实验：探究动能定理

1、实验:探究动能定理本课例题【例1】 如图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是( A .橡皮筋做的功可以直接测量B .通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C .橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D .把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍【例2】关于探究功与物体速度变化的关系的实验中,下列叙述正确的是( A .每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B .每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C .放小车的长木板应该尽量使其水平D .先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出【例3】 在“探究动能定理”的

2、实验中,某同学是用下面的方法和器材进行实验的:放在长木板上的小车,由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动,小车拉动固定在它上面的纸带,纸带穿过打点计时器.关于这一实验,下列说法中正确的是( A .长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力B .重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同C .利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分进行计算D .利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点比较稀疏均匀部分进行计算【例4】 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:(1设法让橡皮筋对小车做

3、的功分别为W 、2W 、3W 、;(2分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度1v 、2v 、3v 、; (3作出草图;(4分析图像。如果图像是一条直线,表明W v ;如果不是直线,可考虑是否存在W v 2、W v 3、等关系。 以下关于该实验的说法中有一项不正确,它是_。A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾

4、斜。C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带。纸带上打出的点,两端密、中间疏。出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。【例5】在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图所示的实验装置和实验器材. (1为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,可以改变木板的倾角,使重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力.简要说明你平衡摩擦力的实验判断方法(2用沙和沙桶的重力大小来表示小车受到的合外力,必须满足的条件是:(3除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有_.(4下图为实验中打出的一

5、条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究恒力做功与动能改变的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.请你用字母表示需要测量的物理量,说明其物理意义(用文字说明或在图中标明,并把探究结果的表达式写出来.规律总结1.实验思想方法:倍增法。虽为变力做功,但橡皮条做的功,随着橡皮条数目的成倍增加,功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上,库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然,恒力做功时,倍增法同样适用。2.数据处理方法:量关系图像法。作出功-速度(W-v 曲线,分析这条曲线,得出功与速度变化的定量关系。3.平衡摩擦力是采用补偿方法,让合外力就是橡皮筋的拉力。 活学活用1.在探究“

6、恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中(1某同学的实验设计方案如上图所示,该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力,实验时在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力还需要满足的条件:(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50Hz.某同学打出的一段纸带如图所示,则小车匀速运动时的速度大小为 m/s.(计算结果保留3位有效数字【难易程度】易2.某学习小组做“探究功和物体速度变化的关系”的实验,装置如图所示,图中小车是在一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2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3

7、次实验时,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由打点计时器所打的纸带测出。纸带 接电源 水平桌面 (1除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、 (填测量工具和 电源(填“交流”或“直流”;(2实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可是使木板适当倾斜来平衡摩擦力,则下面操作正确的是( A .不系橡皮筋,放开小车,能够自由下滑即可B .不系橡皮筋,放开小车,能够匀速下滑即可C .不系橡皮筋,放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D .不系橡皮筋,放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可(3关于该实验,下列说法正确的是( A .当小车速度达到最大时,橡皮筋处于原长状态,小车已过

8、两个铁钉的连线B .当小车速度达到最大时,橡皮筋处于伸长状态,小车在两个铁钉的连线处C .本实验中,并不需要计算出每根橡皮筋对小车做的功D .根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。【难易程度】中3.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:测量_和拉力传感器的总质量M

9、 1;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;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。在小车中增加砝码,或_,重复的操作。(2表1是他们测得的一组数据,其中M 是M 1与小车中砝码质量m 之和,|v 22-v 12| 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E ,F 是拉力传感器受到的拉力,W 是F 在A 、B 间所作的功。表格中E 3=_,W 3=_.(结果保留三位有效数字 表1 数据记录表拉力传感器 速度传感器L AB C 3 0.500 2.40 E 3 1.220 W 34 1.000

10、2.40 1.20 2.420 1.21 51.0002.841.422.8601.434.某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A 为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B 的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C 为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。 该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O 点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O 之间的距离,并计算出它们与O 点之间的速度平方差v 2(v 2=v 2-v 02,填入下表: 请以v 2为纵坐标,以s 为横坐标在方格纸中作出v 2s 图象.若测出小车质量为0.2kg ,结合图象可求得小车所受