动能定理实验

1、高三物理学案作成李彬审查高三二部物理老师实验5探究动能定理一、实验目的1 .探究外力对物体的功和物体的速度变化的关系。2、通过实验数据分析，总结了工作与物体速度平方的比例关系。二、实验器材推车(前面带钩)，100200 g的重物，在长板和两侧适当的对称位置上有两根钉子，打点计时器和纸带，学生电源和导线(使用火花计时器不接通学生电源)，56根等长橡皮筋，标尺。中断点(1)的实验原理和操作典型例1某实验组用“实验图记心”所示的装置“探索工作和物体的速度变化的关系”。(1)为了平衡推车运动中所受到的阻力，应采用以下方法中的_ (填写可选前的字母)。a .阶段性调节板的倾斜，使手推车能自由下降b .分

2、阶段调节板的倾斜，使车在橡皮筋的作用下开始运动c .慢慢调节板的倾斜度，给予车辆初速度，拖着胶带等速下降d .逐步调节板的倾斜，使拖着纸带的手推车自由下降(2)图为该实验组在实验中打出的胶带，打点计时器连接的电源频率为50 Hz，橡胶回到原来的车的速度为_ m/s (结果留下了3位有效数字)。从问题上通知要点1 .理解实验原理对应于第(1)个问题(1)为了使橡胶轮的拉力功能与外力相配合，使小车的功能，必须平衡小车的摩擦力。(2)用车拉纸带，车等速运动，摩擦力平衡。 这个操作是用纸带观察车是否等速，同时平衡纸带的运动受到的阻力。2 .使用磁带决定购物车的最终速度应对第(2)的问题(1)橡皮筋恢复

3、到原来的长度时，车是等速的，所以必须利用纸带间隔相等的部分来计算车的速度。(2)为了利用v=计算购物车的速度并减小测量误差，选择范围必须尽可能长。(3)注意尺度的精度、鉴定及单位，注意对结果有效的数字要求。合宿冲关1.(2017湖南四校联合试验)一个实验组为了探索对物体的工作与物体的获得速度的关系，把所选的实验装置示于实验图记心。(1)实验的时候，没有连接橡皮筋的时候，用小的木头块铺木板的左端，把木板倾斜适当的角度，放入打点定时器，轻轻按推车，最终得到如图所示的纸带，这是目的。(2)正确操作打在磁带上的点并不均匀分布，为了计算购物车的速度，请选择图乙磁带的_ _ _ _ _ _ (填写“AF”

4、或“FI”)的部分。(3)手推车从橡皮筋的作用位置静止地飞出，沿着板滑动。 推车的速度最大时，橡皮筋赋予推车的工作是w。 另外，使完全相同的2根、3根、n根橡皮筋作用在手推车上，在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (填充相同的“相同”或“不同”)的位置，静止释放手推车，使橡皮筋对手推车的工作分别为2W、3W、nW。(4)分析打点计时器打出的磁带，分别求出推车每次获得的最大速度v1、v2、v3、 vn，制作Wv图像。 以下实际图像是_ (填写字母号码)。2.(2014天津高考)一位同学把带滑轮的长板放在实验台上，把细绳子的一端接在车上，另一端绕过固定滑轮，安装适当的钩绳，用钩绳牵引来移

5、动车，以此来拉绳工作和车的动能的变化和此外，还备有打点计时器和配套电源、导线、复印纸、纸带、木制块等。 组装后的实验装置如图所示。(1)完成这项实验所需的实验器材有：(2)实验开始时，他首先调节了板上的固定滑轮的高度，使牵引车的绳与板平行。 他这样做的目的是以下哪个_ _ (填字母)。a .避免汽车在运动中摇晃b .打点计时器在磁带上打出的痕迹可以清晰c .可以保证推车最终能实现等速直线运动d .平衡摩擦力后，绳子的张力可以与车辆受到的力相同(3)平衡摩擦力后，他用多个钩拉手推车的话，推车的动作太快，打出的纸带的分数少，很难选择适当的点计算推车的速度。 为了保证挂钩的数量一定，请利用本实验的器

