試驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能定理

1、實(shí)驗(yàn)：利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證動(dòng)能定理（請(qǐng)注意本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、器材、理論分析都是相同的，所以同學(xué)們慎重保管好此資料）一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合外力做功等于物體動(dòng)能的改變。二.實(shí)驗(yàn)原理1 .在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中。若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為V,下落高度為h,則重力做功為,動(dòng)能的增加量為 ,看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等， 若相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理.2 .速度的測(cè)量：做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。如下* 圖所示，計(jì)算打第 n個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是：測(cè)出第 n個(gè)點(diǎn)的相鄰前后兩段相等時(shí)間 T內(nèi) 下落的距離xn和xn + 1,則

2、vn=。若給出的數(shù)據(jù)是 hn和hn+1,則Vn=【特別提醒】公式中T指的是相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，任何題目肯定有明示或暗示的字詞，對(duì)T的取值有說(shuō)明：若直接以紙帶上連續(xù)的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則T=s； 若以紙帶上每 5個(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，（即在紙帶上 A、B之間還有 4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出），則T=s紙帶上的數(shù)據(jù)是用刻度尺測(cè)出的物理量，單位通常是cm或mm,代入公式運(yùn)算時(shí)，要注意把其化成m。注意看清問(wèn)題的結(jié)果是保留“幾位效數(shù)字”還是“小數(shù)點(diǎn) 后、 3 .實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)（含鐵夾），,學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫(xiě)紙，導(dǎo)線，_重物（帶紙帶夾）.若使用電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 其工作電壓為 V ,打點(diǎn)周期為若使用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

3、其工作電壓為 V ,打點(diǎn)周期為4 .注意事項(xiàng) .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要穩(wěn)定地固定在鐵架臺(tái)上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器平面與紙彳調(diào)整在,以減小摩擦阻力. .應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小. .實(shí)驗(yàn)中，需保持提紙帶的手不動(dòng)，且保證紙帶豎直，先 ，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作 穩(wěn)定后，再. .測(cè)下落高度時(shí)，要從第一個(gè)打點(diǎn)測(cè)起，并且各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度要一次測(cè)量完. .如果不測(cè)出物體質(zhì)量時(shí)，只需驗(yàn)證 = ghn也可以動(dòng)能定理.其中 g的大小與地 理位置有關(guān)，實(shí)驗(yàn)前必須要查閱重力加速度表，找出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊木唧w數(shù)值。 .速度不能用 Vn=gtn或Vn J2而 計(jì)算。因?yàn)樵趧?/p>

4、加速直線運(yùn)動(dòng)中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)能定理邏輯上是統(tǒng)一的， 一旦使用牛頓運(yùn)動(dòng)定律公式計(jì)算，其實(shí)已經(jīng)無(wú)形中認(rèn)定了動(dòng)能定理的正確性，再實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)能定理是否正確已經(jīng)沒(méi)有實(shí)驗(yàn)意義。三.實(shí)驗(yàn)步驟1 .儀器安裝按圖5-6- 2所示將檢查、調(diào)整好的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，接好電路.2 .打紙帶。將紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔用手提著紙帶使重物靜 止在 的地方.先 ,后,讓重物帶著紙帶自由下落.更換紙帶重復(fù)做35次實(shí)驗(yàn).3 .選紙帶。本實(shí)驗(yàn)中，要盡量減小紙帶摩擦力與空氣阻力帶來(lái)的影響。從上述的35條紙帶中，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，打點(diǎn)成一條直線，且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近 2 mm的紙

5、帶.四.數(shù)據(jù)處理辦法(2種)(1)方法1:利用起始點(diǎn)和紙帶上的第 n點(diǎn)。假設(shè)。點(diǎn)為自由落體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，從 。到n,若測(cè)出。到n的距離hn ,算出n點(diǎn)的速度vn1則利用數(shù)據(jù)驗(yàn)證公式 mghn mv2中的等號(hào)是否成立。2(2)方法2:任取兩點(diǎn)計(jì)算AB 任取兩點(diǎn)A、B測(cè)出hAB,算出mghAB.1 212(2)利用計(jì)算速度的辦法分別算出A、B兩點(diǎn)的速度VA和VB,再算出一mvB mvA的值.2 2(請(qǐng)思考：為什么要用 Eka -Ekb?如何測(cè)出A點(diǎn)、B點(diǎn)速度，需要哪些數(shù)據(jù)？)111(4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下，從AB,若mghAB mvB mvA成立，則驗(yàn)證了機(jī)械能22守恒定律.五.誤差分析1 .系

