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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2019,高考一轮总复习,物理,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 机械能,试验五探究动能定理,1/47,过好双基关,2/47,(1),一根橡皮筋作用在小车上移动距离,s,做功为,W,.,(2),两根橡皮筋作用在小车上移动距离,s,做功应为,.,(3),三根橡皮筋作用在小车上移动距离,s,做功应为,.,(4),利用打点计时器求出小车离开橡皮筋速度，列表、作图，由图象能够确定功与速度改变关系,.,1.,试验目标,探究功与物体速度改变关系,.,2.,试验原理,(,如图,1,所表示,),图,1,2,W,3,W,基本试验要求,3/47,3.,试验器材,、小车、木板、,、纸带、铁钉、刻度尺等,.,4.,试验步骤,(1),垫高木板一端，平衡,.,(2),拉伸橡皮筋对小车做功：,用一条橡皮筋拉小车,做功,W,.,用两条橡皮筋拉小车,做功,2,W,.,用三条橡皮筋拉小车,做功,3,W,.,橡皮筋,打点计时器,摩擦力,4/47,(3),测出每次做功后小车取得,.,(4),分别用各次试验测得,v,和,W,绘制,W,v,或,W,v,2,、,W,v,3,、,图象，直到明确得出,W,和,v,关系,.,5.,试验结论,物体速度,v,与外力做功,W,间关系,W,m,v,2,.,速度,5/47,1.,试验注意事项,(1),将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下分力与,平衡,.,方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上点均匀程度判断小车是否做,运动，找到长木板一个适当倾角,.,(2),测小车速度时，应选纸带上点迹均匀部分，也就是选小车做,_,运动部分,.,(3),橡皮筋应选规格一样,.,力对小车做功以一条橡皮筋做功为单位即可，无须计算出详细数值,.,(4),小车质量应大一些，使纸带上打点多一些,.,摩擦阻力,匀速,匀速,规律方法总结,6/47,2.,试验探究技巧与方法,(1),不直接计算,W,和,v,数值，而只是看第,2,次、第,3,次,试验中,W,和,v,是第,1,次多少倍，简化数据测量和处理,.,(2),作,W,v,图象，或,W,v,2,、,W,v,3,图象，直到作出图象是一条倾斜直线,.,7/47,研透命题点,8/47,例,1,如图,2,所表示是某研究性学习小组做探究,“,橡皮筋做功和物体速度改变关系,”,试验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行情形,.,这时，橡皮筋对小车做功记为,W,.,当我们把,2,条、,3,条,完全相同橡皮筋并在一起进行第,2,次、第,3,次,试验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放,.,小车在每次试验中取得速度由打点计时器所打出纸带测出,.,命题点一教材原型试验,基础考点自主悟透,答案,解析,图,2,(1),除了图中已给出试验器材外，还需要器材有,；,刻度尺,解析,计算小车速度需要测量纸带上点间距离，要用刻度尺,.,9/47,(2),平衡摩擦力后，每次试验得到纸带上点并不都是均匀，为了测量小车取得速度，应选取纸带,部分进行测量；,答案,解析,解析,小车匀速运动时，纸带上点间隔均匀,.,点距均匀,10/47,解析,橡皮筋每增加一条，对小车做功就增加,W,.,(3),下面是本试验数据统计表，请将第,2,次、第,3,次,试验中橡皮筋做功填写在对应位置；,答案,解析,橡皮筋,做功,10个间距距离x(m),10个间距时间T(s),小车取得速度vn,小车速度平方vn2,第,1,次,W,0.200,0.2,第,2,次,0.280,0.2,第,3,次,0.300,0.2,第,4,次,0.400,0.2,第,5,次,0.450,0.2,2,W,3,W,4,W,5,W,11/47,(4),从理论上讲，橡皮筋做功,W,n,和物体速度,v,n,改变关系应是,W,n,，请你依据表中测定数据在如图,3,所表示坐标系中作出对应图象验证理论正确性,.,答案,解析,解析,纵坐标表示速度平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