范文一:探究物体动能大小与哪些因素有关的实验问题及其答案
探究物体动能大小与哪些因素有关的实验问题及其答案
1. 为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验.
(1)图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B 处由静止自由释放,然后分别撞击到放在水平面上的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景.据此你能得到的结论是____.
(2)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A 、B 由静止自由释放,让后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景.据此你能得出结论是____.
(3)实验后,同学们联想到在交通故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,进一步想知道,在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大,于是利用上述器材进
(a (b )分析表格中对应的数据可知:__对物体的动能影响更大,即当发生交通事故时,由此造成的危害更严重.
解析:(1)图甲,两小球滚下高度相同,速度相同,两小球的质量不同,探究的是动能与质量的关系,得出的结论是,速度相同时,物体的质量越大,动能越大;(2)图乙两小球的质量相等,滚下的高度不同,探究的是动能与速度的关系;图乙中两小球的质量相同,滚下的高度越大,到达水平面的速度越大,将木块推得越远,得出的结论是:质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大;(3)a 、研究超载隐患时,应控制小球下滑的高度相同而质量不同,由表中实验数据可知,应选择甲图所示实验进行比较;b 、由表中实验数据可知,在同等条件下超速带来的安全隐患更大一些
答案:(1)速度相同时,物体的质量越大,动能越大;(2)质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大;(3)(a )1、3 (b )速度
点评:考点是影响物体动能大小的因素。了解控制变量法的含义,分析表格数据,总结规律是探究问题的一种重要能力。
范文二:探究物体的动能大小决定因素的实验改进lec
探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验改进
刘二春
本课题的实验选自人教版2012年10月第1版初中物理八年级下册第67页第3节“动能与势能”中的实验——探究物体的动能跟哪些因素有关。
一、该实验在教材中所处的地位和作用
1、地位:能量是客观存在的,却又看不见摸不着,但它可以通过对外做功的过程来表现,而学习认识动能则是接触到具体能量形式的开端。“良好的开端是成功的一半”,成功地完成好探究动能大小决定因素的实验,会对认识动能起到关键的作用以及对本节后面的重力势能和弹性势能的学习作下很好的铺垫,还将会对第4节“机械能及其转化”的学习埋下伏笔。
2、作用:
(1)对具体认识功和能关系有较好的帮助,通过实验的观察就会知道功和能既有区别又有联系。
(2)通过实验的观察和分析能较好的理解动能大小决定于物体的质量和速度。
(3)让学生经历探究的全过程,熟悉探究的方法和技能,激发学生学习物理的兴趣。
(4)由实验得出结论,客观具体,学生容易接受,减轻了教师的教学负担。
二、教材中实验原型及不足之处
1、实验原型:
(1)原理图,如下图:
(2)原理:钢球A从斜面滚下获得动能→→→→撞击木块B做功→→→→比较做功的大小。
2、不足之处:
(1)撞击钢球方向性较差,容易滚出预定轨迹,出现撞偏甚至撞不着木块,实验失误的机率较大。
(2)撞击钢球一旦撞偏木块,木块的运动轨迹也会发生改变,出现打旋或偏离轨道,而导致实验失误。
(3)木块与水平接触面的阻力较大,而撞击钢球的质量太小,造成木块滑行的距离太短,从而看不出效果或效果不明显。
(4)未设置对照实验,需要通过记录数据进行比较,直观性不强。
三、实验创新及改进之处
1、实验创新
(1)设置了对照实验,直观比较,直接得出结论。
(2)改进实验细节,减少实验失误及误差。
(3)增加实验过程和结果的可观察性方面的创新。
2、改进之处
(1)将球改为圆柱体,撞击方向准确。
(2)木块改为小车,减少阻力,增大运动的距离,便于比较。
(3)降低斜面坡度,确保斜面与水平木板连接处缝隙小,确保小车不冲出水平木板。
(4)实验步骤分两步,质量不同的圆柱体从同一高度滚下,质量相同的圆柱体从不同的高度滚下。
四、实验器材准备
自制斜面,小车2个,圆柱体(用钩码替代)3个(其中两个质量相同),挡板2块,增压方块2个(根据实验需要可选)。
五、实验原理及装置说明
1、实验原理:
