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1、2016高考物理高考物理总复复习-实验5-探究外力做功探究外力做功与物体与物体动能能变化的关化的关系系课件解析件解析一、实验目的一、实验目的1通通过过实实验验探探究究外外力力对对物物体体做做功功与与物物体体动动能能变变化化的的关关系系2通通过过分分析析实实验验数数据据，总总结结出出外外力力做做功功与与物物体体速速度度平平方方的正比例关系的正比例关系二、实验原理二、实验原理探探究究外外力力做做功功与与物物体体动动能能变变化化的的关关系系，可可通通过过改改变变力力对对物物体体做做的的功功，测测出出力力对对物物体体做做不不同同的的功功时时物物体体的的速速度度，为为简简化化实实验验可可将将物物体体初初
2、速速度度设设置置为为零零，可可用用图图1所所示示的的装装置置进进行行实实验验，通通过过增增加加橡橡皮皮筋筋的的条条数数使使橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功成成倍倍增增加加，再再通通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v v.图图1 三、实验器材三、实验器材小小车车(前前面面带带小小钩钩)、100200 g砝砝码码、长长木木板板(两两侧侧适适当当的的对对称称位位置置钉钉两两个个铁铁钉钉)，打打点点计计时时器器及及纸纸带带、学学生生电电源源及及导导线线(使使用用电电火火花花计计时时器器则则不不用用学学生生电电源源)、56条条等等长长的的橡
3、橡皮皮筋筋、刻度尺刻度尺四、实验步骤四、实验步骤1按如图按如图1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力2先先用用1条条橡橡皮皮筋筋做做实实验验，用用打打点点计计时时器器和和纸纸带带测测出出小小车车获获得得的的速速度度v v1，设设此此时时橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功为为W1，将将这这一一组组数数据记入表格据记入表格3用用2条条橡橡皮皮筋筋做做实实验验，实实验验中中橡橡皮皮筋筋拉拉伸伸的的长长度度与与第第一一次次相相同同，这这时时橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功为为W2，测测出出小小车车获获得得的的速速度度v v2，将数据记入表格，将数据记入表格4用
4、用3条条、4条条橡橡皮皮筋筋做做实实验验，用用同同样样的的方方法法测测出出功功和速度，记入表格和速度，记入表格五、数据处理五、数据处理先先对对测测量量数数据据进进行行估估计计，或或者者作作个个Wv v草草图图，大大致致判判断断两两个个量量可可能能是是什什么么关关系系如如果果认认为为可可能能是是Wv v2，对对于于每每一一个个速速度度值值算算出出它它的的二二次次方方，然然后后以以W为为纵纵坐坐标标、v v2为为横横坐坐标标作作图图，如如果果这这样样作作出出来来的的图图象象是是一一条条直直线线，说说明明两两者者关关系系真真的的就就是是Wv v2.六、误差分析六、误差分析1误误差差的的主主要要来来源
5、源是是橡橡皮皮筋筋的的长长度度、粗粗细细不不一一，使使橡橡皮皮筋的拉力做功筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比与橡皮筋的条数不成正比2没没有有完完全全平平衡衡摩摩擦擦力力或或平平衡衡摩摩擦擦力力时时倾倾角角过过大大也也会会造造成误差成误差3利利用用打打点点的的纸纸带带计计算算小小车车的的速速度度时时，测测量量不不准准会会带带来来误差误差七、注意事项七、注意事项1平平衡衡摩摩擦擦力力很很关关键键，将将木木板板一一端端垫垫高高，使使小小车车重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力与与摩摩擦擦阻阻力力平平衡衡方方法法是是轻轻推推小小车车，由由打打点点计计时时器器打打在在纸纸带带上上的的点点的的均均匀
6、匀程程度度判判断断小小车车是是否否做做匀匀速速运运动动，找找到木板一个合适的倾角到木板一个合适的倾角2测测小小车车速速度度时时，应应选选纸纸带带上上点点距距均均匀匀的的部部分分，也也就就是是选小车做匀速运动时打在纸带上的点选小车做匀速运动时打在纸带上的点3橡橡皮皮筋筋应应选选规规格格一一样样的的力力对对小小车车做做的的功功以以一一条条橡橡条条筋筋做做的的功功为为单单位位即即可可，不不必必计计算算出出具具体体数数值值这这是是本本实实验验的的技技巧巧之之一一，这这里里通通过过转转换换单单位位的的方方法法巧巧妙妙地地解解决决了了这这一一难难题题，这这也也是是物物理理实实验验中中常常用用的的一一种种思