应点，然后用平滑曲线连线作出,v,n,2,W,n,图象，如图所表示,.,答案,看法析图,图,3,v,n,2,12/47,变式,1,某学习小组做探究,“,协力功和物体速度改变关系,”,试验，图,4,中小车是在,1,条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做功记为,W,.,当用,2,条、,3,条,完全相同橡皮筋并在一起进行第,2,次、第,3,次,试验时，使每次试验中橡皮筋伸长长度都保持一致,.,每次试验中小车取得速度由打点计时器所打纸带测出,.,(1),除了图中已经有试验器材外，还需要,导线、开关、,(,填测量工具,),和,(,选填,“,交流,”,或,“,直流,”,),电源,.,答案,解析,解析,为测量小车取得速度，必须用刻度尺来测量纸带上点和点之间距离；打点计时器必须使用交流电源,.,图,4,刻度尺,交流,13/47,(2),试验中，小车会受到摩擦阻力作用，能够使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确是,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.,放开拖着纸带小车，能够自由下滑即可,D.,放开拖着纸带小车，能够匀速下滑即可,解析,解析,平衡摩擦力时，也要平衡掉纸带与限位孔之间摩擦力,.,依据平衡状态特点，小车做匀速运动时即平衡掉了摩擦力,.,答案,14/47,(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，关于橡皮筋所处状态与小车所在位置，以下说法正确是,A.,橡皮筋处于原长状态,B.,橡皮筋仍处于伸长状态,C.,小车在两个铁钉连线处,D.,小车已过两个铁钉连线,解析,解析,若木板水平放置，则未平衡摩擦力,.,小车速度最大时，也就是加速度为零时刻，即橡皮筋对小车拉力等于小车受到摩擦力时刻，此时橡皮筋处于伸长状态，小车还未到两个铁钉连线处，,B,正确,.,答案,15/47,(4),在正确操作情况下，打在纸带上点并不都是均匀，为了测量小车取得速度，应选取图,5,中纸带,部分进行测量,.,答案,解析,解析,应该选取纸带上小车做匀速运动部分进行测量，此时小车速度最大，即,GK,部分,.,GK,图,5,16/47,1.,装置时代化,命题点二试验装置创新,能力考点师生共研,17/47,18/47,19/47,20/47,2.,求解智能化,(1),摩擦阻力问题：靠小车重力下滑分力平衡摩擦力,自由下落阻力降低,气垫导轨降低摩擦力,.,(2),速度测量方法：匀速运动速度,测量纸带上各点速度,光电门,v,速度传感器直接显示速度大小,.,21/47,创新点,1,试验装置创新,利用重物牵引小车,例,2,(,北京理综,21),如图,6,所表示，用质量为,m,重物经过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上统计小车运动情况,.,利用该装置能够完成,“,探究动能定理,”,试验,.,答案,解析,解析,打点计时器使用交流电源,.,图,6,(1),打点计时器使用电源是,(,选填选项前字母,).,A.,直流电源,B.,交流电源,22/47,(2),试验中，需要平衡摩擦力和其它阻力，正确操作方法是,(,选填选项前字母,).,A.,把长木板右端垫高,B.,改变小车质量,在不挂重物且,(,选填选项前字母,),情况下，轻推一下小车,.,若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其它阻力影响,.,A.,计时器不打点,B.,计时器打点,答案,解析,解析,平衡摩擦力方法为将木板一端垫高，使得重力沿木板方向分力与摩擦力和其它阻力平衡，使小车做匀速直线运动；判断小车做匀速直线运动是依据纸带上相邻点间距离相等判定，故需计时器打点,.,23/47,试验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受拉力大小为,mg,，从打,O,点到打,B,点过程中，拉力对小车做功,W,，打,B,点时小车,速度,v,.,(3),接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下第一个点标为,O,.,在纸带上依次取,A,、,B,、,C,若干个计数点，已知相邻计数点间时间间隔为,T,，测得,A,、,B,、,C,各点到,O,点距离为,x,1,、,x,2,、,x,