实验5探究动能定理.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4．(2010·南通四县联考)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图9甲所示的装置．实验步骤如下： 图9 ①把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器 ②改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力 ③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 ④接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，测出x、x1、x2(如图乙所示)，查得打点周期为T. 判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_________________________； 本实验还需直接测量的物理量是：__________.(并用相应的符号表示) 探究结果的表达式是__________________．(用相应的符号表示) 5．探究能力是物理学研究的重要能力之一．物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能，转动动能的大小与物体转动的角速度有关．为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系，某同学采用了下述实验方法进行探索：如图10所示，先让砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角速度ω，然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间摩擦力做功，砂轮最后停下，测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n，通过分析实验数据，得出结论．经实验测得的几组ω和n如下表所示： ω/rad·s－1 0.5 1 2 3 4 n 5.0 20 80 180 320 Ek/J 另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm，转轴间的摩擦力为10/π N. (1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能，并填入上表中． (2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为________． (3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s，则它转过45圈时的角速度为________rad/s. 解析：(1)从脱离动力到最后停止转动，由动能定理得－f·n·πD＝0－Ek0，即Ek0＝nfπD＝0.1n 将n的不同数值代入可得到相应的转动动能如下表： (2)观察数据特点可以归纳出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为：Ek＝2ω2 Ek/J 0.5 2 8 18 32 (3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s，则此时砂轮脱离时的动能Ek0＝2ω2＝12.5 J 转过45圈时的动能：Ek＝2ω′2 此过程摩擦力做功W＝－f·n·πD＝－4.5 J 再根据动能定理得：W＝Ek－Ek0 代入数据得：ω′＝2 rad/s 6．(2009·广东高考)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图11所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小，小车中可以放置砝码． 图11 (1)实验主要步骤如下： ①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路； ②将小车停在C点，________________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度． ③在小车中增加砝码，或______________，重复②的操作． (2)表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和， 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字) (3)根据表1，请在图12中的方格纸上作出ΔE－W图线． 图12 表1　数据记录表 次数 M/kg /(m/s)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 解析：本题主要考查动能定理，意在考查控制变量法及考生利用图象法处理实验数据的能力．(1)①在实验过程中拉力对小车和传感器做功使小车和传感器的动能增加，所以需要测量小车和传感器的总质量；③通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据；(2)通过