圆柱体从斜面滚下获得动能,然后去碰撞停在水平面的小车,比较小车撞击后运动的距离,来说明圆柱体动能的大小。
2、实验方法:控制变量法、转换法、比较法。
3、实验装置,如下图:
图1、不同质量,同一高度 图2、相同质量,不同高度
4、装置说明
(1)、在探究质量因素时,圆柱体的质量差别不能太小。
(2)、由于金属圆柱体没有预定轨道和受斜面平整度的影响,斜面的高度若太高,就会导致圆柱体运动方向的改变。
(3)、圆柱体的位置注意要与小车对应好,否则圆柱体就不会与小车正碰,导致实验失误。
六、实验操作过程
1、演示一,让质量不同的圆柱体从同一高度滚下,撞击停在同一直线上的两个小车,观察比较小车被撞击的距离,说明动能的大小与物体的质量有关,速度相同时,质量越大动能越大。
2、演示二,让质量相同的圆柱体从不同的高度滚下,撞击停在同一直线上的小车,观察比较小车被撞的距离,说明动能的大小与物体的速度有关,当质量相同时,速度越大动能越大。
七、创新后的实验效果
对照实验同时演示,现象明显,直观性强,直接比较得出结论,降低学习的难度,减轻了学习的负担。
八、自我评价
1、设置了对照实验,更有利于学生理解物体的动能大小与质量和速度的关系。对于综合分析能力还不是很强的学生来说,对照实验同时演示,效果会很好。
2、可操作性强,便于教师教学,缩短了实验时间,降低了教学难度。
3、师生合作学习的难度降低了,提高了课堂学习效率。
范文三:探究动能大小的因素
图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,打到同一个木块上。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下,在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题:
(1)设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与 的关系;设计乙实验的目的是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受 的关系。
(2)甲实验是通过木块被推动 的大小,说明钢球对木块做功的多少,从而判断钢球动能的大小;乙试验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近,推理得出:在理想情况下,运动的物体如果 ,将永远作匀速直线运动。 (3)两个实验都涉及到同一种物理方法,叫 。
计算题
1.质量为500g的金属块,温度从100℃降低到20℃共放出了3.52×104J的热量,求金属块的比热容。
2.某中学锅炉房每天要将3t水从20℃加热到100℃。问: (1) 这些水要吸收热量为多少?
(2)“西气东输”实现后,可用天然气作为燃料来烧水,设天然气完全燃烧释放热量的75%被水吸收,学校每天因烧水要消耗天然气的体积是多少m3?(天然气的热值q=8.4×107J/m3。气体完全燃烧放出热量的公式是Q=qV,式中V表示气体燃烧的体积)
3.量为2kg,温度为15℃的水,当吸收了1.68×105J的热量后,温度升高到多少摄氏度[c水=4.2×103J/(kg·℃)]?
4.有一种太阳能、电能两用热水器,它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为1.25m2,能将接收的太阳能的40%转化为水的内能。该电热水器铭牌见下表:
(1)晴天时,用太阳能加热,每年6月份,梅州地区向着阳光的地方平均每1m2的面积在1h内得到的太阳能为4.2×106J,如果每天接收太阳能的时间以10h计算,可以将125kg、初温为30℃的水加热到多少摄氏度?[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
(1) 如果遇到雨天用电加热,热水器在额定电压下工作时,将上述同样质量、初温的水加
热到同样的温度需多长时间?(假定所消耗的电能全部转化为水的内能)
5.将质量为0.2千克的牛奶加热,牛奶的温度升高了20℃。求:牛奶吸收的热量Q吸。[c
牛奶
=2.5×103焦/(千克·℃)]
6.小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器,加满水后,经过4h阳光的照射,水温由原来的20℃升高到了40℃. 问:在这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由效率
为20%的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧多少千克焦炭?[水的比热容c水=4.2×103J/(kg.℃)、焦炭的热值q=3.0×107J/kg]
7.一支水银温度计中装有2g水银,要使温度计的读数由25℃上升到45℃, (1)水银需要吸收多少热量?[水银的比热容是140J/(Kg·℃)] (2)若水银面在4s内上升了3cm,求水银面上升的平均速度.
