1、第5讲 实验五 探究恒力做功与 动能改变的关系,误差分析 1若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果产生影响 2实验中，由于钩码质量远小于小车质量，可认为绳子对小车的拉力F大小等于钩码重力mg.但实际情况是：钩码向下的运动是加速运动，mgFma，所以Fmg.F与mg的差别在钩码质量偏大时会对实验结果产生影响 3测量纸带上各点之间的距离时会产生误差.,热点一 实验原理及误差分析 【典例1】 在探究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中，某同学的实验设计方案如图4-5-1所示则：,图4-5-1,(1)该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要_，其次钩码和小车质量还需要满
2、足的条件是_ (2)实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有_ (3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.某同学打出的一段纸带如图4-5-2所示，则小车匀速运动时的速度大小为_m/s.(计算结果保留三位有效数字),图4-5-2,【变式跟踪1】 某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：a连接好实验装置如图4-5-3所示b将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车c在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上d释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带,图4-5-3,(1
3、)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据： 第一个点到第N个点的距离为40.0 cm. 打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，拉力对小车做的功为_ J，小车动能的增量为_ J.,(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因有：_. (至少写出两条原因),(2)误差很大的可能原因：小车质量不满足远大于钩码质量；没有平衡摩擦力；先放小车后开电源，使打第一个点时，小
4、车已有了一定的初速度 答案 (1)0.196 0.100 (2)小车质量没有远大于钩码质量 没有平衡摩擦力 操作错误：先放小车后开电源(任选其二),热点二 实验过程及数据处理 【典例2】 利用如图4-5-4所示的装置探究外力做功与动能改变的关系，滑块在不同个数的钩码作用下，从同一位置由静止释放(已知光电门的宽度为2 cm)各项实验数据如下表,图4-5-4,(1)试完成上表 (2)根据表中数据作出Wv2图象 (3)由Wv2图象你能得出什么结论？,【变式跟踪2】 在追寻科学家研究足迹的过程中，某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，采用了如图455所示的“探究物体加速度与物体质量、受力之间关系
5、”的实验装置,图4-5-5,(1)实验时，该同学想用钩码的重力表示滑块受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项措施是_和_ (2)如图4-5-6所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离已在图中标出，测出滑块的质量为M，钩码的总质量为m.从打B点到打E点的过程中，为达到实验目的，该同学应该寻找_和_之间的数值关系(用题中和图中的物理量符号表示),图4-5-7,(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？ _. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次
6、实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W. (3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图4-5-8所示是其中四次实验打出的部分纸带,图4-5-8,(4)试根据第(2)、(3)项中的信息，填写下表.从表中数据可得出结论：_,在误差允许的范围内橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比 答案 见解析,预测高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点,图4-5-9,视角2 实验方案的改进利用自由落体运动探究功和动能的关系 视角3 分析实验数据，得出实验结论,见Word版活页训练,
