动能定理实验(课堂PPT)

(4)根据动能定理可知，从理论上讲，橡皮筋做的功 Wn 与物体 获得的速度 vn 之间的关系是 Wn∝v2n；以 Wn 为纵坐标，以 v2n为 横坐标，用描点作图法作图，图象是过原点的直线，说明 Wn ∝v2n。
• 答案 (1)刻度尺 (2)把木板的左端垫起适当的高度以平 衡摩擦力 (3)每相邻两点之间距离相等(或点分布均匀) (4)v 图象如图所示
• 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。这 时，橡皮筋对小车做功记为W。当用2条、3条、…、n条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…、第 n次实验时，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释放。小 车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带 测出，图2甲为某次实验中打出的纸带。
• 图1 • (1)除了图中已给出的实验器材和电源外，还需要的器材有
__________________。 • (2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措
施是____________________。 • (3)每次实验得到的纸带上的点分布并不都是均匀的，为了
测量小车最终获得的末速度，应选用纸带的 ________________部分进行测量。
图2
• 解析 (1)要计算某点速度的大小，必须要测量纸带上计 数点间的距离，除了题图中已给出的实验器材和电源外， 还需要的器材是刻度尺。
• (2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的 措施是把放打点计时器一端的木板垫起适当的高度以平衡 摩擦力。
• (3)小车最终做匀速运动，因此应选用相邻两计数点间隔 相等的部分。
3
W3＝3W 0.300
0.2 1.50 2.25
4
W4＝4W 0.400
0.2 2.00 4.00
5
W5＝5W 0.458
0.2 2.24 5.02
• 从理论上讲，橡皮筋做的功Wn与物体获得的速度vn之间 的关系是Wn∝________，请你运用表中的数据在如图乙 所示的坐标系中作出相应的图象，以验证理论的正确性。
热点二 拓展创新实验 预测高考命题视角 视角 1 实验器材的改进，使用拉力传感器和速度传感器
如图 5 所示，将拉力传感器固定在小车上，平衡小车的摩擦 力，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 x 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 和 Δv2(即 v2A－v2B)，也可验证得到 W ∝Δv2 的结论。
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， 找到木板一个合适的倾角。 • 2．选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分 的，也就是选小车做匀速运动状态的。 • 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。
• (2)如图4所示，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。(结果保留两位有效 数字)
• (1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出 两光电门中心之间的距离s＝________ cm；
实验五 探究动能定理
• 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，测量不准带来
误差。
• 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
图3
(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。
图5
• 视角2 实验方案的改进
•
(1)利用自由落体运动探究功和动能的关系。
• (2)研究小车以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，
得出小车的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，也可探
究动能定理。这时必须保证小车与水平面上各处之间的动
摩擦因数相同。
• 【例2】 某学习小组利用如图6所示的装置验证动能定理。 • 图6
图4
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 v＝xt ＝1.620×.0210－2 m/s＝0.81 m/s。 答案 (1)CD (2)0.81
• 【变式训练】 • 1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图3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。
• (4)下面是本实验的数据记录及数据处理表。
橡皮筋做的 功Wn(J)
10个间 隔均匀 的点的 距离
s(m)
小车获得
10个间
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小车获 的末速度
隔均匀 得的末
的平
的点的 速度
方
时间T(s) vn(m/s) v(m2/s2)
1
W1＝W
0.200
0.2
1.00
1.00
2
W1＝2W 0.282
0.2 1.41 1.99