3,如图,7,所表示,.,答案,解析,图,7,mgx,2,24/47,解析,拉力大小为,mg,，,O,到,B,位移为,x,2,，依据功公式得,W,mgx,2,.,因为小车做匀加速直线运动，,B,点为,AC,时间中点，,AC,段平均速度等于,B,点瞬时速度，即,v,25/47,(4),以,v,2,为纵坐标，,W,为横坐标，利用试验数据做出如图,8,所表示,v,2,W,图象,.,由此图象可得,v,2,随,W,改变表示式为,.,依据功与能关系，动能表示式中可能包含,v,2,这个因子，分析试验结果单位关系，与图线斜率相关物理量应是,.,答案,解析,图,8,v,2,4.7,W,质量,26/47,解析,因,v,2_,W,图象为直线，则设,v,2,kW,b,，从图中读出,b,0.005,，在图中直线上任取两个相距较远点，可得：,k,4.7,，在作图误差允许范围内表示式可写成,v,2,4.7,W,.,由等式两端物理量单位可知，左侧单位,m,2,s,2,，右侧,W,单位为,J.,所以,k,单位为,所以与斜率相关物理量是质量,.,27/47,(5),假设已经完全消除了摩擦力和其它阻力影响，若重物质量不满足远小于小车质量条件，则从理论上分析，图中正确反应,v,2,W,关系是,.,答案,解析,28/47,调整水平桌面上气垫导轨至水平；,测量挡光条宽度,l,，两光电门间中,心间距,s,，用天平称出滑块和挡光条总质量,M,，托盘和砝码总质量,m,；,将滑块移至光电门,1,左侧某位置，由静止释放滑块，从计时器中分别读出挡光条经过两光电门时间,t,1,、,t,2,.,用测量物理量求解以下物理量：,(1),滑块经过光电门,1,和,2,时瞬时速度分别为,v,1,，,v,2,.,创新点,2,试验装置创新,利用光电门和气垫导轨,例,3,(,云南昆明模拟,),利用气垫导轨,探究动能定理，试验装置如图,9,所表示,.,试验,步骤以下：,答案,图,9,解析,29/47,30/47,(2),滑块经过光电门,1,和,2,时，系统,(,包含滑块、挡光条、托盘和砝码,),总动能分别为,E,k1,，,E,k2,.,外力对系统做功为,W,.,答案,解析,解析,依据动能定义式得：经过光电门,1,，,mgs,在滑块从光电门,1,运动到光电门,2,过程中，外力对系统做总功,W,mgh,mgs,.,31/47,(3),试验中，验证动能定理是否成立关系式为,.,答案,解析,解析,假如,W,E,k,E,k2,E,k1,，则可认为验证了动能定理,.,32/47,创新点,3,试验装置创新,利用传感器,例,4,某试验小组利用拉力传感器和速度传感器来探究动能定理,.,如图,10,所表示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长细线将其经过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器统计小车受到拉力大小,.,在水平桌面上相距,50.0 cm,A,、,B,两点各安装一个速度传感器，统计小车经过,A,、,B,时速度大小,.,小车中能够放置砝码,.,答案,(1),试验主要步骤以下：,测量,和拉力传感器总质量,m,1,；把细线一端固定在拉力传感器上，另一端经过定滑轮与钩码相连；正确连接所需装置,.,图,10,小车,33/47,将小车停在,C,点，接通电源，,，小车在细线拉动下运动，统计细线拉力及小车经过,A,、,B,时速度,.,在小车中增加砝码，或,，重复,操作,.,答案,然后释放小车,降低砝码,34/47,(2),如表是他们测得几组数据，其中,m,是,m,1,与小车中砝码质量之和，,|,v,2,2,v,1,2,|,是两个速度传感器所统计速度二次方差绝对值，能够据此计算出动能改变量,E,k,，,F,是拉力传感器受到拉力，,W,是,F,在,A,、,B,间所做功,.,表格中,E,k3,J,，,W,3,J.