2018届高三物理一轮复习 实验五 探究动能定理

(3)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】
1.求速度:实验获得如图所示纸带,利用纸带上点迹均
匀的一段测出两点间的距离,如纸带上A、C两点间的距 离x,则v= x (其中T为打点周期)。
2T
2.记数据: 计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值,填入表格。
5.小车的选择:小车质量应适当大一些,使纸带上打的 点多一些。
热点一 对实验原理的考查 【典例1】(2017·温州模拟)如图甲所示,某同学在做 “探究功与速度变化的关系”的实验。当小车在1条橡 皮筋的作用下沿木板滑行时,橡皮筋对小车做的功记为 W。当用2条、3条…橡皮筋重复实验时,设法使每次实 验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W… 世纪金榜导学 号42722122
Hale Waihona Puke Baidu
【解题指导】 (1)命题立意:本题意在考查探究功与速度变化的关系 的原理。 (2)解题关键: ①橡皮筋对小车做功使小车获得最大速度后,小车能够 自由运动。 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。
【解析】(1)电火花计时器的工作电压是220V的交流电。 (2)处理实验数据时需要测量两计数点间的距离,因此 还需要的器材是刻度尺。 (3)橡皮筋最合理的套接方式是A,以A的方式套接释放 小车后,橡皮筋不会影响小车的运动。
平衡摩擦力适当 多次测量x,求平均值
【注意事项】 1.平衡摩擦力: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:使小车连着纸带并 接通电源,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.选点测速:测小车的速度时,纸带上的点应选均匀部 分的,也就是选小车做匀速运动时的部分。 3.橡皮筋的选择: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.先后顺序:开始实验时,小车应靠近打点计时器,并且 要先接通电源再释放小车。
2.确定速度的大小:小车获得的速度v可以由纸带和打 点计时器测出,也可以用其他方法测出。
3.寻找功与速度变化的关系:以橡皮筋拉力所做的功W 为纵坐标,小车获得的速度v为横坐标,作出W-v或W-v2 图象。分析图象,得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小 车获得的速度的定量关系。
【实验器材】 小车(前面带小钩)、长木板(在两侧适当的对称位置钉 两个铁钉)、打点计时器、纸带、学生电源、导线(若 使用电火花计时器则不用学生电源)、5条同规格的橡 皮筋及毫米刻度尺。
(4)由图丙的纸带可知,GJ部分每两点间的距离相等,小
车做匀速直线运动,因此应选用纸带的GJ部分;小车获
得的速度v= x＝0.0130 m =0.65m/s。
t 0.02 s
答案:(1)220 (2)刻度尺 (3)A (4)GJ 0.65
【强化训练】 1.(2017·广元模拟)某实验小组探究力对物体做功与 物体获得的速度的关系,选取的实验装置如图甲所示。 实验主要步骤如下:
(1)图甲中电火花计时器的工作电压是________V的交 流电。 (2)实验室提供的器材如下:长木板、小车、橡皮筋、 电火花计时器、纸带、电源等,还缺少的测量工具是 __________。
(3)图甲中小车上有一固定小立柱,如图乙中给出了4种
橡皮筋与小立柱的套接方式,为减小实验误差,你认为最合 理的套接方式是________。 (4)在正确操作的情况下,某次实验所打的纸带如图丙所示。 打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量橡皮筋做功后 小车获得的速度,应选用纸带的__________________部分 进行测量(根据纸带中字母回答),小车获得的速度是 __________m/s。(结果保留两位有效数字)
(3)分析打点计时器打出的纸带,分别求出小车每次获 得的最大速度v1、v2、v3…,作出W-v图象,则图乙中符 合实际图象的是________(选填字母序号)。
【解析】(1)小车下滑时受到重力、橡皮筋的拉力、支 持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力沿长 木板方向的分力来平衡摩擦力。故可以将长木板的一 端垫高来平衡小车所受的摩擦力,让小车的重力沿长木 板的分力与摩擦力平衡,即mgsinθ =μ mgcosθ 。
(1)实验时,在未连接橡皮筋时将长木板的左端用小木 块垫起,不断调整使长木板倾斜合适的角度,轻推小车, 使小车匀速下滑,这样做的目的是________________。
(2)使小车在1条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出沿 木板滑行,橡皮筋对小车做的功为W;再用完全相同的2 条、3条…橡皮筋同时作用于小车,每次均由静止从 ________(选填“相同”或“不同”)位置释放小车,使 橡皮筋对小车做的功分别为2 W、3 W…
探究动能定理
【实验目的】 1.通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。 2.通过分析实验数据,总结出外力做功与物体速度平方 的正比关系。
【实验原理】 1.改变功的大小:采用如图所示的实验装置,用1条、2 条、3条……规格同样的橡皮筋将小车拉到同一位置由 静止释放,橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、 3W……
【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。 (2)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。
W vn
v v2
W 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 橡皮筋的长度、粗细不同
摩擦力做功 小车速度的测量误差
减小方法 选择规格相同的橡皮条