1、實驗五探究動能定理基礎點1.實驗裝置圖2實驗目的(1)探究外力對物體做功與物體速度變化的關系。(2)通過實驗數據分析，總結出做功與物體速度平方的正比關系。3實驗原理(1)一根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功為W。(2)兩根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為2W。(3)三根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為3W。(4)利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度，列表、作圖，由圖象可以確定速度變化與功的關系。4實驗器材小車(前面帶小鉤)、100200 g砝碼、長木板(在兩側適當的對稱位置釘兩個鐵釘)、打點計時器、紙帶、學生電源(使用電火花計時器時不用學生電源)、導線、56條等長的橡皮筋、刻度尺。5

2、實驗步驟(1)按如圖所示將實驗儀器安裝好。(2)平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時，輕推小車，紙帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止。(3)先用1條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設此時橡皮筋對小車做的功為W，將這一組數據記入表格。(4)用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時橡皮筋對小車做的功為2W，測出小車獲得的速度v2，將數據記入表格。(5)用3條、4條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格。重難點一、數據處理1測量小車的速度：實驗獲得如圖所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力

3、做的功和小車速度的關系，需要測量彈力做功結束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度，應在紙帶上測量的物理量：A1、A2間的距離x，小車速度的表達式是v(T為打點計時器打點的時間間隔)。2記錄實驗數據：把計算出的速度填入表格中并算出v2的值。3.數據處理：在坐標紙上(如圖所示)畫出W­v或W­v2圖線(“W”以一條橡皮筋做的功為單位)。4實驗結論：從圖象分析外力對物體做功與物體速度變化的關系為Wv2。二、誤差分析三、注意事項1平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法：使小車連著紙帶并接通電源，輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷

4、小車是否做勻速運動，找到長木板的一個合適的傾角。2選點測速：測小車的速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動時的部分。3橡皮筋的選擇：橡皮筋應選規格一樣的。力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數值，而是看是一根橡皮筋的多少倍，簡化數據的測量和處理。4先后順序：開始實驗時，小車應靠近打點計時器，并且要先接通電源再釋放小車。5數據的處理：通過圖象處理數據。我們無法直接由一些數據得出規律性的結論，故借助于圖象分析，而最容易想到的是W和v的關系，但得到的圖象無法下結論，故再作W­v2圖象，進而得出結論。6本實驗中物體的初速度為零。四、實驗改進1本實驗中物

5、體運動速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點計時器方便快捷且誤差較小。2可以把長木板換成氣墊導軌，省略平衡摩擦力的操作步驟，達到簡化實驗過程的目的。考法綜述本實驗屬高考相對冷點，但因涉及利用圖象法處理實驗數據，未來高考可能還會涉及，且可能向原理的創新、方法的拓展方向發展，難度相對較低。復習本實驗時應掌握以下幾點：1種方法數據處理方法1種思維倍數思維，幾根橡皮筋就是一根橡皮筋做功的幾倍2種操作打點計時器使用操作方法，平衡摩擦力操作命題法1實驗原理與操作典例1如圖甲所示，某組同學借用“探究a與F、m之間的定量關系”的相關實驗思想、原理及操作，進行“研究合外力做功和動能變化的關系”的實驗：(1)為

6、達到平衡阻力的目的，取下細繩和托盤，通過調節墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據打出的紙帶判斷小車是否做_運動。(2)連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數點A、B、C、D、E、F、G。實驗時小車所受拉力為0.2 N，小車的質量為0.2 kg。請計算小車所受合外力做的功W和小車動能的變化Ek，補填表中空格(結果保留至小數點后第四位)。分析上述數據可知：在實驗誤差允許的范圍內WEk，與理論推導結果一致。(3)實驗前已測得托盤的質量為7.7×103 kg，實驗時該組同學放入托盤中的砝碼質量應為_kg(g

