专题五实验五：探究动能定理

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1、实验五：探究动能定理1．实验目的：探究外力做功与物体速度变化的关系．2．实验原理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，测出力与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，可用图S5－1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v.图S5－13．实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车(前有小钩)、电源、导线、砝码、5～6条等长橡皮筋、刻度尺、长木板、铁钉等．4．实验步骤(1)按图S5－1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．(2)先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带

2、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…做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格．点间的距离s，则v＝—(其中T为打点周期)．5．实验分析(1)数据分析．①小车速度的求法：实验获得如图S5－2所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、B两sT图S5－2②实验数据记录：建立上述表格，求出v2值．③在坐标纸上分别作出W－v和W－v2图线，以1条橡皮筋做的功为单位．(2)实

3、验结论：从实验结果看出，功W与速度v的平方成正比，即W∝v2.橡皮筋条数位移s/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)(3)误差分析：①橡皮筋的粗细不一致，导致做的功与条数不成正比；②平衡摩擦力时，木板倾角过大或过小；③测量纸带上的各点之间间距时有误差；④纸带上的点没有对应小车匀速运动时刻．6．注意事项(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车的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

4、的．(3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以1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．1．为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图S5－3所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器交流电频率为50Hz)图S5－3(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_________________________________________________.(2)用n条橡皮筋做第n次实验，得到打出的纸带如图S5－4，请完成表格回答问题．图S5－4从表中数据可得出结论：___

5、_____________________________________________________________________________.次数1234橡皮筋对小车做的功W小车速度v/(m·s－1)v2/(m2·s－2)答案：(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑(2)在误差允许的范围内，橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比次数1234橡皮筋对小车做的功2W3W4W小车速度v/(m·s－1)1.001.421.732.00v2/(m2·s－2)1.002.022.994.00题型1对实验基本原理和步骤的考查【例1】(双选)在用图

6、S5－5所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()图S5－5A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车的动能解析：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，故A正确，B错误．小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕时的情形，故C正确，D错误．答案：AC1．(2010年珠海模拟)某同学为探究恒力做功与物体动能变化的关系，设计了如下实验，他的操作步骤是：A．连接好实验装置(如图S5－6所示)．图S5－6B．将质量为2

7、00g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．C．在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g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．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：(1)第一个点到第N个点的距离为40.0cm.(2)打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，则拉力对小车做的功为________J，小车动能的增量为________J.答案：0.1960