《2012创新方案 实验专题实验05 探究动能定理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012创新方案 实验专题实验05 探究动能定理（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 一、实验目的1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二、实验原理1不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W.2由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据3以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车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)、100 g200 g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
2、计时器不用学生电源)、56条等长的橡皮筋、刻度尺四、实验操作1实验步骤(1)按如图实51所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力(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(2)实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间时间t/s速度v(ms1)速度平方v2(m2s2)(3)实验实验 数据处处理及分析观观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，
3、即合外力做的功成倍增加时时，观观察小车车的速度或速度的平方如何变变化，有何变变化规规律图图象法：在坐标纸标纸 上(图实图实 53)画出Wv或Wv2图线图线 (“W”以一根橡皮筋做的功为单为单 位)(4)实验结论实验结论 ：从图图象可知做功与物体速度变变化的关系为为Wv2.五、注意事项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
4、出具体数值4小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些六、误误差分析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，测量不准带来误差例1 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图实54所示，实验主要过程如下：(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3；(3)作出Wv草图；(4)分析Wv图象如果Wv图象是一条直线，表明Wv；如果不是直线，可考虑是否存在Wv2、Wv3、W 等关系以下关于该实验的
5、说法中有一项不正确，它是_A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3WB小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当倾斜.C某同学在一次实验中得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算解析：放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动
6、，等到橡皮筋与小车分离之后，小车做匀速直线运动本实验中测的速度是小车匀速运动的速度，而不是整个过程的平均速度，因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点答案：D例2 某同学用如图实55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(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差v2(v2
7、v2v02)，填入下表：点迹x/cmv2/m2s2O/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23请以v2为纵坐标，以x为横坐标，在方格纸中作出v2x图象若测出小车质量为0.2 kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为_N.(2)若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)根据表中数据在v2x坐标系中描点，然后用直线连接各点，如图实57所示(2)当小车受到向左的阻力Ff时，小车的合外力F合FCFfFC，如果使导轨倾斜一定角度平衡了小车的摩擦阻力，小车的合外力
8、就等于测力计的读数FC了答案 (1)图图象见见解析 0.25 (2)小车车滑行时时所受摩擦阻力较较大 使木板倾倾斜一定的角度以平衡摩擦力1在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，每次选取纸带后，我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度 ( )A间距均匀的B间距不均匀的C间距均匀的与不均匀的都可D最好是间距均匀的，若纸带上没有间距均匀的，也可用间距不均匀的解析：橡皮筋完全恢复后不再有力对小车做功，小车做匀速运动，纸带上的点间距是均匀的，故A对，B、C错；若纸带上没有间距均匀的点，说明纸带太短，橡皮筋还没完全恢复原状纸带已完全通过打点计时器，在这种情况下应选用更长的纸带，或者是因为摩擦力没被完全平衡
9、，需重新平衡摩擦力，故D错答案： A2(双选)在“探究功与物体速度变化的关系”实验中， 下列叙述正确的是 ( )A.实验中所用的橡皮筋原长必须相同，粗细可以不同B实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都要相同C放小车的长木板应该尽量使其水平D在正确操作下，小车释放后先做匀加速运动，再做匀速运动解析：橡皮筋要求完全相同，A错；长木板应抬高后端，以平衡摩擦力，C错；由实验操作原理及步骤知B、D正确答案： BD3(2011汕头模拟)在探究恒力做功与物体的动能改变量的关系的实验中备有下列器材：A打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板
10、(1)其中多余的器材是_(填对应字母)，缺少的器材是_(2)测量时间的工具是_；测量质量的工具是_(填对应字母)(3)如图实59是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说明出做法，并对这种做法做出评价答案：(1)C、E 毫米刻度尺 (2)A B (3)见解析4某同学为为探究“恒力做功与物体动动能改变变的关系”，设设计计了如下实验实验 ，他的操作步骤骤是：连连接好实验实验 装置如图实图实 510所示将质质量为为200 g的小车车拉到打点计时计时 器
11、附近，并按住小车车在质质量为为10 g、30 g、50 g的三种钩码钩码 中，他挑选选了一个质质量为为50 g的钩码钩码 挂在拉线线的挂钩钩P上释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，拉力对小车做的功为_J，小车动能的增量为_J.(2)此次实验实验 探究结结果，他没能得到“恒力对对物体做的功等于物体动动能的增量”，且误误差很大，显显然，在实验实验 探究过过程中忽视视了各种产产生误误差的因
12、素请请你根据该该同学的实验实验 装置和操作过过程帮助分析一下，造成较较大误误差的主要原因有：_.答案： (1)0.196 0.100(2)小车质量没有远大于钩码质量；没有平衡摩擦力；操作错误：先放小车后开电源5某实验实验 小组组采用如图实图实 511所示的装置来探究“功与速度变变化的关系”实验实验 中，小车车碰到制动动装置时时，钩码钩码 尚未到达地面实验实验 的部分步骤骤如下；将一块一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端固定打点计时器；把纸带穿过打点计时器的限位孔，连在小车后端，用细线跨过定滑轮连接小车和钩码；把小车拉到靠近打点计时器的位置，接通电源，从静止开始释放小车，得到一条
13、纸带；关闭电源，通过分析小车位移与速度的变化关系来研究合外力对小车所做的功与速度变化的关系图实512是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，A、B、C是纸带上的三个计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O的距离如图实512所示，已知所用交变电源的频率为50 Hz，问：(1)打B点时刻，小车的瞬时速度vB_m/s.(结果保留两位有效数字)(2)本实验中，若钩码下落高度为h1时合外力对小车所做的功为W1，则当钩码下落h2时，合外力对小车所做的功为_(用h1、h2、W1表示)6利用图实514(a)所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强两端开口的细玻璃管水平放置，管内
14、塞一潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时棉球的静止位置与管口B的距离为x，落地点C与管口B的水平距离为l，然后多次改变x，测出对应的l，画出l2x关系图线如图(b)所示，并由此得出相应的斜率k.(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出时速度v0_.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g、大气压强p0均为已知，利用图(b)中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p_.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦力，则(2)中得到的p与实际压强相比_(填：偏大、偏小)