9.一太阳能热水器装水80kg,集热管每分钟吸收太阳能约为7×104J,不计热量损失,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。则该热水器每小时能使水温升高多少摄氏度?
10.某温室为了保持一定的温度,每小时大约需要得到12.6×106J的热量.若进入室内散热器的水温是77℃,流出散热器的水温是57℃,那么每分钟需要供给散热器多少77℃的水?[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
13.有一款太阳能热水器,铭牌上的部分参数如右表所示. 将它安装在阳光充足的水平台面上,并送满水.
(1)若它的底部支架与水平台面的接触面积为0.3m2,求它对台面的压力和压强. (取g=10N/kg)
(2) 泰州地区(晴天)平均每平方米的面积上,每小时接收的太阳能约为2.8×106J. 若该热
水器接受太阳能的有效面积为1.5m2,每天日照时间按8h计算,则它一天中接收的太阳能(E)约为多少?若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收,则可使水温升高多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3) 若该热水器一天中接收的太阳能,由燃烧煤气(热值
q=4.2×107J/kg)来获得,则需要完全燃烧多少千克煤气?
(4) 请你:①从能源和可持续发展的角度,说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由;②说
出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难(可从自然因素或技术因素等方面思考).
14.某汽车在一次行驶过程中消耗了5kg汽油,已知汽油的热值为4.6×107J/kg。(1)求这
些汽油完全燃烧放出的热量?(2)若水箱中4kg的冷却水,温度升高50℃,水至少要吸收多少热量?[c水= 4.2×103J/(kg·℃)]
15.小红同学家的一台太阳能热水器安装在楼顶上,热水器的水箱离地面高12m。现需要将初温为10℃、体积为80L的水加热到60℃,g取10N/kg,c水=4.2×103J/(kg ·℃),则:(1)80L水的质量是多少?这些水需要吸收多少热量?(2)把这些水从地面输送到热水器的水箱中,至少需对水做多少功?(3)太阳能热水器是将太阳能转化为内能的装置。请说出太阳能有什么优点(说出一个即可)。
范文四:DIS专用实验十物体动能的大小
实验十 物体动能的大小
实验器材
朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、DISLab力学轨道、轨道小车、挡光片、配重片、摩擦块、计算机。
实验装置
如图10-1。
图10-1 动能大小的比较实验装置图
实验操作
1.将轨道调平,把挡光片固定在轨道小车上。测量出小车(连同挡光片)的质量m及挡光片的宽度Δs。
2.将光电门传感器固定在轨道上,连接到数据采集器的第一通道。
3.遵照以下原则放置摩擦块:当挡光片的后沿刚挡光刚通过光电门传感器(透光孔)时,摩擦块即与滑块相碰。
4.点击教材专用软件主界面上的实验条目“动能大小的比较”,打开该软件(图10-2)。
5.将小车(连同挡光片)的质量m及挡光片的宽度Δs填入软件窗口下方对应的表格中。
6.点击“开始记录”,推动小车沿轨道运动。当小车经过光电门传感器时,即测得小车的速度。与此同时,滑块推动摩擦块运动。
7.摩擦块停止运动后,测量出摩擦块的位移s,将数据填入软件窗口下方对应的表格中。
8.改变小车的质量(增加配重片)或运动速度(改变外力),重复实验,得到多组数据,如图10-3。
9.点击“选择s与m、v的关系”窗口,弹出的下拉菜单中包含s与m、v的八个关系式。任选其一,点击“绘图”,即得出位移s与该关系式对应的数据点分布图。图10-4~图10-6分别为选择不同的关系式得到的数据点分布图。 图10-3 改变滑块质量或速度得到数据
