实验五探究动能定理

实验五探究动能定理第1页，共25页，2023年，2月20日，星期六1．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．第2页，共25页，2023年，2月20日，星期六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．第3页，共25页，2023年，2月20日，星期六小车(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(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．第4页，共25页，2023年，2月20日，星期六一、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．第5页，共25页，2023年，2月20日，星期六2．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，记入表格.第6页，共25页，2023年，2月20日，星期六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第7页，共25页，2023年，2月20日，星期六二、数据获得及分析第8页，共25页，2023年，2月20日，星期六6．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.第9页，共25页，2023年，2月20日，星期六1．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．第10页，共25页，2023年，2月20日，星期六1．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．第11页，共25页，2023年，2月20日，星期六用如图所示的装置，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：第12页，共25页，2023年，2月20日，星期六(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________．第13页，共25页，2023年，2月20日，星期六解析：

(1)平衡摩擦力：将木板放有打点计时器的一端垫高，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的平方成正比第14页，共25页，2023年，2月20日，星期六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．第15页，共25页，2023年，2月20日，星期六(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)表格是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22－v12|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)第16页，共25页，2023年，2月20日，星期六数据记录表次数M/kg|v22－v12|/(m/s)2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43第17页，共25页，2023年，2月20日，星期六(3)根据表格，请在图中的方格纸上作出ΔE－W图线．第18页，共25页，2023年，2月20日，星期六答案：

(1)①小车②释放小车③减少砝码(2)0.600J0.610J(3)见解析第19页，共25页，2023年，2月20日，星期六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．第20页，共25页，2023年，2月20日，星期六(1)该同学在一条比较理想的纸带上，依次选取0、1、2、3、4、5共六个计数点，分别测量后5个计数点与计数点0之间的距离，并计算出它们与0点之间的速度平方差Δv2(Δv2＝v2－v02)，填入下表：计数点x/cmΔv2/(m2·s－2)0//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1959.200.23第21页，共25页，2023年，2月20日，星期六请以Δv2为纵坐标，以x为横坐标在方格纸中作出Δv2－x图象．若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为________N.第22页，共25页，2023年，2月20日，星期六(2)该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是________________，实验操作中改进的措施是________________．解析：

(1)将表中的数据分别描在题图