6、統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶在下落過(guò)程中要克服阻力做功，所以重力做功其實(shí)是動(dòng)能的改變量（填略大于，等于，略小于）。這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差，改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力.2 .偶然誤差：本實(shí)驗(yàn)的另一誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬于偶然誤差.減小誤差的方法是測(cè) 量物體的下落距離時(shí)，所選的距離盡可能大一些，或者多次測(cè)量取平均值.【練習(xí)1】小明同學(xué)利用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn) .（1）若該實(shí)驗(yàn)采用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是 電壓（填直流、 交流），電壓大小為 V。（2）若實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有給出重錘的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)前 測(cè)量重錘的質(zhì)量（填需要、不需要） 小明按圖

7、中所示，正確安裝好儀器后，合理的操作是：先 ,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作 打點(diǎn)，再放手讓重錘向下做 運(yùn)動(dòng)，然后 ,最后取下紙帶，對(duì)紙帶上的 點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。（3）該實(shí)驗(yàn)需要用到重力加速度g的大小，獲得方法是（）A.查表找出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的具體大小B.利用紙帶數(shù)據(jù)，先計(jì)算出g的大小C. g 取 9.8m/s 2 D. g取 10m/s2（4）小明同學(xué)選取以下的一段紙帶，A、B、C、D、E為紙帶上連續(xù)的點(diǎn)，其中A為紙帶上的第一個(gè)的點(diǎn)， 現(xiàn)對(duì)AD段進(jìn)行研究.其 中D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度 Vd=m/s;重物下落的高度為 hAD=cm （全部結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；假設(shè)重力加速 度為g,則還應(yīng)計(jì)算 與 大小是否相等（

8、填字母； （5）利用以上紙帶，小明同學(xué)經(jīng)過(guò)計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大。請(qǐng)你找出小明實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問(wèn)題：安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)存在的問(wèn)題是 ;研究紙帶 時(shí)存在的問(wèn)題是,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差可能 較大.【練習(xí)2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中，已知電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的 電源的頻率為 50 Hz ,查得當(dāng)?shù)氐闹亓?加速度g = 9.80 m/s2,測(cè)得所用的重物質(zhì) 量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶（如圖5- 63所示），把第一個(gè)點(diǎn)記為 O,另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn) A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道 A、B、C、D各點(diǎn)到。點(diǎn)的距離分別為 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、 85.73

9、 cm.（1）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力做功為 J,動(dòng)能的增加量等于 J（以上數(shù)據(jù)均取取三位有效數(shù)字）.以下步驟僅是實(shí)驗(yàn)中的【練習(xí)3.（雙選）在“利用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)中,部分，在這些步驟中多余的或錯(cuò)誤的有（）A.用天平稱出重物的質(zhì)量B.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定到鐵架臺(tái)上，并用導(dǎo)線把它和低壓交流電源連接起來(lái)C.把紙帶的一端固定到重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，把重物提升到一定高度D.接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶E.用秒表測(cè)出重物下落的時(shí)間【練習(xí)4】.（單選）利用圖所示裝置進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度 v和下落高度h.某

10、班同學(xué)利 用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案，其中正確的方案是（）A.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度 h,并測(cè)出下落時(shí)間t,通過(guò)v=gt計(jì)算 出瞬時(shí)速度vB.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,并通過(guò)v= 42gh計(jì)算出瞬時(shí)速度vC.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度v,并通過(guò)h = £計(jì)算得出高度h2gD.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，測(cè)算出瞬時(shí)速度v【練習(xí)5L （2013屆珠海模擬）在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)0 19.20Hli* t2123cBi-器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為m= 1.00 kg的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖56 7所示.O為第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為從合適位置開(kāi)始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?g= 9.80 m/s