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1、实验五探究动能定理实验五探究动能定理一、实验目的一、实验目的1探探究外力究外力对物体做功与物体速度的关系物体做功与物体速度的关系2通通过实验数数据据分分析析，总结出出做做功功与与物物体体速速度度平平方方的的正正比比关系关系二、实验原理二、实验原理1不不是是直直接接测量量对小小车做做功功，而而是是通通过改改变橡橡皮皮筋筋条条数数确确定定对小小车做功做功W、2W、3W.2由由于于橡橡皮皮筋筋做做功功而而使使小小车获得得的的速速度度可可以以由由纸带和和打打点点计时器器测出出，也也可可以以用用其其他他方方法法测出出这样，进行行若若干干次次测量，就得到若干量，就得到若干组功和速度的数据功和速度的数据3以
2、橡皮筋以橡皮筋对小小车做的功做的功为纵坐坐标，小，小车获得的速度得的速度为横横坐坐标，作出，作出Wv曲曲线，分析，分析这条曲条曲线，可以得知橡皮筋，可以得知橡皮筋对小小车做的功与小做的功与小车获得的速度的定量关系得的速度的定量关系 三、实验器材三、实验器材小小车(前前面面带小小钩)、100 g200 g砝砝码、长木木板板，两两侧适适当当的的对称称位位置置钉两两个个铁钉、打打点点计时器器及及纸带、学学生生电源源及及导线(使使用用电火火花花计时器器不不用用学学生生电源源)、56条条等等长的的橡橡皮皮筋筋、刻刻度度尺尺四、实验步骤四、实验步骤1按按如如图所示将所示将实验仪器安装好，同器安装好，同时平
3、衡摩擦力平衡摩擦力2先先用用一一条条橡橡皮皮筋筋做做实验，用用打打点点计时器器和和纸带测出出小小车获得得的的速速度度v1，设此此时橡橡皮皮筋筋对小小车做做的的功功为W1，将将这一一组数据数据记入表格入表格3用用2条条橡橡皮皮筋筋做做实验，实验中中橡橡皮皮筋筋拉拉伸伸的的长度度与与第第一一次次相相同同，这样橡橡皮皮筋筋对小小车做做的的功功为W2，测出出小小车获得得的的速度速度v2，将数据，将数据记入表格入表格4用用3条条、4条条橡橡皮皮筋筋做做实验，用用同同样的的方方法法测出出功功和和速速度，度，记入表格入表格2实验数据数据记录橡皮筋条数橡皮筋条数位移位移x/m时间t/s速度速度v(ms1)速度
4、平方速度平方v2(m2s2)3.实验数据数据处理及分析：在坐理及分析：在坐标纸上上(右下右下图)画出画出Wv和和Wv2图线(“W”以一根橡皮筋做的功以一根橡皮筋做的功为单位位)4实验结论：从：从图象可知功与物体速度象可知功与物体速度变化的关系化的关系为Wv2.六、注意事项六、注意事项1平平衡衡摩摩擦擦力力很很关关键，将将木木板板一一端端垫高高，使使小小车重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力与与摩摩擦擦阻阻力力平平衡衡方方法法是是轻推推小小车，由由打打点点计时器器打打在在纸带上上的的点点的的均均匀匀程程度度判判断断小小车是是否否匀匀速速运运动，找到木板一个合适的，找到木板一个合适的倾角角2测
5、小小车速速度度时，纸带上上的的点点应选均均匀匀部部分分的的，也也就就是是选小小车做匀速运做匀速运动状状态的的3橡橡皮皮筋筋应选规格格一一样的的力力对小小车做做的的功功以以一一条条橡橡皮皮筋筋做的功做的功为单位即可，不必位即可，不必计算出具体数算出具体数值4小小车质量量应大一些，使大一些，使纸带上打的点多一些上打的点多一些七、误差分析七、误差分析1误误差差的的主主要要来来源源是是橡橡皮皮筋筋的的长度度、粗粗细不不一一，使使橡橡皮皮筋筋的拉力做功的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比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没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角角过大大3利利用用打打上上点点
6、的的纸带计算算小小车的的速速度度时，测量量不不准准带来来误差差八、实验改进八、实验改进本本实验中物体运中物体运动的速度可以使用速度的速度可以使用速度传感器直接采集，感器直接采集，比用打点比用打点计时器方便快捷且器方便快捷且误差差较小；小；实验情景也可加以情景也可加以改改进，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑，如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距的距离，得出物体的初离，得出物体的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，能大小与克服摩擦力做功的情况，这时必必须保保证物体与水平面上各物体与水平面上各处的的动摩擦因数相同摩擦因数相同. (2013福建理综，福建理综，19(1)在在“探究恒力做功与
7、探究恒力做功与动能改能改变的关系的关系”实验中中(装置如装置如图甲甲)：实验原理及误差分析实验原理及误差分析 (1)下列下列说法哪一法哪一项是正确的是正确的_(填填选项前字母前字母)A平衡摩擦力平衡摩擦力时必必须将将钩码通通过细线挂在小挂在小车上上B为减小系减小系统误差，差，应使使钩码质量量远大于小大于小车质量量C实验时，应使小使小车靠近打点靠近打点计时器由静止器由静止释放放(2)图乙乙是是实验中中获得得的的一一条条纸带的的一一部部分分，选取取O、A、B、C计数数点点，已已知知打打点点计时器器使使用用的的交交流流电频率率为50 Hz，则打打B点点时小小车的瞬的瞬时速度大小速度大小为_ m/s(
8、保留保留3位有效数字位有效数字)C0.653 (2013四川理综，四川理综，8(2)如如图甲所示，某甲所示，某组同学借用同学借用“探探究究a与与F、m之之间的定量关系的定量关系”的相关的相关实验思想、原理及操作，思想、原理及操作，进行行“研究合外力做功和研究合外力做功和动能能变化的关系化的关系”的的实验：实验数据的处理实验数据的处理 (1)为达到平衡阻力的目的，取下达到平衡阻力的目的，取下细绳及托及托盘，通，通过调整整垫片片的位置，改的位置，改变长木板木板倾斜程度，根据打出的斜程度，根据打出的纸带判断小判断小车是是否做否做_运运动。匀速直线(2)连接接细绳及及托托盘，放放入入砝砝码，通通过实验
9、得得到到图乙乙所所示示的的纸带。纸带上上O为小小车运运动起起始始时刻刻所所打打的的点点，选取取时间间隔隔为0.1 s的的相相邻计数数点点A、B、C、D、E、F、G.实验时小小车所所受拉力受拉力为0.2 N，小，小车的的质量量为0.2 kg.请计算算小小车所所受受合合外外力力做做的的功功W和和小小车动能能的的变化化Ek.补填填表中空格表中空格(结果保留至小数点后第四位果保留至小数点后第四位).分分析析上上述述数数据据可可知知：在在实验误差差允允许的的范范围内内WEk.与与理理论推推导结果一致。果一致。(3)实验前前已已测得得托托盘质量量为7.7103kg，实验时该组同同学学放放入入托托盘中中的的
