必修2 第五章 实验五 探究动能定理

实脍五探究功能定理俣差分析.偶然误差测量长度时会带来误差1减小误差的办法测距离时都应从第一个计数点量起；多测几次取平均值.1022系统误差实验中重物和纸带下落过程中要克服阻力主要是打点计时器的阻力做功，故动能的增加量△及必定稍小于重力做的功WGO注意事项.为减小误差，应重复多次实验，从中挑选出打点清晰的一条纸带进行测量

1.应尽可能减小各种阻力的影响，可采取如下措施2应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响1打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖直，以减2小纸带所受的摩擦力⑶释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的摩擦.实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下落

3.各点的速度不能用来求解4热点一教材原型实验【例在利用打点计时器”探究外力做功与动能变化的关系”实验中，如果纸带1]上前面几个点比较密集，不够清晰，可舍去前面的比较密集的点，在后面取一段打点较为清晰的纸带，同样可以验证，如图所示，取点为计时起点，各点的间距1O已量出并标在纸带上，所用交流电的频率为重物的质量为相50Hz,g2图1打点时，重物下落速度为+=,重物动能1A£M=o打尸点时，重物下落速度为=,重物动能反尸=2o打点计时器自打出点开始到打出尸点，重物重力做功为,动能的增加量为34O根据纸带上提供的数据，在误差允许的范围内，重物从打点计时器打出点到打4A出产点的过程中，得到的结论是解析错误!1EA=27=2^^mx mJEkA—oEG配=弁=错误!2EkF—^mv^=^m^m Jo23WG—mghAF—mxxx\0m J△E—Ek=VF EkAmmm J因为在实验误差允许范围内所以重力对物体做的功等于物体动能的变4WG=AEk,化答案mmJ在实验误差允许的范围内即重力对物体做的功等于物体动能的mmJ4AEk=WG,变化热点二实验拓展创新命题角度用验证牛顿第二定律的装置探究动能定理❶【例］利用如图所示的实验装置探究“恒力做的功与系统动能变化的关系”,22已知小车质量为打点计时器所用交流电的频率为重力加速度470g,50Hz,g2图2挂小砂桶前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小1车观察到;图3解析为消除摩擦力的影响，可垫高木板右端，直至向左轻推小车，观察到纸带上1各点间隔均匀由计数点力”到计数点的过程中，小砂桶所受重力做的功为冽点时小2“6”gsxx“i”车的速度大小为也=等=错误!点时小车的速度大小为错误!=错误!xl-2“6”V6=4i.-2xlO Ek=22^m+Mv=^xx J—^xx答案命题角度用气垫导轨探究动能定理❷【例（•湖北武汉调考）利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图312019所不4图4实验主要步骤如下

①在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；

②用游标卡尺测量遮光条的宽度必

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离；s

④将滑块移至光电门左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块上1的拉力传感器读出细线拉力的大小从数字计时器读出遮光条通过光电门的时间F,1通过光电门的时间；Ah,2Ar2

⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量回答下列问题（）以滑块（包含遮光条和拉力传感器）为研究对象，在实验误差允许的范围内，1若满足关系式（用测量的物理量的字母表示），则可认为验证了动能定理；（）关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是；2理论上，遮光条的宽度越窄，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度A.牵引滑块的细绳应与导轨平行B.需要考虑托盘和祛码受到的空气阻力对实验结果产生的影响C.托盘和祛码的总质量必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量D.m M解析（）滑块经过两光电门的速度分别为、，对滑块运用动能定理10=4V2==1dotF=MS2^有一＞一＞乙L G\L If（）理论上，遮光条的宽度越窄，通过光电门的时间越短，遮光条通过光电门的平均2速度越接近瞬时速度，正确；牵引滑块的细绳应与导轨平行，若不平行，则细绳A对滑块拉力方向就在不停变化，其做功变为变力做功而导致无法计算，故正确；B本实验的研究对象是滑块，故不需要考虑托盘和碳码受到的空气阻力做功,错误；C该实验细绳拉力直接可以用传感器测量，故托盘和跌码的总质量也不用必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量错误D答案⑴网=或目）—耳燎）（）222AB.某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系,选取的实验装置如图所15示图5（）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和电源（填1“交流”或“直流”）（）实验主要步骤如下

