2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)05 探究動(dòng)能定理學(xué)案 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)05　探究動(dòng)能定理 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P99) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系． 2．會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的關(guān)系． 二、實(shí)驗(yàn)原理 一根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s—做功為W 兩根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s—做功應(yīng)為2W 三根橡皮筋作用在小車上移動(dòng)距離s—做功應(yīng)為3W 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器求出小車離開橡皮筋的速度列表作圖，即可求出v－W關(guān)系 三、實(shí)驗(yàn)器材 橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)? 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．按原理圖將儀器安裝好 2．平衡摩擦力 3．用一條橡皮筋拉小車—做功W 4．

2、用兩條橡皮筋拉小車—做功2W 5．用三條橡皮筋拉小車—做功3W 　“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W；當(dāng)用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W、3W、4W……每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打出的紙帶測(cè)出． (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是____________. A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用干電池供電 B．實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，可以不平衡摩擦力 C．每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出 D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功

3、W，依次作出W-vm、W-v、W-v，W2-vm、W3-vm……的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系 (2)如圖所示，給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測(cè)量小車最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm＝____________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須用交流電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)儀器安裝時(shí)，必須平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出，C項(xiàng)正確；根據(jù)所得數(shù)

4、據(jù)分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關(guān)系，D項(xiàng)正確． (2)小車獲得的最大速度vm＝＝ m/s＝0.81 m/s. 答案：(1)CD　(2)0.81 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P99) 一、數(shù)據(jù)處理 1．計(jì)算出第三次小車獲得的速度． 2．分別用各次實(shí)驗(yàn)的v和W繪出v－W，v2－W，v3－W，v－W關(guān)系圖． 二、誤差分析 1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比． 2．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差． 3．利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)

5、，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差． 三、注意事項(xiàng) 1．平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡．方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，打到木板一個(gè)合適的傾角． 2．選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的． 3．規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值． 　某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟如下： 圖1 (1)按如圖1所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20 kg ，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05 kg.

6、(2)釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率f＝50 Hz)，打出一條紙帶． (3)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖2所示．把打下的第一個(gè)點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別為d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m……，他把鉤碼的重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W＝____________J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g取10 m/s2)，打第

7、5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能Ek＝____________(用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式)，把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek＝0.125 J. 圖2 (4)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是____________. A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多 B．沒有平衡摩擦力，使得合力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多 C．釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動(dòng)能增量的測(cè)量值比真實(shí)值偏小 D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測(cè)距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因 解析：

8、若用鉤碼的重力作為小車所受的合力，則F合＝mg＝0.5 N，從0點(diǎn)到打第5點(diǎn)時(shí)水平位移x＝d5＝0.360 m，所以W＝F合x＝0.5×0.360 J＝0.180 J．打第5點(diǎn)時(shí)小車動(dòng)能Ek＝Mv，v5＝，式中Δt為5個(gè)時(shí)間間隔，即Δt＝，故Ek＝(d6－d4)2.從該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當(dāng)成了小車的合力和實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力．故選項(xiàng)A、B正確．C、D兩個(gè)選項(xiàng)中提到的問題不能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成重大影響，故不選C、D． 答案：(3)0.180　　(d6－d4)2　(4)AB (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P100) 一、裝置時(shí)代化 二、求解

9、智能化 (1)摩擦阻力問題：靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力→自由下落阻力減少→氣墊導(dǎo)軌減少摩擦力． (2)速度的測(cè)量方法：勻速運(yùn)動(dòng)速度→測(cè)量紙帶上各點(diǎn)速度→光電門v＝→速度傳感器直接顯示速度大?。? 三、實(shí)驗(yàn)多樣化 可探究動(dòng)能定理，可驗(yàn)證單物體(系統(tǒng))機(jī)械能守恒． 　(2016·全國新課標(biāo)卷Ⅱ)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測(cè)量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能． 圖(a) (1)試驗(yàn)中涉及下列

10、操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是____________(填入代表步驟的序號(hào))． (2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為____________m/s.比較兩紙帶可知，____________(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大． 圖(b) 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先通電后釋放物塊，正確的順序④①③②. (2)物塊脫離彈簧時(shí)速度最大，v＝＝ m/s＝1.29 m/s；由動(dòng)能定理ΔEp＝mv2，根據(jù)紙帶知M紙帶獲得的最大速度較大，則彈性勢(shì)能較大． 答案：(1)④①③② 　(2)1.29　M 6