1、1创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验五探究动能定理实验五探究动能定理2创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破一、基本原理与操作一、基本原理与操作原理装置图原理装置图操作要领操作要领(1)平衡：平衡：垫高木板的一端，平衡摩擦力垫高木板的一端，平衡摩擦力(2)做功做功用一条橡皮筋拉小车用一条橡皮筋拉小车做功做功W用两条橡皮筋拉小车用两条橡皮筋拉小车做功做功2W用三条橡皮筋拉小车用三条橡皮筋拉小车做功做功3W(3)小车：小车：靠近打点计时器且接通电源再释放小车；靠近打点计时器且接通电源再释放小车；每次小车须由同一位置由静止弹出每次小车须由同一位置由静止弹出(4)测速测速：测出每次做功后小
2、车获得的速度：测出每次做功后小车获得的速度3创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破4创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破注意事项注意事项(1)选点测速：选点测速：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点。速运动状态的点。(2)橡皮筋的选择：橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单橡皮筋规格相同。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。位即可，不必计算出具体数值。5创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破误差分析误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、
3、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功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与橡皮与橡皮筋的条数不成正比。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。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。利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。6创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破命题角度命题角度【例【例1】某学习小组做探究某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图的实验，图1中中小车是在小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这
4、时橡皮筋对小车做的功记为条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用。当用2条、条、3条条完全相同的橡皮筋并在一起进行第完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。由打点计时器所打的纸带测出。教材原型实验教材原型实验实验原理与基本操作实验原理与基本操作7创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图图1(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、_(填
5、测量工具填测量工具)和和_(选填选填“交流交流”或或“直流直流”)电源。电源。8创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是则下面操作正确的是()A.放开小车，能够自由下滑即可放开小车，能够自由下滑即可B.放开小车，能够匀速下滑即可放开小车，能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可9创新设计创新设计实验基础梳理实验
6、热点突破(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是 ()A.橡皮筋处于原长状态橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线小车已过两个铁钉的连线10创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了
7、测量小车获得的速度，应选用图速度，应选用图2中纸带的中纸带的_部分进行测量。部分进行测量。图图211创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)为测量小车获得的速度，必须用刻度尺来测量纸带上点和点之间的距离；打为测量小车获得的速度，必须用刻度尺来测量纸带上点和点之间的距离；打点计时器必须使用交流电源。点计时器必须使用交流电源。(2)平衡摩擦力时，也要平衡纸带与限位孔之间的摩擦力。根据平衡状态的特点，小车平衡摩擦力时，也要平衡纸带与限位孔之间的摩擦力。根据平衡状态的特点，小车做匀速运动时即平衡了摩擦力。做匀速运动时即平衡了摩擦力。(3)若木板水平放置，则未平衡摩擦力。小车速度最大时，也
8、就是加速度为零的时刻，若木板水平放置，则未平衡摩擦力。小车速度最大时，也就是加速度为零的时刻，即橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的摩擦力的时刻，此时橡皮筋处于伸长状态，小即橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的摩擦力的时刻，此时橡皮筋处于伸长状态，小车还未到两个铁钉的连线处，车还未到两个铁钉的连线处，B正确。正确。(4)应该选用纸带上小车做匀速运动的部分进行测量，此时小车的速度最大，即应该选用纸带上小车做匀速运动的部分进行测量，此时小车的速度最大，即GK部部分。分。答案答案(1)刻度尺交流刻度尺交流(2)D(3)B(4)GK12创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练1 某实验小组用如
9、图某实验小组用如图3所示的实验装置和实验器材做所示的实验装置和实验器材做“探究做功与物体速探究做功与物体速度变化的关系度变化的关系”实验。在实验中，该小组同学把沙和沙桶的总重力当做小车受到实验。在实验中，该小组同学把沙和沙桶的总重力当做小车受到的合外力。的合外力。图图313创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面的做法必要的是为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面的做法必要的是_(填选项前的字母填选项前的字母)。A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B.实验操作时要先释放小车，后接通电源实验操作时
10、要先释放小车，后接通电源C.在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好D.在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有_。14创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(3)图图4为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为化的关系。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为，重
