第22讲 实验四：探究动能定理

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1、第22讲　实验四：探究动能定理一、实验目的　　探究功与物体速度变化的关系．二、实验原理通过1根、2根、3根…橡皮筋作用在小车上移动相同的距离，对小车做功应为1W、2W、3W….三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、橡皮筋、刻度尺、导线两根．四、实验步骤1．根据实验原理图安装仪器．（见典例2图）2．将纸带固定在小车上，让纸带穿过打点计时器的限位孔，平衡摩擦力．3．用一根橡皮筋拉小车做功W.4．用两根橡皮筋拉小车做功2W；用三根橡皮筋拉小车做功3W.五、数据处理1．计算出小车每次获得的速度；2

2、．分别用每次的v、W绘出Wv、Wv2、Wv3等关系图线，直到得出线性关系．六、实验结论W与v之间的关系W＝mv2.七、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．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．八、注意事项1．平衡摩擦力：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

3、合适的倾角．2．选点测速：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．橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同时，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．【典型例题1】　某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．　　　　　　　　　　　　　　　　

4、　　　(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有____________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个______(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证

5、所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：________________________________．(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的______(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力【典型例题2】　为了探究功与速度变化的关系，现提供如图所示的器材，让

6、小车在橡皮筋的作用下弹出后沿木板滑行，请思考探究思路并问答下列问题．(打点计时器所接交流电频率为50Hz)(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施为______________________．(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验中橡皮筋对小车做的功记为W.由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示是其中四次实验打出的部分纸带．试根据以上信息，填写下表.次

7、数1234橡皮筋对小车做的功W小车速度v/(m.s－1)v2(m2.s－2)　　从表中数据可得出结论：________________________________________________________________________.九、实验的改进与创新1．实验器材的改进用拉力传感器测量拉力，用速度传感器测量速度，用光电门计算速度．2．实验方案的创新(1)利用自由落体运动探究功和动能的关系．(2)研究小车以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出小车的初动能大小与克服摩擦力做功的情

8、况，也可探究动能定理．(3)让小球从斜面上某高处滚下，然后做平抛运动等．【典型例题3】　(16年徐州模拟)某同学利用如图所示的装置“探究动能定理”．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．实验时，测出光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，钩码质量为m.(1)完成下列实验步骤中的填空：A．安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B．实验时要调整气垫导轨水平，不挂钩码和细线，接通气源，释放滑块，如果滑块__