7、取9.8 m/s2，結果保留至小數點后第三位)。答案(1)勻速直線(2)0.1115 0.1105 (3)0.015 解析(1)為保證拉力等于小車受到的合力，需平衡摩擦力，即將長木板左端適當墊高，輕推小車，使小車做勻速直線運動。(2)拉力做的功為WFxOF0.2 N×0.5575 m0.1115 J，F點的瞬時速度為vF1.051 m/s，故F點的動能為EkFmv×0.2×1.0512 J0.1105 J。(3)托盤和砝碼整體受重力和拉力，從O到F過程運用動能定理有(mm0)gxOF(Mmm0)v，代入數據解得m0.015 kg。【解題法】解決“探究動能定理”實驗

8、時注意以下幾點(1)正確理解實驗原理，不同實驗方法測量的量不同，但均是對比外力做功與動能變化的數值。(2)要善于將類似實驗方法進行遷移，如本實驗中“將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功”與驗證牛頓第二定律中鉤碼重力、拉力類似。命題法2實驗數據的處理及誤差分析典例2如圖所示，是某研究性學習小組做探究“橡皮筋做功和物體速度變化的關系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形。這時，橡皮筋對小車做的功記為W。當我們把2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出。(1)除了圖中的已給出的

9、實驗器材，還需要的器材有_；(2)平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的_部分進行測量；(3)下面是本實驗的數據記錄表，請將第2次、第3次實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置；(4)從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關系應是Wn_，請你根據表中測定的數據在如圖所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性。答案(1)刻度尺(2)點距均勻(3)2W、3W、4W、5W(4)v如下圖解析(1)計算小車速度需要測量紙帶上的點的距離，要用刻度尺。(2)小車勻速運動時，紙帶上的點的間隔均勻。(3)橡皮筋每增加一條，對小車做的功就增加W。(4)縱坐

10、標表示速度的平方，橫坐標表示功，利用描點法描出各組數據對應的點，然后用平滑曲線連線作出v­Wn圖象見答案。【解題法】利用圖象探究物理量間的關系(1)利用圖象探究物理量間的關系時，首先確定橫、縱坐標軸對應的物理量及單位。(2)根據表中數據確定橫、縱坐標軸的標度。(3)認真描寫各坐標點。(4)連線時要注意連線原則，偏離直線較遠的點要舍去。命題法3實驗的遷移、拓展與創新典例3某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”設計了如下實驗，他的操作步驟如下：(1)按圖甲擺好實驗裝置，其中小車質量M0.20 kg，鉤碼總質量m0.05 kg。(2)釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率為f5

11、0 Hz)，打出一條紙帶。(3)他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖乙所示。把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數點，相鄰計數點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數點到0點距離分別為d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把鉤碼重力(當地重力加速度g10 m/s2作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功W_J(結果保留三位有效數字)，用正確的公式Ek_(用相關數據前字母列式)把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek0.125 J。(4)(多選)此次實驗探究的結果

12、，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認為產生誤差的原因如下，其中正確的是_。A鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值與真實值偏差太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值與真實值偏差太多C釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因答案(3)0.180(d6d4)2(4)AB解析(3)若用鉤碼的重力作為小車受的合力，則F合mg0.5 N，從0點到打第5點時水平位移xd50.360 m，所以WF合x0.5×0.360 J0.180 J。打第5點時小車動能EkM

13、v，v5，式中t為5個時間間隔，即t，故Ek(d6d4)2。(4)從該同學的實驗操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當成了小車的合力，實驗前沒有平衡摩擦力，故選項A、B正確；C、D兩個選項中提到的問題不能對實驗結果造成重大影響，故不選C、D。【解題法】“探究動能定理”實驗的幾種參考方案方案1：實驗裝置如圖甲所示。用傳感器測量小車受到的拉力F；用毫米刻度尺測量作用距離L；用速度傳感器測量小車經過A、B位置的速度vA、vB。需探究的表達式為FLmvmv。方案2：實驗裝置如圖乙所示。測量重物自由下落的高度hB；測量獲得的相應速度vB。需探究的表達式為mghBmv0。方案3：研究小車以不