6、材提出解决方法。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(4)他把钩的重力工作作为绳的张力工作，经过多次实验，发现张力工作总是大于车动能的增加。 这可能是由以下原因引起的。a .一边打开电源一边释放了推车b .在发行购物车时离打点计时器太近了c .阻力由于推车重力沿板方向的分力而不完全均衡d .挂钩绳做均匀的加速运动，挂钩绳的重力大于细绳的张力中断点(2)数据处理和误差分析典型例2实验图记心所示的装置是某个研究性学习小组探索“橡胶圈的功与物体的速度变化的关系”的实验，在图中车在橡胶圈的作用下飞出，沿着板滑动的样子。 橡皮筋做成手推车的工作用w表示。 把2根、3根、n根完全相同

7、的橡皮筋一起进行第2次、第3次、第n次实验，结果，橡皮筋每次都延伸到相同的位置被释放了。 购物车每次实验中得到的速度是用打点计时器打出的点的胶带测定的。(1)除了图中所示的实验器材之外，还包括：(2)平衡摩擦后，每次实验得到的纸带上的点不均匀。 在纸带的_部分进行测量，以测量购物车所获得的速度(3)接下来在本实验的数据记录表中，将第二次、第三次、第n次实验中橡胶圈做的工作填写在对应的位置上，计算vn和vn2，填写下表橡皮筋的工作十间距的距离x(m )十个音调的时间T(s )购物车速度vn(m/s )购物车速度的平方vn2(m2/s2 )第一次w0.2000.2第二次0.2800.2第三次0.3

8、000.2第四次0.4000.2第五次0.4500.2(4)从理论上说，橡皮筋的工作Wn和物体速度vn的变化关系应该是wn_，请根据表中测量的数据，在如图所示的坐标系中制作合适的图像，来验证理论的正确性。功PSPS 2第一次w1.01.00第二次2瓦1.401.96第三次3瓦1.502.25第四次4瓦2.004.00第五次5瓦2.255.06从问题上通知要点1 .实验器材的选定第(1)应对问题在使用电磁打点计时器打纸带的实验中，打点计时器相关的器材，例如学生电源、导线、复印纸、纸带，在处理纸带时，为了测量定时点的间隔，需要标度。2 .处理数据的方法(2)至(3)中的问题(1)纸带的点间距相等的

9、部分与橡皮筋松弛后获得的最终速度相对应。(2)完全相同的橡皮筋，拉相同的长度，所以橡皮筋做的总工作与橡皮筋数量成正比。3 .使用图像探索物理量的关系对应于第(4)个问题(1)使用图像探索物理量的关系时，首先决定与横、纵轴对应的物理量和单位。(2)根据表中的数据决定横、纵轴的尺度。(3)认真画各坐标点。(4)接线时，请注意接线原则，舍去远离直线的点。合宿冲关3 .“探索定力功和动能的变化的关系”实验中(装置如甲):(1)以下哪一项是正确的？ (输入可选的开头字符)a .为了平衡摩擦力，必须用细线把钩绳挂在车上b .为了减少系统误差，挂钩代码的质量必须远远高于购物车的质量c .实验时，请将手推车靠

10、近打点计时器，从静止状态中释放出来(2)图乙在实验中得到的纸带的一部分中，选择o、a、b、c计数点，打点计时器使用的交流频率为50 Hz，打b点时购物车的瞬时速度的大小为_ _ _ _ _ _ _ m/s (保留3位有效数字)。4.(2017湖州模拟)一位同学利用图甲探讨了对物体的工作与物体速度的关系，得到下表数据实验次数12345橡胶根数13457汽车速度v/(ms-1 )0.711.231.421.581.87(注：橡胶的伸长长度都相同)(1)把橡胶延伸到一定长度的工作作为W0，在图b中粗略地描绘了橡胶的工作w和推车速度v的关系。(2)从图像中可以判断w和v的关系几乎是_。5.(2017深

