第4讲 实验五探究动能定理.ppt

如图5－2所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B点，C点是最低点，圆心角∠BOC＝37°，D点与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝1.0m，现有一个质量为m＝0.2kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，DE之间的距离h＝1.6m，物体与斜面AB之间的动摩擦因数μ＝0.5.取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2.求：(3)因为mgsin37°＞μmgcos37°(或μ＜tan37°)
所以，物体不会停在斜面上．物体最后以C为中心，B为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动．
从E点开始直至稳定，系统因摩擦所产生的热量
Q＝ΔEp⑥
ΔEp＝mg(h＋Rcos37°)⑦
联立⑥⑦解得Q＝4.8J.
【答案】(1)12.4N(2)24m(3)4.8J(2010·安阳二模)自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接．当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以带动发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来．假设某人骑车以1000J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是多少？【解析】关闭自动充电装置时，电动车动能的减少全部用来克服摩擦力做功，由能量守恒定律得：Ek0－Ek＝Ffx1，
即Ek＝Ek0－Ffx1，
对应图线①可得：Ff＝100N.
第二次启动充电装置后，电动车动能的减少量除去用于克服摩擦力做功外，剩余部分转化为蓄电池的电能．
即Ek0＝W电＋Ffx2.而x2＝6m
解得：W电＝400J.
【答案】400J
1．通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．
2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系．
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、…….
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，小车获得的速度为横坐标，作出W－v曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系．

小车(前面带小钩)、100～200g砝码、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(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．

1．按如图所示将实验仪器安装好．同时平衡摩擦力．
2．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格．3．用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格．(2)实验数据记录(3)实验数据处理及分析：在坐标纸上(如下图所示)画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．

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也会造成误差．
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．

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．
4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．关于探究动能定理的实验中，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
B．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
D．先接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
【解析】本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．
【答案】D

为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据：(1