图10-4 选定“S~m×v” 22图10-5 选定“S~m×v”
10.观察和比较上述数据点分布图的特征,可见只有选择了“mv2”之后,对应的数据点才具有明显的线性特征(图10-6)。说明动能大小与m、v的关系可表达为“E∝mv2”。
11.讨论本次实验应用的方法,归纳“数据-图线(数据点分布图)”之间的关系及形成上述推断的依据。 图10-6 选定“S~m×v” 2
实验说明
物体的动能作为一个复合量,是不能被直接测量的。但由于动能的大小与物体的质量m及速度v有关,所以物体动能的大小可以用对外所做的功的多少来度量。测量本实验中物体(图10-1中的滑块)推动摩擦块移动的距离s,可以得到物体克服摩擦力所做的功,进而度量出物体的动能(如果摩擦力不变,克服摩擦力所做的功与推动滑块移动的距离成正比)。这种“等效替代”的研究方法,在物理学领域被广泛应用。掌握这种研究方法,是对学生思维能力的一大提升。
DISLab基础型教材专用软件所设置的“动能大小的比较”实验中没有提供现成的公式,而是提供了若干公式选项,诸如“mv”、“m2v2”、“m2v”等,让学生围绕怎样才能描述动能的大小这样一个“目的”去选择一个公式,从而构造了一种纯粹的探究环境。与为数甚多的验证性实验相比,该实验虽然有可能给学生带来一定程度的困难,但也并非没有规律可循。“动能大小与克服摩擦力所做的功成正比”便是最重要的研究突破口。
首先,要理解“正比”的概念,从而掌握正比关系的图像特征,即数据点呈线性排列,且该直线是过原点的(速度为零的时候,动能肯定为零)。
其次,要理解该实验中坐标系的设定。以往描绘实验图线的时候,一般将纵坐标设置为物理量值,将横坐标设为时间t。所以学生们对“物理量-时间”图线是较为熟悉的。但本实验中,纵坐标为摩擦块移动的距离s,而横坐标却并非时间,也非一个单一的物理量,而是一个由公式计算得出的复合量。决定该复合量的公式由软件界面(图10-3)中的下拉菜单提供了八个选项(事实上有无限多种可能的组合),本身并不确定。
最为关键的,是要观察由八个选项决定的数据点排列结果,选择其中最接近线性的数据点排列方式,由此倒推出表述动能大小的关系式。
图10-4、图10-5均为选定其中一个公式后所获得的数据点的排列结果。观察可见,上述排列均不具备线性特征。只有当选择“mv2”时,才获得了如图10-6所示的数据点排列结果,因此可推断出动能大小与m、v的关系式为“E=kmv2”(其中k为系数)。
得出实验结论后,还可以引导学生进一步审视被排除的公式选项。其中“m+v”、“m2+v2”等公式选项违背了“不同物理量不能相加减”这一基本原则,不具备物理意义,应该被首先排除。
“动能大小的比较”实验所导入的研究方法,既包含《上海市中学物理课程标准》
所要
求的“分析、综合、推理、判断等逻辑思维方法”,同时也涉及“直觉、假说和反馈控制等方法”,并且通过促进学生的“猜想和建模”,使之具备了“初步运用归纳演绎方法和数学方法”解决物理问题的能力,是改变学生学习方式的典型案例。
范文五:实验十物体动能的大小
实验十 物体动能的大小 实验器材
朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、DISLab力学轨道、轨道小车、挡光片、配重片、摩擦块、计算机。
实验装置
如图10-1。
图10-1 动能大小的比较实验装置图
实验操作
1(将轨道调平,把挡光片固定在轨道小车上。测量出小车(连同挡光片)的质量m及挡光片的宽度Δs。
(将光电门传感器固定在轨道上,连接到数据采集器的第一通道。 2
3(遵照以下原则放置摩擦块:当挡光片的后沿刚挡光刚通过光电门传感器(透光孔)时,摩擦块即与滑块相碰。
4(点击教材专用软件主界面上的实验条目“动能大小的比较”,打开该软件(图10-2)。
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选择s与m、
v的关系式,
以确定横坐
标,从而确
定基于实验
数据的计算
结果对应的
数据点在坐
标系内的排
列方式 图10-2 动能大小的比较实验界面图