14、同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離，得出小車的初動能大小與克服摩擦力做功的情況，也可探究動能定理。這時必須保證小車與水平面上各處之間的動摩擦因數相同。1某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當的鉤碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系。此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的實驗裝置如圖所示。(1)若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些_。(2)實驗開始時，他先調節木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個_(填字母代號)。A避免小車在運動過程中發生抖

15、動B可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C可以保證小車最終能夠實現勻速直線運動D可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發現小車運動過快，致使打出的紙帶上點數較少，難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：_。(4)(多選)他將鉤碼重力做的功當做細繩拉力做的功，經多次實驗發現拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一情況可能是下列哪些原因造成的_(填字母代號)。A在接通電源的同時釋放了小車B小車釋放時離打點計時器太近C阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于

16、細繩拉力答案(1)刻度尺、天平(包括砝碼)(2)D(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)(4)CD解析(1)計算小車的動能變化需用天平測質量；在計算小車通過的位移、小車的瞬時速度時都需用刻度尺測距離。(2)只有繩與板面平行時，才能保證小車運動中與板面間的壓力不變，才能保證小車所受摩擦力不變，才能保證平衡摩擦力后繩的拉力等于小車所受合力，故D正確。(3)要增加紙帶上所打下點的數目，只有減小小車運動的加速度。在所掛鉤碼數目不變的情況下只有增大小車的質量，即在車上增加砝碼或鉤碼。(4)當將鉤碼重力作為小車所受合力時，需滿足幾個條件：一是摩擦力被平衡，二是繩與板面平行，此二者可保證繩對車的拉力等于車所

17、受合力，但車加速運動時鉤碼加速下降，鉤碼重力大于繩上拉力，則只有當鉤碼質量遠小于小車質量時二者才近似相等，故此情況可能是由C、D原因造成的。2某學習小組利用氣墊導軌裝置來探究“做功與物體動能改變的關系”，圖1為實驗裝置示意圖。利用氣墊導軌上的光電門可測出滑塊上的細窄擋光片經過時的擋光時間。重力加速度為g，氣墊導軌水平放置，不計滑輪和導軌摩擦。實驗步驟如下：A測出擋光片的寬度為d，滑塊與擋光片的質量為M；B輕細線的一端固定在滑塊上，另一端繞過定滑輪掛上一砝碼盤，盤和砝碼的總質量為m(mM)，細繩與導軌平行；C讓滑塊靜止放在導軌左側的某一位置，測出擋光片到光電門的距離為x；D釋放滑塊，測出擋光片經

18、過光電門的擋光時間為t；E改變砝碼的質量，保證滑塊每次都在同一位置由靜止釋放，光電門可測得對應的擋光時間。(1)滑塊經過光電門時速度的計算式v_。(用題目中所給的字母來表達)(2)細線的拉力做功的表達式為W_，滑塊的動能改變的表達式為Ek_。(用題目中所給的字母來表示)(3)我們可以通過測得的多組數據來建立­m的關系圖象來進行更準確的實驗驗證，則圖2中哪一項更符合真實的實驗情況_。答案(1)(2)mgxM2(3)丙解析(1)根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度的大小，可知滑塊經過光電門時速度的大小是v。(2)由題意可知，細線的拉力做的功等于盤和砝碼對應重力做的功mgx；滑塊的動能改變

19、表達式為EkMv2M2。(3)由動能定理得mgxM2，所以m，與m成正比。盤和砝碼的總質量m增加，不能遠小于小車的質量時，直線在末端發生彎曲，則此結果對應于圖丙。3圖中所示的裝置可用來探究做功與速度變化的關系。傾角為的斜面體固定在實驗臺上，將光電門固定在斜面體的底端O點，將小球從斜面上的不同位置由靜止釋放。釋放點到光電門的距離d依次為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、30 cm。(1)用游標卡尺測量鋼球的直徑，如圖乙所示，鋼球的直徑D_cm。(2)該實驗_(填“需要”或者“不需要”)測量小球質量；小球通過光電門經歷的時間為t，小球通過光電門的速度為_(填字母)，不考慮誤

