1、欄目索引物理北京版第5講實驗：探究動能定理欄目索引實驗裝置橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘等知識梳理知識梳理欄目索引實驗步驟用一條橡皮筋拉小車做功W;用兩條橡皮筋拉小車做功2W;用三條橡皮筋拉小車做功3W;測出每次小車獲得的速度;分別用各次實驗的v和W繪出v-W,v2-W,v3-W,-W關系圖;找出v與W間的關系W=mv2。12v12欄目索引1.(多選)在“探究動能定理”的實驗中,某同學是用下面的方法和器材進行實驗的:放在長木板上的小車,由靜止開始在幾條完全相同的橡皮筋的作用下沿木板運動,小車拉動固定在它上面的紙帶,紙帶穿過打點計時器。關于這一實驗,下列說法中正確的是()A.長木板要

2、適當傾斜,以平衡小車運動中受到的阻力B.重復實驗時,雖然用到橡皮筋的條數不同,但每次應使橡皮筋拉伸的長度相同C.利用紙帶上的點計算小車的速度時,應選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D.利用紙帶上的點計算小車的速度時,應選用紙帶上打點最均勻的部分進行計算欄目索引答案答案ABD在本題的實驗中,由于小車在運動中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力),所以要使長木板適當傾斜,以平衡小車運動過程中受到的阻力。重復實驗時,為了使橡皮筋對小車所做的功與它的條數成正比,所以用到橡皮筋的條數雖然不同,但每次應使橡皮筋拉伸的長度相同。利用紙帶上的點計算小車的速度時,由于要計算的是小車不受橡皮筋的彈力后勻速運動的速度,所以

3、應選用紙帶上打點最均勻的部分進行計算,故A、B、D選項是正確的。欄目索引2.某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理”。如圖,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器,記錄小車通過A、B時的速度大小。小車中可以放置砝碼。欄目索引(1)實驗主要步驟如下:測量和拉力傳感器的總質量M1;把細線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路。將小車停在C點,小車在細線拉動下運動,記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度。在小車中增加砝碼,或,

4、重復的操作。(2)下表是他們測得的一組數據,其中M是M1與小車中砝碼質量之和,|-|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差,可以據此計算出動能變化量E,F是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所做的功。表格中的E3=,W3=。(結果保留三位有效數字)22v21v欄目索引次數M/kg|-|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.4321v22v欄目索引(3)根據圖表,請在圖中的方格紙

5、上作出E-W圖線。答案答案(1)小車靜止釋放小車減少鉤碼數(2)0.6000.610(3)如圖所示欄目索引解析解析(1)實驗中細線對小車的拉力使小車及拉力傳感器獲得動能,故研究對象是拉力傳感器及小車整體,對小車做正功的力是細線的拉力;為了使實驗結論具有普遍性,應由靜止釋放小車,每次實驗中應增加或減少小車中的砝碼改變小車整體質量,并進行多次探究。欄目索引(2)由表中數據得E3=M|-|=0.600JW3=FL=0.610J(3)見答案。1222v21v欄目索引考點考點探究動能定理應注意的事項探究動能定理應注意的事項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力平衡。方法是輕推

6、小車,由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動,從而找到木板合適的傾角。深化拓展深化拓展2.選點測速:測小車速度時,紙帶上的點應選均勻部分的,也就是小車處于勻速運動狀態的。3.規格相同:橡皮筋應選規格一樣的。力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計算出具體數值。欄目索引1-1如圖所示,是某研究性學習小組做探究“做功和物體速度變化的關系”的實驗,圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時,橡皮筋對小車做的功為W。當我們用2條、3條實驗時,每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放,小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。(1)除了圖中的已給出的實驗器材外,

7、還需要的器材有;欄目索引(2)實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動,應采取的措施是;(3)每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的部分進行測量;(4)下面是本實驗的數據記錄表,請將第2次、第3次實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置;次數橡皮筋做的功10個間距的距離x(m)10個間距的時間T(s)小車獲得的速度vn小車速度的平方1W0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.22nv欄目索引(5)從理論上講,橡皮筋做的功Wn和小車速度vn變化的關系應是Wn,請你根據表中測定的數據在如圖所示的坐標系中作出相應的圖像驗證理論

8、的正確性;(6)若在實驗中你作出的圖線與理論的推測不完全一致,你處理這種情況的做法是。欄目索引答案答案(1)刻度尺(2)把木板的末端墊起適當高度以平衡摩擦力(3)點距均勻(4)2W3W4W5W(5)圖像見解析圖(6)分析誤差來源,改進實驗方案或測量手段,重新進行實驗解析解析(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點間的距離,要用刻度尺。(2)要讓小車在木板上勻速運動,因而木板要傾斜以平衡摩擦力。(3)小車勻速運動時,紙帶上的點的間隔均勻。(4)橡皮筋每增加一條,對小車做的功就增加W。(5)縱坐標表示速度的平方,橫坐標表示功,利用描點法描出各組數據對應的點,然后用平滑曲線連線作出-Wn圖線,如圖所示。

9、2nv2nv欄目索引(6)分析誤差來源,改進實驗方案或測量手段,重新進行實驗。欄目索引1-2 2014北京海淀二模,21(1)探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系,實驗裝置如圖甲所示。實驗過程中有平衡摩擦力的步驟,并且設法讓橡皮筋對小車做的功以整數倍增大,即分別為W0、2W0、3W0、4W0甲實驗中首先通過調整木板傾斜程度平衡摩擦力,目的是(填欄目索引寫字母代號)。A.為了釋放小車后小車能做勻加速運動B.為了增大橡皮筋對小車的彈力C.為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功D.為了使小車獲得較大的動能圖乙是在正確操作情況下打出的一條紙帶,從中截取了測量物體最大速度所用的一部分,已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s,則小車獲得的最大速度vm=m/s(保留3位有效數字)。乙欄目索引幾名同學在實驗中分別得到了若干組橡皮筋對小車做的功W與小車獲得的最大速度vm的數據,并利用數據繪出了圖丙