1、必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）实验五 探究动能定理一、实验目的(1)探究外力做功与物体速度的关系。(2)通过分析论证和实验探究的过程，培养实验探究能力和创新精神。二、实验原理(1)不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(2)由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，分别以小车获得的速度v、v2为横坐标，作出Wv、Wv2曲线，分析这些曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获
2、得的速度的定量关系。三、实验器材小车(前面带小钩)、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器时不用学生电源)、56条相同的橡皮筋、刻度尺。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）四、实验步骤(1)按图所示将实验仪器安装好。(2)平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。(3)分别用1条、2条、3条、4条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同。这时橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W，标记好每次实验得到的纸带。必修二 第五章
3、机械能高考总复习 物理（JK）五、数据处理(1)测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式为(用测量的物理量表示)v (T为打点计时器的时间间隔)。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(2)实验数据记录：橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v(ms1)速度平方v2(m2s2)必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(3)实验数据处理及分析：观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功成倍增加时，观察小车的速度
4、或速度的平方如何变化，有何变化规律。图像法：在坐标纸上(下图)画出Wv或Wv2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。(4)实验结论：从图像可知做功与物体速度变化的关系为Wv2。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）六、注意事项(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。(2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的。(3)橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。必修二 第五章
5、机械能高考总复习 物理（JK）(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。七、误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大。(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【例1】“探究动能定理”的实验装置如图甲所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度
6、可由打点计时器所打的纸带测出。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(2)图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm。已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_m/s。【自主解答】_必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】(1)CD(2)0.82必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【例2】(2014珠海模拟)
7、某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤：(1)按图甲摆好实验装置，其中小车质量M0.20 kg，钩码总质量m0.05 kg。(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f50 Hz)，打出一条纸带。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图乙所示。把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把钩码重
8、力(当地重力加速度g10 m/s2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W_J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式Ek_(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek0.125 J。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大。通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是_。A钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D
9、没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）1在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，每次选取纸带后，我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度()A间距均匀的B间距不均匀的C间距均匀的与不均匀的都可D最好是间距均匀的，若纸带上没有间距均匀的，也可用间距不均匀的必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】橡皮筋完全恢复后不再有力对小车做功，小车做匀速运动，纸带上的点间距是均匀的，故A对，B、C错；若纸带上没有间距均匀的点，说明纸带太短，橡皮筋还没完全恢复原状纸带已完全通过打点计时器
10、，在这种情况下应选用更长的纸带，或者是因为没有完全平衡摩擦力，需重新平衡摩擦力，故D错。【答案】A必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(1)本实验中不需要测量物体质量的理由是什么？(2)让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4，读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4，并绘制了如图乙所示的Lv图像。根据绘制出的Lv图像，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出()必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】(1)见解析(2)A必修二 第五章 机械能
11、高考总复习 物理（JK）3(2014梅州模拟)某高中探究学习小组欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。置于长木板上的滑块一开始处于静止状态，A、B是两个光电门，用细线将滑块通过一个定滑轮与一小沙桶相连，小沙桶内放适量细沙，释放小桶，让滑块做加速运动。(1)本实验中有一个重要的疏漏是_。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(2)本实验除了需要测量滑块经过光电门A、B处的速度v1、v2之外，还需要测量的物理量有_。(每个物理量都要标上相应的字母)(3)本实验最终要验证的数学表达式为_请用v1、v2和第(2)问中的物理量表示。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）4
12、(2014芜湖模拟)为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：A第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图甲所示。B第二步保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和钩码，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）打出的纸带如图：必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）试回答下列问
13、题：(1)已 知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为t，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA_，打点计时器打B点时滑块速度vB_。(2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块_(写出物理量名称及符号)，合外力对滑块做功的表达式W合_。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(3)测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功，算出vA、vB、vC、vD、vE，以v2为纵轴，以W为横轴建坐标系，描点作出v2W图像，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则滑块质量M_。必修
14、二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）5(2012海南高考)一水平放置的轻弹簧，一端固定，另一端与一小滑块接触，但不粘连；初始时滑块静止于水平气垫导轨上的O点，如图甲所示。现利用此装置探究弹簧的弹性势能Ep与其被压缩时长度的改变量x的关系。先推动小滑块压缩弹簧，用米尺测出x的数值；然后将小滑块从静止释放。用计时器测出小滑块从O点运动至气垫导轨上另一固定点A所用的时间t。多次改变x，测得的x值及其对应的t值如表所示(表中的 值是根据t值计算得出的)。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(1)根据表中数据，在图乙中的方格纸上作x图线。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修
15、二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】(1)描点，作直线，如图所示。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）6(2013课标)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图(a)所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时
16、的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)。A小球的质量mB小球抛出点到落地点的水平距离sC桌面到地面的高度hD弹簧的压缩量xE弹簧原长l0必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek_。(3)图(b)中的直线是实验测量得到的sx图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，sx图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，sx图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与x的_次方成正比。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）
