实验五：探究动能定理

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1、第四讲　实验五：探究动能定理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．探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用下图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度．小车(前面带小钩)、100g～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

2、(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．一、实验步骤1．按下图组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，把木板装有打点计时器的一端用薄木块略微垫高，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．4．用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记

3、入表格.橡皮筋条数力对车做的功位移x－m时间t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)1W22W33W44W54W66W二、数据获得及分析6．实验数据处理及分析在坐标纸上画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．7．实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2.1．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

4、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．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．用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行，小车滑行过程中带动通过

5、打点计时器的纸带记录其运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不均，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：(1)适当垫高木板是为了________；(2)通过纸带求小车速度时应使用纸带的________(选填“全部”、“前面部分”或“后面部分”)(3)若实验做了n次，所用橡皮条分别为1根、2根、…、n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2、…、vn，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W－v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是________．解析：(1)平衡摩擦力：将木板放有打点

6、计时器的一端垫高，小车不连橡皮条，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动，如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明纸带的运动是匀速直线运动，小车重力沿斜面方向的分力刚好平衡了小车所受的摩擦力．(2)通过纸带求小车速度时应使用纸带的后面部分．(3)作出的W－v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是W与速度v的平方成正比．答案：(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W与速度v的平方成正比某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸

7、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50.0cm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．(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)表格是

8、他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，

9、v22－v12

10、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间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字)数据记录表次数M/kg

11、v22－v12

12、/(m/s)2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002