7、思想想和和手手段段(历历史史上上卡卡文文迪迪什什扭扭秤秤实验和这里相似实验和这里相似)例例1关关于于“探探究究外外力力做做功功与与物物体体动动能能变变化化的的关关系系”的的实实验验中，下列叙述正确的是中，下列叙述正确的是()A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C放小车的长木板应该尽量使其水平放小车的长木板应该尽量使其水平D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解解析析实实验验中中没没有有必必要要测测出出橡橡
8、皮皮筋筋做做功功的的具具体体数数值值，只只要要测测出出后后来来各各次次橡橡皮皮筋筋做做的的功功是是第第一一次次的的多多少少倍倍即即可可，A错错误误；为为了了使使以以后后各各次次实实验验中中橡橡皮皮筋筋做做的的功功是是第第一一次次实实验验时时的的整整数数倍倍，必必须须使使每每次次实实验验中中橡橡皮皮筋筋拉拉伸伸的的长长度度保保持持一一致致，B错错误误；为为减减小小误误差差，实实验验中中应应使使木木板板倾倾斜斜以以平平衡衡摩摩擦擦力力，C错错误误；实实验验中中应先接通电源，然后再放开小车，应先接通电源，然后再放开小车，D正确正确答案答案D特特别别提提醒醒1.不不直直接接算算W和和v v的的数数值值
9、，而而只只看看第第2次次、第第3次次实实验验中中的的W和和v v是是第第1次次的的多多少少倍倍，这这样样可可简简化化数数据据的的测测量量和处理和处理2实实验验中中要要通通过过倾倾斜斜木木板板平平衡衡摩摩擦擦力力，这这与与探探究究加加速速度度与力、质量关系中平衡摩擦力的方法是一样的与力、质量关系中平衡摩擦力的方法是一样的例例2(2013四四川川)如如图图2甲甲所所示示，某某组组同同学学借借用用“探探究究a与与F、m之之间间的的定定量量关关系系”的的相相关关实实验验思思想想、原原理理及及操操作作，进进行行“研研究合外力做功和动能变化的关系究合外力做功和动能变化的关系”的实验：的实验：(1)为为达达
10、到到平平衡衡阻阻力力的的目目的的，取取下下细细绳绳及及托托盘盘，通通过过调调整整垫垫片片的的位位置置，改改变变长长木木板板倾倾斜斜程程度度，根根据据打打出出的的纸纸带带判判断断小小车车是是否做否做_运动运动图图2(3)实实验验前前已已测测得得托托盘盘质质量量为为7.7103 kg，实实验验时时该该组组同同学学放放入入托托盘盘中中的的砝砝码码质质量量应应为为_kg.(g取取9.8 m/s2，结结果果保保留至小数点后第三位留至小数点后第三位)解解析析本本题题考考查查“探探究究合合外外力力做做功功与与动动能能变变化化的的关关系系”实实验验的的要要点点及及实实验验数数据据处处理理，考考查查学学生生实实
11、验验设设计计能能力力及及数数据据处处理理能能力难度中等力难度中等(1)通通过过打打出出的的纸纸带带打打点点间间隔隔是是否否均均匀匀，判判断断小小车车是是否否做做匀匀速直线运动速直线运动答案答案(1)匀速直线匀速直线(或匀速或匀速)(2)0.111 50.110 5(3)0.015例例3如如图图3所所示示，是是某某研研究究性性学学习习小小组组做做探探究究“橡橡皮皮筋筋做做功功和和物物体体速速度度变变化化的的关关系系”实实验验，图图中中是是小小车车在在一一条条橡橡皮皮筋筋作作用用下下弹弹出出，沿沿木木板板滑滑行行的的情情形形这这时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功记记为为W.当当我我们们把把
12、2条条、3条条完完全全相相同同的的橡橡皮皮筋筋并并在在一一起起进进行行第第2次次、第第3次次实实验验时时，每每次次橡橡皮皮筋筋都都拉拉伸伸到到同同一一位位置置释释放放小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出图图3(1)除除了了图图中中的的已已给给出出的的实实验验器器材材外外，还还需需要要的的器器材材有有_；(2)实实验验时时为为了了使使小小车车只只在在橡橡皮皮筋筋作作用用下下运运动动，应应采采取取的的措措施是施是_；(3)每每次次实实验验得得到到的的纸纸带带上上的的点点并并不不都都是是均均匀匀的的，为为了了测测量量小车获得的速度，
13、应选用纸带的小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；部分进行测量；(4)下下面面是是本本实实验验的的数数据据记记录录表表，请请将将第第2次次、第第3次次实实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；数据物数据物理量理量橡皮筋橡皮筋做的功做的功10个间个间距的距距的距离离x/m10个间个间距的时距的时间间T/s小车获小车获得的速得的速度度v vn小车速小车速度的平度的平方方v v1W0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.2解解析析(1)计计算算小小车车速速度度需需要要测测量量纸纸带带上上的的点点的的距距离离，要要用用刻