20、差的影響，從理論上來說，該結果_(填“”“”或“”)球心通過光電門的瞬時速度。(3)為了探究做功與速度變化的關系，依次記錄的實驗數據如下表所示。實驗次數123456d/×(102m)5.0010.0015.0020.0025.0030.00v/(m·s1)0.690.981.201.391.551.70v2/(m·s1)20.480.971.431.922.412.86/(m·s1)1/20.830.991.101.181.241.30從表格中數據分析能夠得到關于“做功與速度變化的關系”的結論是：_。答案(1)0.5625(2)不需要(3)合外力做功與小

21、球通過光電門速度的平方成正比解析(1)螺旋測微器固定刻度為5.5 mm，可動刻度為12.5×0.01 mm0.125 mm，則讀數為5.5 mm0.125 mm5.625 mm0.5625 cm。(2)根據動能定理有mgdsinmv2，本實驗要驗證v22gdsin，故不需要測量小球的質量。由平均速度表示經過光電門時的速度，故小球通過光電門的速度為v。根據勻變速直線運動的規律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個過程中間時刻的速度，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。(3)根據表格中記錄的數據可得，物體的位移d與物體的速度以及速度的平方根都不存在正比例的關系，與速

22、度的平方接近正比例關系，所以可選擇d為坐標系的縱坐標。將表格中的數據在d­v2坐標系中描點連線。從圖象得到的直接結論是d與v2成正比，從而間接得到做功與物體速度變化的規律是合外力做功與速度的平方成正比。對爸爸的印象，從記事的時候，就有了，他留給我的印象就是沉默少言的，但是臉上卻始終有微笑，不管家里遇到了什么樣的困難，只要有爸爸在，一切都能夠雨過天晴的，小時候，家里很窮，可是作為孩子的我們（我和哥哥），卻很幸福。爸爸從來不會因為缺錢，而讓我們感覺得些許的拮據和緊張，哪怕的低三下氣的問人借錢，爸爸都會按時給我們交了學費，從來都不會給我們兄妹倆拖欠學費。爸爸閑下來的時候，就會給我和哥哥講他

23、們生活的那個年代，很苦很累，還經歷過自然災害，窮的時候，連飯都吃不飽。在我的印象里，最深的一件事情就是過年的時候，不管這一年錢賺的多還是少，爸爸總會讓媽媽帶著我和哥哥去買新衣服，當然了，媽媽也必須買新的，唯有爸爸，他是家里面唯一一個可以穿舊衣服過新年的人，這就是我關于爸爸的兒時的印象，他愛家人，從來不肯委屈自己的妻子和孩子。成長歲月里的爸爸在我們漸漸成長的的歲月里，作為孩子，我們都有了自己的認知和想法，青春期的叛逆，我們也給爸爸惹了不少禍，但是，不管我們闖的禍有多大，最后都是爸爸出面，來擺平解決一切。在這個漸漸懂事的過程中，爸爸扮演著一位良師的角色，事情過后，爸爸也會趁機好好的教育我們，讓我們

24、懂得，我們做的是對的，值得鼓勵的，還是不對的，今后需要去改正的。爸爸在社會上經歷的多了，懂得的道理也比我們多很多。我們是在跌跌撞撞的認知中去探索這個社會，而爸爸就是這條探索道路的指明燈！在我們長大的青春光陰里，我們在爸爸身上看到了責任、懂得了承擔的重要性！爸爸，在我們的生活中，必不可少，他讓我們（大哥和我）擁有了正確的人生觀和價值觀，他教會了我們如何看待這個世界，如何去更好的創造自己想要的生活！漸漸上了年紀的爸爸：我只想用“漸漸上了年紀”來形容現在的爸爸，不想要用已經“老去”來形容爸爸。沒錯，歲月是真的很無情的，不知不覺間，爸爸的眼角多了些許的皺紋，額頭的皺紋也不自覺的來向他報到了，爸爸再偉大

