动能定理：实验及答案

1、实验：“探究外力做功与物体动能改变的关系IVn情景1 一自由落体情景下（恒力做功）1. 某探究学习小组的同学欲“探究外力做功与物体动能改变的关系"其研究对象的运动情景和实验的装置如图所示。另外还配有供打点计时器所用的学生电源一台（交、直流6V输岀），导线若干。（1） 若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，贝U :还需要补充的实验器材是.（2） 经过正确的操作后，科学地挑选了如下一条纸带，已知相邻两个点之间的时间间隔为T,从A点到B、C、D、E、F点的距 离依次为Si、S2, S3、S4、S5,则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，重锤的重力所做的功W=；再采用求平均速度的方

2、法求岀打点计时器打B、E两点时，重锤的速度 =, v e=,再根据动能的计算式 0 =-Amv2计算岀B、E两点间的动能增量 £ *=（结果用题中已知物理量的字母表示）。若在误差范围内：=,则可探知“物体在做自由落体运动中外力（重力）做功等于物体动能的变化”ABCDEF? ? ? ? ?0?S2 *S3S4S5情景2 “利用带滑轮的斜面小车”（恒力做功）1，某实验小组利用拉力传感器和打点计时器探究“动能定理”，如图 8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，在小车的后面连接纸带，通过打点计时器记录小车的运

3、动情况，小车中可以放置磋码。请把下面的实验步骤补充完整。钩码实验主要步骤如下 测量、底码和拉力传感器的总质量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，将纸带连接小车并通过打点计时器，正确连接所需电路。 将小车停在C点，在释放小车（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点，记录细线拉力。 在小车中增加磋码，或减少祛码，重复的操作。 处理数据。实验结果发现小车动能的增加量AE*总是明显小于拉力 F做的功 W,你认为其主要原因应该是上述实验步骤中缺少的步骤是O答案：小车之前平衡摩擦力2. 乙同学采用如图甲所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验。a）

4、按图3把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车做匀速直线运动；b） 把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重，接通电源，放开小车，电火花计时器在 被小 车带动的纸带上打下一系列点。从某点A开始，此后在纸带上每隔 4个点取一个计数点，依 次标为B、C、Dc）测量岀3、C、。、.各点与A点的距离，分别记 为 X1、*2、*3、.;0用配重受到的重力分别乘以XI、X2、X3 ，得到配重重力所做的功珀、明、必、 ；（重力加速度 g=9.80m/s2）e） 求岀B、C D .各点的速度大小，分别记为vi、V2、“3、.，再求岀它们的平方理气2 2V2 > V3、f） 用纵坐标表

5、示速度的平方便，横坐标表示配重重力所做的功作岀"2 W图象，并在 图象中描岀邙阳V, 2）坐标点，再连成图线；（以下计算保留到小数点后两位）图4(1)在步骤d中，该冋学测得 X4=40.00cm,则配重重力所做的功J；该同学得到的一 W图象如图4所示。通过图象可知，打A点时对应小车的速度处m/s :小车的质量 kgo答案:(1) 0.39 (3 分(2) 0.50 (0.45-0.55) (3 分(3) 0.30 (0.29-0.31)(3分）o2/(m2 - s'2)Mg2川;订|昭口着:st*I阳期打III雕"180 0J 0.2 030.40 50.63. 为

6、了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：A, 第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为肱的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后面连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图甲所示B. 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，使其穿过打点计时器，如图乙所示，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动 .1严匚一仃心il肘器1图1试回答下列问题：已知。、A、B C、D E F相邻计数的时间间隔为T,根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块

7、速度、=,打点计时器打B点时滑块速度* =已知重锤质量当地的重加速度g,若已测岀滑块沿斜面下滑的位移为X,则这一过程中，合外力对滑块做的功的表达式电.=测岀滑块在 OA、OB 0C > OD 0E段合外力对滑块所做的功，及、VB、VcVdVe，然后以W为纵轴，以皆为横轴建坐标系，描点作岀 W-V2图 象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为则滑块质量M =(2) mgx (3) 2k答案：（1） XyQ （私x*4. 在用图甲装置进行“探究恒力做功与滑块动能变化的关系”实验中，某同学设计了如下 实验步骤：M的滑块上系上细绳，细绳的块后,a. 用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起

8、，在质量为 另一端通过有光滑转轴的定滑轮挂上钩码；b. 反复移动垫块的位置，调整长木板的倾角。，直至轻推滑滑块沿长木板向下做匀速直线运动;c. 取下细绳和钩码，同时记录钩码的质量 m ；d. 保持长木板的倾角不变；启动打点计时器，让滑块沿长木 板向下做匀加速直线运动，到达底端时关闭电源；e. 取下纸带进行分析，计算恒力做的功与滑块动能的变化, 探寻它们间的关系.回答下列问题：（重力加速度为g,结果用已知和测量的物理量字母表示）（1）滑块在匀加速下滑过程中，所受的合力大小=；f在纸带上从某（2）实验中，得到的纸带如图乙所示，已知打点计时器的工作频率为，一点0开始每隔一个点选取一个计数点，分别标有

9、。、A、B、C、D、E、F、G,测得相邻计数点间的距离如图所示 打点计时器打下 A点时滑块的速度 VA=; 选取纸带上 AF两点进行研究，则从 A到F,滑块动舵的增加量；合力F做的功WF=-若在误差允许范围内 AEk=WF，则可初步确定恒力做的功等于滑块动能的变化.答案:叫r加七A-扣笠与2野情景3 “变力做功情景下”1. 在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，某实验研究小组的实验装置如图甲所示。木块从A点静止释放后，在 1根弹簧作用下弹岀，沿足够长的木板运动到B|点停下，0点 为弹簧原长时所处的位置，测得 OBi的距离为Li，并记录此过程中弹簧对木块做的功为Wo用完全相同的弹簧2根、3根

10、并列在一起进行第 2次、第3次实验，每次实 验木块均从A点释放，木块分别运动到B?、B3停下，测得 OB2、OB3的距离分 别为3、La 作岀弹簧对木块做功 W与木块停下的位置距 O点的距离L的图象如图乙 所示。(1) 根据图线分析，弹簧对木块做功W与木块在。点的速度 Vo之间的关系(2) W 一乙图线不通过原点的原因是(3) 弹簧被压缩的长度乙 OA为答案：由动能定理知 L” vl ,由图线知W与L成线性变化，因此 W与V :也应成线性关系(2)未计木块通过 AO段时，摩擦力对木块所做的功。(3) 3cm2. 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，实验装置如图所师，实验主要过程如下：(1) 设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、;(2) 分析打点计时器打岀的纸带，求岀小车的速度V、V2> V3、；(3) 作岀W-v草图；(4) 分析 W-v图像。如果 W-v图像是一条直线，表明8V;如果不是直线，可考虑是否存在W-V?等关系。以下关于该试验的说法中有一项不本硕，它是。本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、30、o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条橡皮筋进行是实验时，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