高中物理实验:探究动能定理—教师版.doc

高中物理实验:探究动能定理—教师版.doc

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1、.实验:探究动能定理一、实验目的1.通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系.2.通过实验数据分析,总结出外力做功与物体速度平方的正比关系.二、实验原理1.改变功的大小:采用如图所示的实验装置,用1条、2条、3条、…规格同样的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放,橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W、…2.确定速度的大小:小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出.3.寻找功与速度变化的关系:以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标,小车获得的速度v为横坐标,作出Wv或Wv2图象.分析图象,得出橡皮筋拉力对小车所

2、做的功与小车获得的速度的定量关系.三、实验器材小车(前面带小钩)、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(若使用电火花计时器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺.四、实验步骤1.按原理图将仪器安装好.2.平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板,反复移动木板的位置,直至小车上不挂橡皮筋时,轻推小车,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运动为止.3.先用1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W,将这一组数据记入表格.4.用2条橡

3、皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同,这时橡皮筋对小车做的功为2W,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格.5.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.五、数据处理1.求小车速度实验获得如图所示纸带,利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离,如纸带上A、C两点间的距离x,则v=(其中T为打点周期).2.计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值,填入下面表格.W2W3W4W5W..vv23.作图象在坐标纸上分别作出Wv和Wv2图线,从中找出功与速度变化的关系.六、误差分析1.误差的主要来源是橡皮

4、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.七、注意事项1.平衡摩擦力时,将木板一端垫高,使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡.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,即选小车做匀速运动的部分.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.4.小车质量应

5、大一些,使纸带上打的点多一些.考点一 实验原理与实验操作[典例1] 某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力.(1)(多选)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是________.A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B.实验操作时要先放小车,后接通电源C.在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有__________

6、______________________________.(3)如图为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究“动能定理”.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量,另外,小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________...答案 (1)AD (2)刻度尺、天平(3)mgx=考点二 数据处理与误差分析[典例2] 某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验,他的操作步骤:(1)按图连接实验装置,其中小车质量M=0.20k

7、g,钩码总质量m=0.05kg.(2)释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为f=50Hz),打出一条纸带.(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图所示.把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.041m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把钩码重力(当地重力加速度g=10m/s2)作为小车所受合力,算出打下0点到打下第5点合力做功W=________J

8、(结果保留三位有效数字),用正确的公式Ek=________(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.(4)此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”,且误差很大.通过反

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