第5章 第5讲 实验：探究动能定理（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（老教材 新高考）

第五讲　实验：探究动能定理 [把握经典实验方案] 一、基本原理与操作 原理装置图 操作要领 (1)平衡：垫高木板的一端，平衡摩擦力 (2)做功 ①用一条橡皮筋拉小车——做功W ②用两条橡皮筋拉小车——做功2W ③用三条橡皮筋拉小车——做功3W (3)小车：靠近打点计时器且接通电源后再释放小车；每次小车须由同一位置由静止弹出 (4)测速：测出每次做功后小车获得的速度 二、核心关键——数据处理 1．求速度：实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离x，则v＝(其中T为打点周期)。 2．记数据：计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值，填入表格。 W vn　　　 W 2W 3W 4W 5W v v2 3.作图像：在坐标纸上分别作出W-v和W-v2图线，从中找出功与速度变化的关系。 4．得结论：从图像分析力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。 [融通多彩实验方案] 1．鲁科版新教材——恒力做功与动能改变的关系 实验装置图 [要点解读] (1)利用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置探究“恒力做功与动能变化的关系”。 (2)利用打点计时器测小车的位移和速度，用天平测小车的质量，钩码的重力作为小车所受的合力。 (3)实验中必须进行的步骤：平衡小车受到的摩擦力。 (4)实验中必须满足的条件：钩码的质量远小于小车与车上钩码的总质量。 2．沪科版新教材——恒力做功与物体动能变化的关系 实验装置图 [要点解读] (1)必须调节气垫导轨水平。 (2)必须满足钩码质量远小于滑块的质量。 (3)要测量滑块释放位置到光电门的水平距离。 [归纳共性实验关键] 1．不变的实验原理 判断合外力对小车所做的功与小车动能的改变量是否相同。 2．必备的实验器材 小车(滑块)、钩码、细绳、长木板(气垫导轨)、打点计时器(光电门)、刻度尺等。 3．通用的数据处理方法 (1)利用vn＝ 计算小车的速度。 (2)利用W＝mgx计算小车所受合外力所做的功。 4．共同的注意事项 (1)平衡摩擦力(气垫导轨调节水平)：将木板一端垫高，使小车在无细绳拉力作用时能做匀速直线运动。 (2)满足钩码质量远小于小车(滑块)的质量，以保证细绳的拉力更接近钩码的重力。 　　　　　　　　　　　　　　　 1．某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验，实验装置如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条、…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器打在纸带上的点进行计算。 (1)除了上图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和______(选填“交流”或“直流”)电源。 (2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是________。 A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 (3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态，下列说法正确的是________。 A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态 解析：(1)打点计时器使用的是交流电源。 (2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，D正确。 (3)水平放置木板，放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确。 答案：(1)交流　(2)D　(3)B 2．(2023·陕西名校联考)某兴趣小组用如图甲所示的装置验证动能定理。 甲 (1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用： A．电磁打点计时器 B．电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)。 (2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是______(选填“甲”或“乙”)。 (3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图乙所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度vA＝________m/s。 乙 (4)测出小车的质量为