实验五探究动能定理

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1、实验五:探究动能定理1.实验目的:探究外力做功与物体速度变化的关系.2.实验原理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,测出力与物体做不同功时物体的速度.为简化实验可将物智浪教育--普惠英才文库体初速度设置为零,可用图S5-1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v.图S5-13.实验器材:打点计时器、纸带、复写纸、小车(前有小钩)、电源、导线、砝码、5~6条等长橡皮筋、刻度尺、长木板、铁钉等.智浪教育--普惠英才文库4.实验步骤(1)按图S5-

2、1所示将实验仪器安装好,同时平衡摩擦力.(2)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…做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格.智浪教育--普惠英才文库点间的距离s,则v=—(其中T为打点周期).5.实验分析(1)数据分析.①小车速度的求法:实验获得如图S5-2所示纸带,利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离,

3、如纸带上A、B两sT图S5-2智浪教育--普惠英才文库②实验数据记录:建立上述表格,求出v2值.③在坐标纸上分别作出W-v和W-v2图线,以1条橡皮筋做的功为单位.(2)实验结论:从实验结果看出,功W与速度v的平方成正比,即W∝v2.橡皮筋条数位移s/m时间t/s速度v/(m·s-1)速度平方v2/(m2·s-2)智浪教育--普惠英才文库(3)误差分析:①橡皮筋的粗细不一致,导致做的功与条数不成正比;②平衡摩擦力时,木板倾角过大或过小;③测量纸带上的各点之间间距时有误差;④纸带上的点没有对应小车匀速运动时刻.6.注意事项(1)平衡摩擦力很关

4、键,将木板一端垫高,使小车的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.智浪教育--普惠英才文库(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1条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.智浪教育--普惠英才文库1.为了探究功与物体速度变化的关系,现提供如图S5-3所示的器材,让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

5、并回答下列问题.(打点计时器交流电频率为50Hz)图S5-3智浪教育--普惠英才文库(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?_________________________________________________.(2)用n条橡皮筋做第n次实验,得到打出的纸带如图S5-4,请完成表格回答问题.图S5-4智浪教育--普惠英才文库从表中数据可得出结论:________________________________________________________________________________.次数1234橡皮筋对小

6、车做的功W小车速度v/(m·s-1)v2/(m2·s-2)智浪教育--普惠英才文库答案:(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度,使小车缓慢匀速下滑(2)在误差允许的范围内,橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比次数1234橡皮筋对小车做的功2W3W4W小车速度v/(m·s-1)1.001.421.732.00v2/(m2·s-2)1.002.022.994.00智浪教育--普惠英才文库题型1对实验基本原理和步骤的考查【例1】(双选)在用图S5-5所示装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是(  )图S5-5A.通过改变橡

7、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的动能智浪教育--普惠英才文库解析: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,故A正确,B错误.小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕时的情形,故C正确,D错误.答案:AC智浪教育--普惠英才文库1.(2010年珠海模拟)某同学为探究恒力做功与物体动能变化的关系,设计了如下实验,他的操作步骤是:A.连接好实验装置(如图S5-6所示).图S5-6B.将质量为20

8、0g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.智浪教育--普惠英才文库C.在质量为10g、30g、50g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上.D.释放小车,

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