉力对小车和拉力传感器做功使小车和拉力传 感器的动能增加,所以需要测量小车和拉力传感器的总质量;③通过控制 变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据; 答案:(1)①小车 ②释放小车 ③改变钩码数量
三、注意事项
1.实验中要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量,前者的总质量最好
不要超过后者的 的拉力.
1 10
.只有这样,砝码和砝码盘的总重力才能视为小车受到
2.平衡摩擦力时不要加砝码,但应连着纸带(纸带穿过打点计时器)且接通 电源,用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔基本上均匀, 就表明小车受到的阻力跟小车的重力沿斜面方向的分力平衡. 3.小车所受的阻力f应包括车受的摩擦力和打点计时器对车后所拖纸带的
套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等.组装的实验装置如图(甲)所示..
(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有 . (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
解析:(4)当小车在运动过程中存在阻力时 ,拉力做正功和阻力做负功之 和等于小车动能增量,故拉力做功总是要比小车动能增量大一些 ;当钩码 加速运动时,钩码重力大于细绳拉力,此同学将钩码重力做的功当作细绳 拉力做的功,则拉力做功要比小车动能增量大,故只有C,D正确. 答案:(4)CD
类型二 探究思路的迁移 【典例2】 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器“探究功与动能变化 的关系”.如图所示,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点时的速度大小,小车中可以放置砝码.
v1
2
|是
两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量Δ E,F 是拉力传感 ,W3= .(结
解析:(2)通过拉力传感器的示数和A,B间距用W=FL可计算拉力做的功; 答案:(2)0.600 J 0.610 J
(3)根据表格,请在图中的方格纸上作出Δ E-W图线.
解析:(3)利用图像法处理数据,可知W与ΔE成正比,作图可用描点法,图线 如图所示. 答案:(3)见解析图
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. 答案:(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D
(3)图(乙)是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O,A,B,C计数点,已知 打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保留三位有效数字).
实验探究
探寻结论·提升精度
一、数据处理 1.合外力对小车所做的功W=Fx (1)合外力:在砝码和盘的总质量远小于小车质量的情况下,小车所受合外 力大小近似等于砝码和盘的总重力大小,即F=mg. (2)位移:用刻度尺量出纸带上起始点到各计数点的距离即为小车所发生 的位移大小x,如图所示.
2.小车动能的变化
Δ Ek= 1 Mv2
2 (1)小车质量 :用天平称出小车质量M.
(2)小车运动的瞬时速度:用“匀变速直线运动中某段时间内的平均速度
等于其中间时刻的瞬时速度”计算小车运动的瞬时速度.如上述纸带中打
点计时器打“D”时小车的瞬时速度为vD=
CE
.
x 通过上述计算,判断小车运动到打下各计数点的过程中合外力对它所做的
摩擦力.
4.小车应靠近打点计时器,并且要先接通电源后放手.在小车停止运动前 应按住小车.
典例研习
类型一 实验操作、数据处理及误差分析
通法悟道·拓展思路
【典例1】 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
解析:(3)vB=
Hale Waihona Puke AC 2T=(1 8 .5 9 5 .5 3 ) 1 0 0 .2
2
m/s=0.653 m/s.
答案:(3) 0.653
(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做 功总是要比小车动能增量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的 (填字母代号). A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
(2)下表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,| v 2 2 器受到的拉力,W 是 F 在 A,B 间所做的功.表格中的Δ E3= 果保留三位有效数字)
数据记录表
次数 1 2 3 4 5 M/kg 0.500 0.500 0.500 1.000 1.000 | v 2 2 - v 1 2 |/(m2/s2) 0.76 1.65 2.40 2.40 2.84 Δ E/J 0.190 0.413 Δ E3 1.200 1.420 F/N 0.400 0.840 1.220 2.420 2.860 W/J 0.200 0.420 W3 1.210 1.430