探究动能定理实验专题

1、探究动能定理实验专题实验方法一：利用重物做自由落体运动探究动能定理略具体方法：参考三维设计实验方法二：利用探究牛顿第二定律的实验装置1、实验目的：探究外力做功与物体动能变化的定量关系2、实验原理：1 实验装置如下列图，在砝码和砝码盘的质量远小于小车质量时，可认为细绳的拉力就是砝码与砝码盘的重力卩绳=6 砝码与砝码盘2 平衡长木板的摩擦力。3在砝码盘中加放砝码并释放砝码盘，木块将在砝码盘对它的拉力作用下做匀加速运动在纸带记录的物体运动的匀加速阶段，适当间隔地取两个点A、B.只要取计算一小段位移的平均速度即可确定A、B两点各自的速度 Va、Vb,在这段过程中物体运动的距离s可通过运动纸带测出，我们

2、可即算出合外力做的功W合 =F绳Sab F 绳=6砝码与砝码盘。另一方面，此过程中物体动能的变化量为皿=，1%皿 ，通过比拟W和DA Ek的值，就可以找出两者之间的关系。3、实验器材长木板一端带滑轮、刻度尺、打点计时器、纸带、导线、电源、小车、细线、砝码盘、砝 码、天平.4、实验装置5、实验步骤与数据处理1用天平测出木块的质量 M与砝码、砝码盘的总质量把器材按图装置好纸带一段固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；2把木块靠近打点计时器，用手按住先接通打点计时器电源，再释放木块，让它做加速 运动.当小车到达定滑轮处 或静止时，断开电源；3 取下纸带，重复实验，得到多条纸带；4选取其中点迹清

3、晰的纸带进行数据处理，先在纸带标明计数点，然后取间隔适当的两点A B。利用刻度尺测量得出 A, B两点间的距离Sab ;再利用平均速度公式求 A、B两点的速 度 Va、Vb ；4通过实验数据，分别求出W合与A E<ab,通过比拟 W和A Ek的值，就可以找出两者之间的关系。6、误差分析1 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。2利用打点的纸带测量位移，和计算木块的速度时，不准确也会带来误差。跟踪训练打点计时器 滑块 纸带细线长木板 I 山水平实验台| | Jd 小沙桶滑轮例1、某探究学习小组的同学欲验证“动能定 理，他们在实验室组装了一套如下列图的装置，另 外他们还找到了

4、打点计时器所用的学生电源、导 线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上 纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态.假设你是小组中的一成员，要完成该项实验，那么:(1) 你认为还需要的实验器材有.(2) 实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小根本相等，沙和沙桶的 总质量应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是.(3) 在(2)的根底上，某同学用天平称量滑块的质量M往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小 vi与V2 ( V

5、i< V2).那么本实验最终要验证的数学表达式为 用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)例2 在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有以下器材：A.打点计时器；B.天平；C秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、 砝码盘；H.薄木板.(1) 其中多余的器材是，缺少的器材是.(2) 测量时间的工具是；测量质量的工具是.(3) 图实一5- 12所示是打点计时器打出的小车 (质量为m在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带.测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？假设不能，请说明理由；假设能，请说出做法，并

6、对这种做法做出评价例3.某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置(如下列图)探究动能定理.他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力；滑块上装有宽为d的挡光片.实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m滑块(带挡光片)的质量为M计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为 t1>A t2.(1) 在满足的条件下，才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量.(2) 实验中还必须测量的物理量是 ，试写出本次探究的原理表达式(用测量量和量表示) .实验方法三：利用橡皮筋做功探究动能定理1实验目的用实验方法探究动能定理2、实验原理外力对物体所做功等于物体动能增量。

7、注意：实验中，可以通过改变橡皮筋的根数，到达改变外力做功；通过打电计时器记 录物体运动，分析物体的速度，从而得到它的动能增量；当然也可以直接利用光电门测出 物体获得的速度3、实验器材打电计时器，物体，电源，橡皮筋保证 近似相同，木板或：汽垫导轨，光电计时装置4、实验步骤1按图把实验器材安装好，并平衡摩擦力。调整有打点计时器一端的长木 板高度2. 用一根橡皮筋套住物块，拉至某位置 0,接通电源，放开物块，打点计时 器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。3 .改变橡皮筋根数，从同一位置 0,释放物块，得到一系列纸带4.通过纸带数据处理，得到物块的速度 v5、数据处理先对测量数据进行估

8、计， 或者作个 W-v草图，大致判断两个量可能是什么关系。如果认为可能是 Wv2,对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条直线，说明两者关系真的就是W- v2。6、误差分析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利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差。7、须知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做匀速运动， 找

9、到木板一个适宜的倾角。2测小车速度时，应选纸带上点距均匀的局部，也就是选小车做匀速运动时打在纸带 上的点。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。这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题， 这也是物理实验中常用的一种思想和手段。跟踪训练例4、在用如例5图所示的装置做“探究动能定理的实验中，以下说确的是A .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加速过程中获得的平均速度例5、如

10、以下列图所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.(1) 除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有 (2) 实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是 ;(3) 每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的局部进行测量；(4) 下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的

11、功填写在做的功牛间M 的即离孔诃的时间T小车获得 的谨度小车速度的平方1W0.2000.220.2800.2303400240.4000.2504500.2对应的位置；(5) 从理论上讲，橡皮筋做的功W和物体速度vn变化的关系应是 W2.请你运用数据表中测定的数据在右上图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论 的正确性；例6、物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力 做功和物体动能变化的定量关系，我们提供了如下列图的实验装置.9.8 m/s2，结果保(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：如图如示，质量为 m的小球在重力 mg作用下从开始端自由下

12、落至光电门发生的，通过光电门时的 ，试探究重力做的功 与小球动能变化量的定量关系(请在空格处填写物理量的名称和对应符号；在空格处填写数学表达式.)(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字. 用天平测定小球的质量为0.50 kg ； 用游标尺测出小球的直径为10.0 mm； 用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.80 cm ； 电磁铁先通电，让小球吸在开始端； 电磁铁断电时，小球自由下落； 在小球经过光电门时间，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50 X 10-3s，由此可算得小球经过光电门的速度为 m/s. 计算得出重力做的功为 J，小球动能变化量为 J . (g取留三位数字)(3) 试根据(2)下好本实验的结论： 探究动能定理实验专题答案1、答案：(1)天平，刻度尺(2)沙和沙桶的质量远小于滑块的质量平衡摩擦力1 2 1 2(3) mgLMv2Mv-i2 22、(1)C、E毫米刻度尺 (2)电磁打点计时器 天平(3)略解析(3)能.从A到B的过程中，恒力做的功为 Wb= Fsab,物体动能的变化量为1 2 1 2 1 Sb 2 1 Sa 21 Sb 2 1 Sa 2EkB-EkA= 2口仏一2口?=