2.实验时，为使小车所受合力等于橡皮筋的拉力，在未连接橡皮筋前将木板的左I端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，启动电源，轻推小车，得到的纸带应该是图中的（填“甲”或乙”）；6图6使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板运动，此过程中橡皮筋对小车H.做的功记为W;再分别改用完全相同的条、条……橡皮筋作用于小车，每次释放小车时，除in.23由静止释放外，还必须（填写相应实验条件），使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为W;.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也、以、、…W V3如图所示是实验中打出的一条纸带，为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带7的部分进行测量；图7只有一条橡皮筋时，作出图象，则下列符合实际的图象是V.W—v o（）若该小组实验时在遗忘了步骤的情况下也完成了实验，那么当小车速度最大时，3I橡皮筋处于（填“伸长”或“原长”）状态解析

（1）电磁打点计时器接4〜6V的交流电源，电火花计时器接220V的交流电源因此需要交流电源（）为使小车所受合外力等于橡皮筋的拉力，实验前必须平衡摩擦力，木板倾斜合适2的角度，启动电源，轻推小车，使小车做匀速直线运动，得到的纸带应该是点迹均匀的乙分别改用完全相同的条、条……橡皮筋作用于小车，每次释放小车时23除由静止释放外，还必须从同一位置释放，使得每次每条橡皮筋对小车做的功都为为了测量小车获得的最大速度，应选用纸带的点迹均匀部分即（或W G7部分进行测量；由动能定理有卬=加廿，作出图象，则符合实际的图象3W—u是D（）若该小组实验时在遗忘了步骤（即没有平衡摩擦力）的情况下也完成了实验，31那么当小车速度最大时，橡皮筋拉力等于摩擦力，即橡皮筋处于伸长状态答案（）交流（）乙；从同一位置释放；式或）；（）伸长12G HJD

32.（2019・湖北仙桃、天门潜江三市模拟）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某小组采用如图甲所示的装置8图8（）关于此次实验下面说法合理的是

1.实验中若采取垫高木板一端作为平衡摩擦力的方法，改变小车质量重新做实验时A必须重新平衡摩擦力.实验中要调节滑轮的高低，使滑轮和小车之间的细线保持水平B若使用沙桶和沙的总重力作为计算做功的恒力，用小车、沙桶和沙的总质量作为C.计算动能改变中的质量，实验中沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量若在小D.车前端加装力传感器，用传感器的示数作为做功的恒力，实验中沙桶和沙的总质量可以不必远小于小车的质量（）某同学实验时测出了小车位移算出了与之对应的速度作出了廿一图象如2s,v,s图乙所示，已知图线的斜率为匕则小车运动的加速度表达式为o解析（）设小车的质量为此时木板与水平面的夹角为仇当平衡摩擦力时重力沿斜面1向下的分力等于滑动摩擦力，即吸仇改变小车的质量后，等式依然成Mgsin cosM立，故不需要重新平衡摩擦力，选项错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细线A与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，选项错误；沙桶和沙减少的重力势B能等于小车、沙桶和沙增加的动能之和，故实验中不需要沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量，选项错误，在实验中可以用传感器测出细线拉力大小，不是将C沙桶和沙的重力作为小车的拉力，故不需要满足沙桶和沙的总质量远小于小车的质量，选项正确D（）根据速度位移公式得廿一访解得〃访，则斜率左故=专2=2«s,/=2s+=2a,答案=专.某同学利用如图甲所示的实验装置验证动能定理水平桌面1D239上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为A左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一装有适量细沙的易拉罐相连，易拉罐和里M,面的细沙总质量为根遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上点有一光电门，可以3测量遮光片经过光电门时的挡光时间表示遮光片的宽度，表示、两点间的3d LA5距离滑块与导轨间没有摩擦力，用表示重力加速度g图9该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度1d=2该同学首先调整导轨倾角，让滑块恰好在点静止剪断细绳后，滑块开始加速下A滑，则滑块受到的合外力的大小为o为验证从到的过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证3A B的关系式为用题目中所给的物理量符号表示解析宽度1d由于滑块恰好在点静止，因此滑块所受重力沿斜面向下的分力等于易拉罐及细2A沙所受的总重力又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，受到的合外力mg,的大小等于mg设滑块到达点的速度为也则本实验应该验证加而代入可33u=g,得mgL=aO答案mg3mgL=^。