11、力加速度为g。图中已经标明了。图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为要测量的物理量，另外，小车的质量为M，沙和沙桶的总质量为，沙和沙桶的总质量为m。请你把要探。请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来：究的结果用题中给出的字母表达出来：_。图图415创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是细实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是细线的拉力，故线的拉力，故A正确；实验操作时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小正确；实验操作时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快
12、，可能打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故车运动较快，可能打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故B错误；在利用纸错误；在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近则测量误差越大，故带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近则测量误差越大，故C错误；在实验错误；在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得沙和沙桶的总重过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，这样才能使得沙和沙桶的总重力近似等于细线对小车的拉力，故力近似等于细线对小车的拉力，故D正确。正确。(2)本题的实验原理是验证沙桶和沙的总重力做的功等于小车动能的增加量，所以要本题的实验原理是验证沙桶
13、和沙的总重力做的功等于小车动能的增加量，所以要测沙和沙桶的总质量、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需测沙和沙桶的总质量、小车的质量，还要测纸带上各点的距离来求速度，所以所需的器材还应有天平和刻度尺。的器材还应有天平和刻度尺。16创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破17创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例【例2】(2019江苏卷，江苏卷，10)某兴趣小组用如图某兴趣小组用如图5所示的装置验证动能定理。所示的装置验证动能定理。命题角度命题角度数据处理及误差分析数据处理及误差分析图图5(1)有两种工作频率均为有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：的打点计时
14、器供实验选用：A.电磁打点计时器电磁打点计时器B.电火花打点计时器电火花打点计时器18创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_(选填选填“A”或或“B”)。(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量。同学甲认为此时摩擦力的
15、影响已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动。看法正确的同学是_(选填选填“甲甲”或或“乙乙”)。19创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源，松开小车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图车，小车运动。纸带被打出一系列点，其中的一段如图6所示。图中纸带按实际所示。图中纸带按实际尺寸画出，纸带上尺寸画出，纸带上A点的速度点的速度vA_m/s。图图620创新设计创新设
16、计实验基础梳理实验热点突破21创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)电磁打点计时器打点计时时振针与纸带之间的摩擦较大；电火花打点电磁打点计时器打点计时时振针与纸带之间的摩擦较大；电火花打点计时器是电磁脉冲产生的电火花在纸带上打点，纸带所受阻力较小，故选计时器是电磁脉冲产生的电火花在纸带上打点，纸带所受阻力较小，故选B项。项。(2)由于刚开始运动，拉力克服最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦由于刚开始运动，拉力克服最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故平衡摩擦力的两种说法中，乙同学正确。力，故平衡摩擦力的两种说法中，乙同学正确。(3)取与取与A点相邻的两点。点相邻
17、的两点。用毫米刻度尺测出两点之间的距离，如图所示。用毫米刻度尺测出两点之间的距离，如图所示。22创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破用平均速度表示用平均速度表示A点的瞬时速度，点的瞬时速度，答案答案(1)B(2)乙乙(3)0.31(0.300.33都算对都算对)(4)远大于远大于23创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练2 某实验小组采用如图某实验小组采用如图7甲所示的装置探究功与速度变化的关系。小车在甲所示的装置探究功与速度变化的关系。小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50 Hz。图图724
18、创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破25创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(4)改变橡皮筋的根数，若实验中的所有操作和数据处理均无错误，则绘出的改变橡皮筋的根数，若实验中的所有操作和数据处理均无错误，则绘出的图线图线(图中图中v2v20，将一根橡皮筋对小车做的功记为，将一根橡皮筋对小车做的功记为1)应为过原点的一条应为过原点的一条直线，但根据实验结果得到的图线如图直线，但根据实验结果得到的图线如图8所示，造成这一偏差的原因是所示，造成这一偏差的原因是_。图图826创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)小车是向右边弹出，平衡摩擦力时应该将左端垫高使重力沿斜面向下小车是向
19、右边弹出，平衡摩擦力时应该将左端垫高使重力沿斜面向下的分力与沿斜面向上的摩擦力平衡。的分力与沿斜面向上的摩擦力平衡。(3)图丙中图线的形状与函数图丙中图线的形状与函数yxn(n2，3，4，)的图象吻合，故选项的图象吻合，故选项C、D正正确。确。(4)从图象截距可看出合外力不做功时，物体仍然会有速度，这表明平衡摩擦力从图象截距可看出合外力不做功时，物体仍然会有速度，这表明平衡摩擦力过度。过度。答案答案(1)左左(2)2(3)CD(4)平衡摩擦力过度平衡摩擦力过度27创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验拓展创新实验拓展创新命题角度命题角度【例【例3】某学习小组用图某学习小组用图9甲所示的实