10、砝砝码质量量应为_kg.(g取取9.8 m/s2，结果果保保留至小数点后第三位留至小数点后第三位. )OBOCODOEOFW/J0.04320.05720.07340.0915Ek/J0.04300.05700.07340.09070.11150.11050. 015 (2013重庆理综，重庆理综，6(1)我国我国舰载飞机在机在“辽宁宁舰”上成功着上成功着舰后，某后，某课外活外活动小小组对舰载飞机利用阻机利用阻拦索着索着舰的力学的力学问题很很感感兴趣他趣他们找来了木板、找来了木板、钢球、球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作、橡皮条以及墨水，制作了如了如图所示的装置，准所示的装置，准备定量研究定量研究
11、钢球在橡皮条阻球在橡皮条阻拦下前下前进的距的距离与被阻离与被阻拦前速率的关系要达到前速率的关系要达到实验目的，需直接目的，需直接测量的物理量的物理量是量是钢球由静止球由静止释放放时的的_和在橡皮条阻和在橡皮条阻拦下前下前进的距的距离，离，还必必须增加的一种增加的一种实验器材是器材是_忽略忽略钢球所受的球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据_定律定律(定理定理)，可得到，可得到钢球被阻球被阻拦前的速率前的速率实验创新设计实验创新设计 高度刻度尺机械能守恒1用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是( )A为了平衡摩擦力，实验中可以将
12、长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F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G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平均速度ABCF2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
13、A3(2014天津耀华中学模拟)某同学在实验室用如图所示的装置来研究有关做功的问题(1)如图甲，在保持Mm条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，在控制小车质量不变的情况下进行实验在实验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，已知交流电的频率为50 Hz.图乙是在m100 g、M1 kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中3个相邻的计数点，相邻的计数点之间有4个点没有标出，有关数据如图乙，则打B点时小车的动能Ek_J，从开始运动到打B点时，绳的拉力对小车做的功W_ J(保留2位有效数字，g9.8 m/s2)(2)在第(1)问中，绳的拉力对小车做的功W大于小车
14、获得的动能Ek，请你举出导致这一结果的主要原因：(写出一种即可) _.0.500.51摩擦没有完全抵消；砂与砂桶的重力大于绳的拉力4(2014泉州质检)某同学利用图甲的实验装置做“探究动能定理”的实验。在尽量减小摩擦阻力的情况下，先接通打点计时器的电源，再释放纸带，让质量m1. 00 kg的重物由静止下落，在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，A、B、C分别为所选取的计数点，且O为开始打出的第一点，OA之间有若干点未标出，相邻计数点的时间间隔为0.02 s，重力加速度g取9.80 m/s2.(1)释放纸带前，纸带的_(选填“O”或“C”)端在上面；(2)重物从O运动到B的过程中，动能的变化量Ek
15、_ J(取两位有效数字)；(3)列举一种能有效减小实验误差的做法_C0.67多次测量取平均值5某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行打点计时器工作频率为50 Hz.(1)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条、，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第2次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出根据第4次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为_m/s.2(2)若根据多次测量数据画出的Wv草图
16、如图所示，根据图线形状，对W与v的关系作出的猜想，如果猜想Wv2是正确的，则画出的Wv2图象应是_(3)在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是 _(只要回答出一种原因即可)过原点的一条直线影响实验效果的可能原因是橡皮筋粗细不均匀，木板倾斜不够或太过倾斜等6某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小小车中可以放置砝码(1)实验主要步骤如下：测量_和拉力传感器的总质量M1；把
17、细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；将小车停在C点，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度在小车中增加砝码，或_，重复的操作小车释放小车减少砝码(2)表格中是他们测得的几组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|vv|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功表格中E3_，W3_.(结果保留三位有效数字)数据记录表次数M/kg|vv|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.430.600 J0.610 J(3)根据表格，请在下图中的方格纸上作出EW图线E/JW/J01.501.251.000.750.500.250.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50
