高考物理必考實(shí)驗(yàn)精細(xì)精講 實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理學(xué)案

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1、6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3

2、3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理探究動(dòng)能定理 目錄目錄 課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實(shí)課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實(shí) 課堂互動(dòng)考點(diǎn)突破課堂互動(dòng)考點(diǎn)突破 課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實(shí)課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實(shí) 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。 【實(shí)驗(yàn)原理】 實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)1 所示，在砝碼盤(pán)中加放砝碼并釋放砝碼盤(pán)，小車(chē)將在砝碼盤(pán)對(duì)它的拉力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在打出的紙帶上適當(dāng)間隔地取兩個(gè)點(diǎn) A、B，用平均速度的方法確定出A、B 兩點(diǎn)速度 vA、vB，求出此過(guò)程中物體動(dòng)

3、能的變化量為Ek，測(cè)量這段過(guò)程中物體運(yùn)動(dòng)的距離x，算出拉力做的功 W，通過(guò)比較 W 和Ek的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。 【實(shí)驗(yàn)器材】 長(zhǎng)木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車(chē)、細(xì)線、砝碼盤(pán)、砝碼、天平。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1用天平測(cè)出小車(chē)質(zhì)量及砝碼盤(pán)的質(zhì)量，記錄小車(chē)的質(zhì)量 M 及砝碼盤(pán)的質(zhì)量 m。 2按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材，只是不要掛砝碼；要調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行。 3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木塊，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到小車(chē)在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)為止。 4掛上砝碼(要使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量)，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列

4、的點(diǎn)，取下紙帶并標(biāo)記使用的砝碼質(zhì)量。 5重復(fù)步驟 4，打 23 條紙帶。 6改變砝碼盤(pán)中砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟 4、5，再做幾次實(shí)驗(yàn)。 【數(shù)據(jù)處理】 從每次實(shí)驗(yàn)中選取點(diǎn)跡清晰的紙帶，選取計(jì)數(shù)點(diǎn) A、B，進(jìn)行測(cè)量運(yùn)算，填入下表： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。 【注意事項(xiàng)】【注意事項(xiàng)】 1砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量。 2平衡摩擦力時(shí)，不要加砝碼，但應(yīng)連接紙帶且接通電源。 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3

5、5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 3小車(chē)所受的阻力 f 應(yīng)包括小車(chē)受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車(chē)后所拖紙

6、帶的摩擦力。 4小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且要先接通電源后再放手。 【誤差分析】【誤差分析】 1實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是繩對(duì)小車(chē)的拉力小于砝碼的重力。 2平衡摩擦力不徹底或平衡過(guò)了也會(huì)造成誤差。 3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。 課堂互動(dòng)考點(diǎn)突破課堂互動(dòng)考點(diǎn)突破 考點(diǎn)一考點(diǎn)一 對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解 例 1 (廣州模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，他們提出了以下幾種猜想：W v，Wv，Wv2。實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)2 甲所示，圖中是小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W。當(dāng)我們用 2 條、3 條

7、完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第 2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車(chē)在實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)相當(dāng)于只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是_； (2)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了計(jì)算出小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量； (3)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下表格來(lái)記錄數(shù)據(jù)。其中 W1、W2、W3、W4表示橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功，v1、v2、v3、v4表示小車(chē)每次獲得的速度。 他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的 Wv 圖象，由圖象形狀得出結(jié)論 Wv2。他們的做法是否合適？請(qǐng)說(shuō)明理由：_。 解析解析 (1)小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要受

8、到摩擦力等阻力的作用，為抵消阻力的作用，可將木板的一端適當(dāng)墊高，設(shè)傾角為 ，只要滿足 F阻mgsin ，便可認(rèn)為小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)。 (2)小車(chē)在橡皮筋作用下做加速運(yùn)動(dòng)，橡皮筋作用完后小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)紙帶上的打點(diǎn)間距應(yīng)是均勻的。 (3)因?yàn)?Wv 圖象是曲線，不能確定 W 與 v2的函數(shù)關(guān)系，所以不合適。 答案答案 (1)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力 (2)點(diǎn)距均勻 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F

9、3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 (3)不合適。由曲線不能直接確定 W、v2的

10、函數(shù)關(guān)系，應(yīng)進(jìn)一步繪制 Wv2圖象 點(diǎn)評(píng)點(diǎn)評(píng) (1)實(shí)驗(yàn)中要通過(guò)傾斜木板平衡摩擦力，這與探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系中平衡摩擦力的原因是一樣的。 (2)計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分進(jìn)行測(cè)量。 針對(duì)訓(xùn)練：針對(duì)訓(xùn)練： (福建)在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖實(shí)3)： (1)下列說(shuō)法哪一項(xiàng)是正確的_。(填選項(xiàng)前字母) A平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過(guò)細(xì)線掛在小車(chē)上 B為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車(chē)質(zhì)量 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放 (2)圖實(shí)4 是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取 O、A、B、C 計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為 50 Hz，則

11、打 B 點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)m/s(保留三位有效數(shù)字)。 解析解析 (1)平衡摩擦力是讓小車(chē)重力的下滑分力與摩擦力平衡，故不能掛鉤碼平衡摩擦力，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)中，近似認(rèn)為小車(chē)所受拉力等于鉤碼的重力，因此應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為充分利用紙帶，應(yīng)使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放，選項(xiàng) C 正確。 (2)vBAC2t(18.595.53)1020.2 m/s0.653 m/s。 答案答案 (1)C (2)0.653 考點(diǎn)二考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 例 2 如圖實(shí)5 所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是