25、，也終究抵不過歲月的蹉跎。兩角鬢白的爸爸，讓我們看著多了很多的心疼，一向雷厲風行、無所不能的爸爸，漸漸地，變得老了，特別是當我們都成家以后，爸爸也算是把他一生最重要的任務也都完成了，上了年紀的爸爸，更多的心思，留在了媽媽的身上，一路走來，是媽媽的陪伴和默默的奉獻，才讓爸爸能夠在外工作的時候，毫無雜念！媽媽，就是爸爸最為堅強的后盾，而我們，是爸爸努力奮斗的最大動力，如今，爸爸漸漸地老了，作為兒女，我們無法讓時光倒流，能做的就是多陪伴他們，讓他們的晚年生活能夠幸福！爸爸的一生，都在付出，為了家和家人而付出，如今的我們，都已經成家，更加體會到了為人父母的心酸苦楚，我們能做的就是常回家看看！讓父母不感

26、到孤獨！我們都是母親身上掉下來的一塊肉，我們跟母親之間的關系，血濃于水，彼此間的那種愛，是神圣而又不可侵犯的，是媽媽給了我們生命，也是媽媽無怨無悔的把我們撫養成人，在我們成長的過程中，不管是好還是不好，媽媽都一味的去包容，去引領著我們我和媽媽的溫情小生活，母愛，總是那么的偉大！都說慈母多敗兒，其實啊，母親在我們的生活著，扮演著不可或缺的角色，沒有母親的無私奉獻，又怎會有我們的今天呢？更多的時候，是我們忽略了母親的重要性，甚至是把母親對我們的關心和愛護變成了理所當然！其實啊，也是因為我們從出生的時候，就擁有了母親的愛，也就變得不那么的珍惜了！我覺得，我們生活在這個世上，更要好好地對待我們的母親，

27、在我的記憶深處，母親總是很慈祥的，她也有屬于她自己的小憂愁，但是，卻從來都不會讓我們知道，不管生活中，遇到了什么困難或者坎坷，她總是自己一個人想辦法面對和解決！以至于曾經的我一直覺得母親是萬能的，沒有什么困難事情是母親不能解決的！兒時記憶中，最深刻的一件事情就是那年的的大冬天，下了很厚很厚的雪，我跟哥哥上學的地方是需要騎著自行車去的，媽媽早早的叫醒了我和哥哥，并且告訴我們下大雪了，路上滑，要早點出發，路上慢一點走，當我們吃了早飯準備出發的時候，媽媽也跟著一起出發了。大冬天的，天黑黑的，母親拿著手電筒，給我和哥哥照明，因為下了雪，有的路段不好走，我們就推著自行車，一路上有說有笑的，時不時的哥哥還

28、會調皮一下，就這樣，母親拿著照明燈，一路護送我和哥哥到了學校，現在回想起來曾經的歲月，滿滿的回憶，滿滿的溫暖！不知不覺間，我們就都長大了，哥哥也成家了，有自己的孩子，媽媽看著我們生活幸福，她也就是開心滿足了，可是，歲月卻是那么的無情，不知不覺間，媽媽的眼角就多了些許的皺紋，她在歲月的淘洗中，漸漸地老去了！她沒有多么偉大的理想，唯一的希望，就是我們都能夠生活的健康，平安，快樂，幸福！母親，從來都不曾奢望我們能夠有多么大的豐功偉績，最大的心愿就是我們平安快樂，她的一生心血，都在我們這些孩子身上，而對于她自己，似乎總是少了很多的關心，作為兒女，長大后的忙碌，確實忽略了對母親的愛，當我們真正的意識到母親老去的時候，歲月一晃已經過去了幾十年！母愛，雖然平凡，但是卻很偉大，我跟媽媽的溫情小生活，那些記憶中的點滴，一直縈繞在腦海中，讓我感受到幸福，感受到溫暖！愛你，親愛的媽媽，愿你生活幸福，健康平安！其實也就是平凡的一年，和往常相比較，也沒有太多的區別，唯一的不同就是自己就業了，不再是學生了，也不再是那個向父母伸手就要錢的小姑娘了！步入社會的自己，很開心，同時也很緊張，畢竟社會才是一個真正的大染缸，才能讓一個人真正的成長和堅強！父母的愛，