20、验装置探究甲所示的实验装置探究“动能定理动能定理”。他们在气垫导。他们在气垫导轨上安装了一个光电门轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止处由静止释放。释放。实验装置的创新实验装置的创新利用传感器、光电门和气垫导轨利用传感器、光电门和气垫导轨28创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图图9(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则，如图乙所示，则d_
21、mm。(2)下列实验要求中不必要的一项是下列实验要求中不必要的一项是_(请填写选项前对应的字母请填写选项前对应的字母)。A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B.应使应使A位置与光电门间的距离适当大些位置与光电门间的距离适当大些C.应将气垫导轨调至水平应将气垫导轨调至水平D.应使细线与气垫导轨平行应使细线与气垫导轨平行29创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破30创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)由题图知由题图知d2 mm60.05 mm2.30 mm。(2)拉力是直接通过力传感器测量的，故拉力是直接通过力传感器测量的，故A不
22、必要；应使不必要；应使A位置与光电门的距离适位置与光电门的距离适当大些，有利于减小误差，故当大些，有利于减小误差，故B是必要的；应将气垫导轨调节水平，保持细线与是必要的；应将气垫导轨调节水平，保持细线与气垫导轨平行，这样拉力才等于合力，故气垫导轨平行，这样拉力才等于合力，故C、D是必要的。是必要的。答案答案(1)2.30(2)A(3)C31创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例【例4】为了为了“探究动能变化与合外力做功的关系探究动能变化与合外力做功的关系”，某同学设计了如下实验，某同学设计了如下实验方案：方案：第一步：把长木板附有滑轮的一端垫起，把质量为第一步：把长木板附有滑轮的一端垫起
23、，把质量为M的滑块通过细绳与质量为的滑块通过细绳与质量为m的带夹子的重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整的带夹子的重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图10甲所示。甲所示。第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，
24、使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸带如图丙所示。带如图丙所示。命题角度命题角度实验方案的改进与创新实验方案的改进与创新32创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图图10请回答下列问题：请回答下列问题：(1)已知已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为相邻计数点间的时间间隔为t，O点为打点计时点为打点计时器打下的第一点，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打器打下的第一点，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B点时滑块运动的点时滑块运动的速度速度vB_。33创新设计创新设计实验基础梳理实
25、验热点突破(2)已知重锤质量为已知重锤质量为m，当地的重力加速度为，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的功还必须测出这一过程滑块_(写出物理量名称及符号，只写一个物理写出物理量名称及符号，只写一个物理量量)，合外力对滑块做功的表达式，合外力对滑块做功的表达式W合合_。(3)算出滑块运动算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功段合外力对滑块所做的功W以及在以及在A、B、C、D、E各点的速度各点的速度v，以，以v2为纵轴、为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出为横轴建立直角坐标系，描点作出v2W图象，可
26、知该图象是一条图象，可知该图象是一条_，根据图象还可求得，根据图象还可求得_。34创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)由题知撤去重锤后，滑块下滑时受到的合力等于重锤的重力，只要知道滑块由题知撤去重锤后，滑块下滑时受到的合力等于重锤的重力，只要知道滑块下滑的位移下滑的位移x就可求得合力所做的功就可求得合力所做的功Wmgx。35创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破拓展训练拓展训练3 某同学为验证某同学为验证“动能定理动能定理”设计了如图设计了如图11甲所示的实验装置：用一个电甲所示的实验装置：用一个电磁铁吸住一个小钢球；当将电磁铁断电后，小钢球由静止开始向下加速运动；小磁铁吸住一个小
27、钢球；当将电磁铁断电后，小钢球由静止开始向下加速运动；小钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所用的时间t，用游标卡尺，用游标卡尺测出小钢球的直径测出小钢球的直径d，用直尺测量出小钢球由静止开始下降至光电门时的高度，用直尺测量出小钢球由静止开始下降至光电门时的高度h，当地的重力加速度为当地的重力加速度为g，那么，那么图图1136创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(1)测量小钢球的直径结果如图乙所示，则小钢球的直径测量小钢球的直径结果如图乙所示，则小钢球的直径d_cm。(2)忽 略 空 气 阻 力 的 影 响，该 同 学
28、验 证忽 略 空 气 阻 力 的 影 响，该 同 学 验 证“动 能 定 理动 能 定 理”的 表 达 式 为的 表 达 式 为_(用题中字母表示用题中字母表示)。(3)如果用这套装置验证机械能守恒定律，下面的做法能提高实验精度的是如果用这套装置验证机械能守恒定律，下面的做法能提高实验精度的是_。A.在保证其他条件不变的情况下，减小小球的直径在保证其他条件不变的情况下，减小小球的直径B.在保证其他条件不变的情况下，增大小球的直径在保证其他条件不变的情况下，增大小球的直径C.在保证其他条件不变的情况下，增大小球的质量在保证其他条件不变的情况下，增大小球的质量D.在保证其他条件不变的情况下，减小小球的质量在保证其他条件不变的情况下，减小小球的质量37创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)由题图游标卡尺可知，其示数为由题图游标卡尺可知，其示数为13 mm130.02 mm13.26 mm1.326 cm。38创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破39本节内容结束