(,结果保留三位有效数字,),数据统计表,次数,m,/kg,|,v,2,2,v,1,2,|/(m,2,s,2,),E,k,/J,F,/N,W,/J,1,0.500,0.760,0.190,0.400,0.200,2,0.500,1.650,0.413,0.840,0.420,3,0.500,2.400,E,k3,1.220,W,3,4,1.000,2.400,1.200,2.420,1.210,5,1.000,2.840,1.420,2.860,1.430,0.600,0.610,答案,解析,35/47,W,3,F,3,L,AB,1.220,0.500 J,0.610 J,36/47,(3),依据表中数据在图,11,中坐标纸上作出,E,k,W,图线,.,答案,解析,解析,如图所表示,答案,看法析图,图,11,37/47,例,5,为了探究动能改变与合外力做功关系，某同学设计了以下试验方案：,第一步：把带有定滑轮木板有滑轮一端垫起，把质量为,M,滑块经过细绳与质量为,m,带夹子重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图,12,甲所表示,.,命题点三试验方案创新,能力考点师生共研,图,12,38/47,第二步：保持长木板倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所表示,.,打出纸带如图丙所表示,.,图,12,39/47,请回答以下问题：,(1),已知,O,、,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,相邻计数点间时间间隔为,t,，,O,点为打点计时器打下第一点，依据纸带求滑块运动速度，打点计时器打,B,点时滑块运动速度,v,B,.,答案,解析,40/47,(2),已知重锤质量为,m,，当地重力加速度为,g,，要测出某一过程合外力对滑块做功还必须测出这一过程滑块,(,写出物理量名称及符号，只写一个物理量,),，合外力对滑块做功表示式,W,合,.,答案,解析,解析,由功定义式可知还需要知道滑块下滑位移,x,，由动能定理可知,W,合,E,k,，即,mgx,E,k,；,下滑位移,x,mgx,41/47,(3),算出滑块运动,OA,、,OB,、,OC,、,OD,、,OE,段合外力对滑块所做功,W,以及在,A,、,B,、,C,、,D,、,E,各点速度,v,，以,v,2,为纵轴、,W,为横轴建立直角坐标系，描点作出,v,2,W,图象，可知该图象是一条,，依据图象还可求得,.,答案,解析,解析,v,2,W,图象应该为一条过原点直线，依据,E,k,M,v,2,可求得,M,值,.,过原点直线,滑块质量,M,42/47,变式,2,测量滑块在运动过程中所受合外力是探究动能定理试验要处理一个主要问题,.,为此某同学设计了以下试验方案：,A.,试验装置如图,13,甲所表示，滑块后面夹纸带，纸带穿过打点计时器,(,频率为,50 Hz).,一端系在滑块上细绳经过转轴光滑轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮一端垫起,.,调整长木板倾角，打开打点计时器后轻推滑块，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；,图,13,43/47,B.,保持长木板倾角不变，取下细绳和钩码，打开打点计时器，让滑块只拖着纸带沿长木板向下做匀加速直线运动,.,请回答以下问题：,(1),滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点分布应该是,.,答案,解析,解析,此试验平衡摩擦力后，确定滑块做匀速直线运动依据是，打点计时器在纸带上所打出点分布应该是等间距,.,等间距,(,或均匀,),44/47,(2),滑块在匀加速下滑过程中所受合外力大小,(,选填,“,大于,”“,等于,”,或,“,小于,”,),钩码重力大小,.,答案,解析,解析,因为在钩码作用下，滑块做匀速运动,.,依据力合成可知，当去掉钩码后小车受到协力大小等于钩码重力大小,.,等于,45/47,(3),当滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时，某同学打出一条纸带如图乙所表示，用刻度尺测得计数点,1,、,2,、,3,、,4,到计数起点,0,距离分别为,3.15 cm,、,12.40 cm,、,27.70 cm,、,49.05 cm.,由此可得物体加速度为,m/s,2,.(,计算结果保留三位有效数字,),答案,解析,解析,依据匀变速直线运动过程，在相等时间内走过位移差是一个定值可得,a,6.06,10,2,m/s,2,6.06 m/s,2,.,46/47,(4),若滑块质量为,m,0,、钩码质量为,m,，当打点计时器打下,1,、,3,点时滑块速度分别为,v,1,和,v,2,，,1,、,3,两点之间距离为,s,，重力加速度为,g,，探究结果,表示式是,.(,用对应符号表示,),答案,解析,47/47,
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