14、度尺刻度尺(2)要要让让小小车车在在木木板板上上匀匀速速运运动动，因因而而木木板板要要倾倾斜斜以以平平衡衡摩摩擦力擦力(3)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀(4)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W.答答案案(1)刻刻度度尺尺(2)把把木木板板的的末末端端垫垫起起适适当当高高度度以以平平衡衡摩摩擦擦力力(3)点点距距均均匀匀(4)2W、3W、4W、5W(5)v v图图象象见见解解析析图图(6)分分析析误误差差来来源源，改改进进实实验验方方案案或或测测量量手手段段，重重新新进进行实验行实验16.16.创新探究性实验的解
15、题方法创新探究性实验的解题方法图图5 解解析析采采用用表表格格方方法法记记录录数数据据，合合理理绘绘制制的的Lv v图图象象是是曲曲线线，不不能能得得出出结结论论Wv v2.为为了了更更直直观观地地看看出出L和和v v的的变变化化关关系系，应应该该绘绘制制Lv v2图图象象重重力力和和摩摩擦擦力力的的总总功功W也也与与距距离离L成成正正比比，因此不会影响探究的结果因此不会影响探究的结果答案答案不合适，应进一步绘制不合适，应进一步绘制Lv v2图象不会图象不会方方法法提提炼炼纵纵观观近近几几年年各各地地高高考考试试题题，创创新新探探究究型型实实验验试试题题正正成成为为高高考考试试题题的的主主流流
16、题题型型，这这也也正正是是新新课课标标精精神神在在高高考考中中的的具具体体表表现现创创新新探探究究型型实实验验的的特特点点是是：利利用用课课本本实实验验的的仪仪器器、思思想想和和方方法法来来完完成成不不同同于于课课本本的的实实验验目目的的，如如利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律的的装装置置来来完完成成探探究究外外力力做做功功与与物物体体动动能能变变化化关关系系的的实实验验，有有些些试试题题中中可可能能会会出出现现新新的的实实验验器器材材，但但这这些些器器材材也也是是在在教教材材上上出出现现的的，例例如如光光电电门门、气气垫垫导导轨轨、力力传传感感器器等等，无无论论是是应应用用什什么么样样的的实实
17、验验器器材材，实实验验的的思思想想和和方方法法都都来来源源于于课课本本实实验验，是是课课本实验思想和方法的迁移应用本实验思想和方法的迁移应用解解决决创创新新探探究究实实验验试试题题的的基基础础是是熟熟练练掌掌握握考考试试说说明明要要求求的的物物理理实实验验，重重点点是是基基本本实实验验器器材材的的使使用用方方法法和和实实验验中中体体现现的的物物理理思思想想，例例如如平平衡衡摩摩擦擦力力的的方方法法、用用重重力力代代替替拉拉力力的的方方法法、控控制制变变量量的的方方法法、累累积积法法测测量量微微小小量量的的方方法法、图图象象探探究究物物理理量量关关系系的的方方法法、微微小小量量放放大大测测量量的
18、的方方法法、平平均均值值减减小小误误差差的的方方法法，等等等等解解决决创创新新探探究究实实验验试试题题的的关关键键是是能能将将学学过过的的实实验验知知识识和和方方法法在在不不同同的的情情境境下下迁迁移移应应用用，这这对对同同学学的的综综合合分分析析问问题题并并能能运用所学知识解决问题的能力提出了较高的要求运用所学知识解决问题的能力提出了较高的要求跟跟踪踪训训练练(2015三三门门峡峡模模拟拟)某某学学习习小小组组在在“探探究究功功与与速速度变化关系度变化关系”的实验中采用了如图的实验中采用了如图6所示的实验装置所示的实验装置图图6(1)将将气气垫垫导导轨轨接接通通气气泵泵，通通过过调调平平螺螺
19、丝丝调调整整气气垫垫导导轨轨使使之之水平，检查是否调平的方法是：水平，检查是否调平的方法是：_.(2)如如图图7所所示示，游游标标卡卡尺尺测测得得遮遮光光条条的的宽宽度度d_ cm.实实验验时时，将将橡橡皮皮条条挂挂在在滑滑块块的的挂挂钩钩上上，向向后后拉拉伸伸一一定定的的距距离离，并并做做好好标标记记，以以保保证证每每次次拉拉伸伸的的距距离离恒恒定定现现测测得得挂挂一一根根橡橡皮皮条条时时，滑滑块块弹弹离离橡橡皮皮条条后后，经经过过光光电电门门的的时时间间为为t，则则滑滑块最后匀速运动的速度表达式为块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母表示用字母表示)图图7(3)逐逐根根增增加加橡橡皮皮条条，记记录录每每次次遮遮光光条条经经过过光光电电门门的的时时间间，并计算出对应的速度则画出的并计算出对应的速度则画出的Wv v2图象应是图象应是_谢谢大家！