5(将小车(连同挡光片)的质量m及挡光片的宽度Δs填入软件窗口下方对应的表格中。
6(点击“开始记录”,推动小车沿轨道运动。当小车经过光电门传感器时,即测得小车的速度。与此同时,滑块推动摩擦块运动。
7(摩擦块停止运动后,测量出摩擦块的位移s,将数据填入软件窗口下方对应的表格中。
8(改变小车的质量(增加配重片)或运动速度(改变外力),重复实验,得到多组数据,如图10-3。
图10-3 改变滑块质量或速度得到数据
9(点击“选择s与m、v的关系”窗口,弹出的下拉菜单中包含s与m、v的八个关系式。任选其一,点击“绘图”,即得出位移s与该关系式对应的数据点分布图。图10-4,图10-6分别为选择不同的关系式得到的数据点分布图。
22图10-5 选定“S~m×v” 图10-4 选定“S~m×v”
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2图10-6 选定“S~m×v”
210(观察和比较上述数据点分布图的特征,可见只有选择了“mv”之后,对应的数据点
2才具有明显的线性特征(图10-6)。说明动能大小与m、v的关系可表达为“E?mv”。
11(讨论本次实验应用的方法,归纳“数据-图线(数据点分布图)”之间的关系及形成上述推断的依据。
实验说明
物体的动能作为一个复合量,是不能被直接测量的。但由于动能的大小与物体的质量m及速度v有关,所以物体动能的大小可以用对外所做的功的多少来度量。测量本实验中物体(图10-1中的滑块)推动摩擦块移动的距离s,可以得到物体克服摩擦力所做的功,进而度量出物体的动能(如果摩擦力不变,克服摩擦力所做的功与推动滑块移动的距离成正比)。这种“等效替代”的研究方法,在物理学领域被广泛应用。掌握这种研究方法,是对学生思维能力的一大提升。
DISLab基础型教材专用软件所设置的“动能大小的比较”实验中没有提供现成的公式,
222而是提供了若干公式选项,诸如“mv”、“mv”、“mv”等,让学生围绕怎样才能描述动能的大小这样一个“目的”去选择一个公式,从而构造了一种纯粹的探究环境。与为数甚多的验证性实验相比,该实验虽然有可能给学生带来一定程度的困难,但也并非没有规律可循。“动能大小与克服摩擦力所做的功成正比”便是最重要的研究突破口。
首先,要理解“正比”的概念,从而掌握正比关系的图像特征,即数据点呈线性排列,且该直线是过原点的(速度为零的时候,动能肯定为零)。
其次,要理解该实验中坐标系的设定。以往描绘实验图线的时候,一般将纵坐标设置为物理量值,将横坐标设为时间t。所以学生们对“物理量-时间”图线是较为熟悉的。但本实验中,纵坐标为摩擦块移动的距离s,而横坐标却并非时间,也非一个单一的物理量,而是一个由公式计算得出的复合量。决定该复合量的公式由软件界面(图10-3)中的下拉菜单提供了八个选项(事实上有无限多种可能的组合),本身并不确定。
最为关键的,是要观察由八个选项决定的数据点排列结果,选择其中最接近线性的数据点排列方式,由此倒推出表述动能大小的关系式。
图10-4、图10-5均为选定其中一个公式后所获得的数据点的排列结果。观察可见,上
2述排列均不具备线性特征。只有当选择“mv”时,才获得了如图10-6所示的数据点排列结
2果,因此可推断出动能大小与m、v的关系式为“E,kmv”(其中k为系数)。
22得出实验结论后,还可以引导学生进一步审视被排除的公式选项。其中“m+v”、“m+v”等公式选项违背了“不同物理量不能相加减”这一基本原则,不具备物理意义,应该被首先排除。
“动能大小的比较”实验所导入的研究方法,既包含《上海市中学物理课程标准》所要
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求的“分析、综合、推理、判断等逻辑思维方法”,同时也涉及“直觉、假说和反馈控制等方法”,并且通过促进学生的“猜想和建模”,使之具备了“初步运用归纳演绎方法和数学方法”解决物理问题的能力,是改变学生学习方式的典型案例。
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