12、小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為 W。當(dāng)我們把 2 條、3 條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第 2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車(chē)每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測(cè)出。 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D

13、 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 (1)除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有 _； (2)平衡摩擦后，每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量； (3)下面是

14、本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第 2 次、第 3 次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫(xiě)在對(duì)應(yīng)的位置； (4)從理論上講，橡皮筋做的功 Wn和物體速度 vn變化的關(guān)系應(yīng)是 Wn_，請(qǐng)你根據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在如圖實(shí)6 所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性。 解析解析 (1)計(jì)算小車(chē)速度需要測(cè)量紙帶上的點(diǎn)的距離，要用刻度尺。 (2)小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上的點(diǎn)的間隔均勻。 (3)橡皮筋每增加一條，對(duì)小車(chē)做的功就增加 W。 (4)縱坐標(biāo)表示速度的平方，橫坐標(biāo)表示功，利用描點(diǎn)法描出各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連線作出 vWn圖象，如圖所示。 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1

15、5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9

16、1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 答案答案 (1)刻度尺 (2)點(diǎn)距均勻 (3)2W 3W 4W 5W (4)v 圖見(jiàn)解析 考點(diǎn)三考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 1實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn) 例 3 (江西模擬)某學(xué)習(xí)小組利用如圖實(shí)7 所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。 (1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平， 安裝好實(shí)驗(yàn)器材， 從圖中讀出兩光電門(mén)中心之間的距離 s_cm； (2)測(cè)量擋光條的寬度 d，記錄擋光條通過(guò)光電門(mén) 1 和 2 所用的時(shí)間t1和t2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力 F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是_； (3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿

17、足砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？_(填“是”或“否”) 解析解析 (1)由圖可知，s70.30 cm20.30 cm 50.00 cm。 (2)要應(yīng)用滑塊驗(yàn)證動(dòng)能定理，應(yīng)有關(guān)系式： Fs12Mdt2212Mdt12 故還應(yīng)測(cè)量滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M。 (3)因拉力傳感器直接測(cè)出滑塊所受的合外力，并不是用砝碼和砝碼盤(pán)的總重力代替合外力做實(shí)驗(yàn)，故沒(méi)有必要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。 答答案案 (1)50.00 (2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量 M (3)否 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D

18、 D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C

19、 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 小結(jié)小結(jié) 為減小實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)裝置從以下三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：為減小實(shí)驗(yàn)誤差，本實(shí)驗(yàn)裝置從以下三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)： ( (1)1)減小摩擦阻力：用氣墊導(dǎo)軌代替木板。減小摩擦阻力：用氣墊導(dǎo)軌代替木板。 (2)(2)速度的測(cè)量：用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。速度的測(cè)量：用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 (3)(3)拉力的測(cè)定：用力傳感器測(cè)定力的大小。拉力的測(cè)定：用力傳感器測(cè)定力的大小。 2 2實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用實(shí)驗(yàn)原理的遷移應(yīng)用 例 4 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)8 所示裝置，探究木塊在木板上滑動(dòng)至停止的過(guò)程中，

20、摩擦力做的功與木塊滑上木板時(shí)初速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)步驟如下： A將彈簧左端固定在平臺(tái)上，右端自然伸長(zhǎng)到平臺(tái)右側(cè) O 點(diǎn)，木板緊靠平臺(tái)，其上表面與 P、O在同一水平面上。使木塊壓縮彈簧自由端至 P 點(diǎn)后由靜止釋放，木塊最終停在木板上的 B 點(diǎn)，記下 P 點(diǎn)并測(cè)出 OB 間的距離 L。 B去掉木板再使木塊壓縮彈簧自由端至 P 點(diǎn)并由靜止釋放，測(cè)出木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移 x。 C改變由靜止釋放木塊的位置，以獲取多組 L、x 數(shù)據(jù)。 D用作圖象的辦法，探求 L 與 x 的關(guān)系，得出結(jié)論。 (1)A、B 兩步中，均使彈簧壓縮到同一點(diǎn) P 的目的是_； (2)本實(shí)驗(yàn)中，是否必須測(cè)出圖中 h 的具體數(shù)值？_(

21、填“是”或“否”)； (3)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，作出 Lx2圖象如圖實(shí)9 所示，據(jù)此，實(shí)驗(yàn)小組便得出結(jié)論：摩擦力對(duì)木塊做的功與木塊滑上木板時(shí)的初速度平方成正比。請(qǐng)寫(xiě)出其推理過(guò)程：_。 解析解析 (1)實(shí)驗(yàn)中要保證木塊滑至 O 點(diǎn)的速度不變，A、B 兩步中，均使彈簧壓縮到同一點(diǎn) P 的目的是保證木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度與木塊滑上木板時(shí)的初速度相等； (2)木塊離開(kāi)平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于拋出點(diǎn)的高度一定，木塊在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，木塊的水平位移與木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度成正比，實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出平臺(tái)的高度 h； (3)設(shè)木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 v，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t，則木塊的水平位移 xvt，則 x2v2，由圖象知 Lx2，所以 Lv2，而 WfL，f 恒定，故有 WLv2。 答案答案 (1)保證木塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度與木塊滑上木板時(shí)的初速度相等 (2)否 (3)見(jiàn)解析