11、圳模拟)某同学使用图甲所示的装置探索“动能定理”，得到图乙所示的纸带，o点为第一点，纸带的清晰部分按a、b、c三点顺序排列，以毫米尺度从各点开始o(1)放电打点定时器为以下电源A.46 V、50 Hz交流电源B.220 V、50 Hz交流电源(2)从o点到b点，重物的重力功w重=_j，动能的增加量ek=_j。 (g为10 m/s2，上述计算结果都保持3位的有效数字)断点(3)实验的改进和创新典型例3某个学习组利用图中的装置来验证动能定理。(1)使气垫的轨道水平，安装实验器具，从图中读取两个光电门中心间的距离x=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ cm(2)测量遮光条的宽度d

12、，记录遮光条通过光电门1和2为止的时间t1和t2，从拉伸力传感器读取滑块受到的拉伸力f，为了完成实验，直接测量的物理量是(3)这个实验需要满足砝码和砝码的总质量吗？ _ (输入是或否)。从问题上通知要点1 .实验器材的革新应对问题的部分(1)用气垫导轨代替长条板，在实验中不需要平衡滑块的摩擦力。(2)用光电闸测量滑块的移动速度更为准确。(3)用力传感器测量绳的拉力比较方便。2 .实验原理的革新应对第(2)、(3)问题(1)实验研究滑块在两扇门之间的过程中外力与动能变化量的关系，研究对象是滑块、遮光条和拉伸传感器整体。(2)由于用拉力传感器直接测量绳的拉力的大小，因此砝码和砝码的总质量不需要远远

13、小于滑块、遮光棒和拉力传感器的总质量。合宿冲关6.(2017邵阳月考)气垫导轨工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，导轨表面和滑块内表面之间形成薄的空气层，滑块不直接接触导轨表面，因此滑块运动时受到的阻力大幅减少为了探讨工作与物体动能的关系，在气垫导轨上放置带遮光板的滑块，滑块的一端与轻弹簧接触，弹簧的另一端固定在气垫导轨的一端，将光电门p固定在气垫导轨底座上的适当位置(图1 ) 滑块的遮光板位于光电门的遮光位置，连接在光电门上的光电计时器可以记录遮光板通过光电门时的遮光时间。 实验的步骤如下。用游标卡尺测量遮光板的宽度d在空气弹簧轨道上的适当位置标记a点(未图示，AP间距离远远大于d点)，从a点

14、解除滑块的静止。 用光电计时器读出滑块最初通过光电门时遮光板的遮光时间t根据测量数据求出滑块首次通过光电门时的速度v更换刚性系数不同的自然长度相同的弹簧，重复实验步骤，如下表所示记录弹簧刚性系数和对应的速度v弹簧刚度系数K2k三k4k是5k6kv (米/s )0.711.001.221.411.581.73v2(m2/s2)0.501.001.491.992.502.99v3(m3/s3)0.361.001.822.803.945.18(1)测量遮光板的宽度时的游标卡尺的读取值如图2所示，d=_ m(2)式v=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ u，其中，v=_ _ _ _ _ _

15、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _表示测量的物理量，表示遮光膜通过光电门时的滑块的速度(3)已知在滑块从a点向照片门p移动的过程中，弹簧施加给滑块的功与弹簧的功率因数成比例，从表中记录的数据可知，合力施加给滑块的功w与滑块通过照片门时的速度v的关系是7 .一个同学利用如图甲一样的装置来验证动能定理。 固定滑道并进行调整，使其末端o点的切线为水平，在水平的地面上依次铺上板、白纸、复写纸。 把小球从不同的标记点静止释放，记录小球到达滑道下端时的落下高度h，测定了小球从落下位置被平投的水平位移x。改变滑道上的球的放出位置，进行多次测定，记录数据如下高度H(h是单位长度)h2h3h4h五个小时6h七个小时八个小时九个小时水平位移x (厘米)5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)滑道的倾斜角为，球和滑道之间的动摩擦系数为，滑道下端距地面的高度为y，无视球和水平槽之间的摩擦，球从滑道滑落的过程中动能定理成立的话，应该满足的关系式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)以h为横轴，_为纵轴，绘制在坐标纸上，如图b所示。根据第一和第二方