探究動能定理實(shí)驗(yàn)專題(整理)

1、探究動能定理試驗(yàn) 1 1、試驗(yàn)?zāi)康模骸⒃囼?yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動能變化的定量關(guān)系 2 2、試驗(yàn)原理：、試驗(yàn)原理： （1）試驗(yàn)裝置如圖所示，在砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，可認(rèn)為細(xì)繩的拉力就是砝碼及砝碼盤的重力（F繩=G砝碼及砝碼盤） 。 （2）平衡長木板的摩擦力。 （3）在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤，木塊將在砝碼盤對它的拉力作用下做勻加速運(yùn)動在紙帶記錄的物體運(yùn)動的勻加速階段，適當(dāng)間隔地取兩個點(diǎn) A、B.只要取計(jì)算一小段位移的平均速度即可確定 A、B 兩點(diǎn)各自的速度 vA、vB，在這段過程中物體運(yùn)動的距離 s 可通過運(yùn)動紙帶測出，我們可即算出合外力做的功 W合=F繩SAB（F繩=G砝

2、碼及砝碼盤） 。 另一方面， 此過程中物體動能的變化量為 ， 通過比較 W 和Ek的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。 3 3、試驗(yàn)器材、試驗(yàn)器材 長木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤、砝碼、天平 4 4、試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)裝置 5 5、試驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 (1)用天平測出木塊的質(zhì)量 M，及砝碼、砝碼盤的總質(zhì)量 m。把器材按圖裝置好紙帶一段固定在小車上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔； (2)把木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時器，用手按住先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，再釋放木塊，讓它做加速運(yùn)動當(dāng)小車到達(dá)定滑輪處(或靜止)時，斷開電源； （3）取下紙帶，重復(fù)試驗(yàn)，得到

3、多條紙帶； (4)選取其中點(diǎn)跡清楚的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先在紙帶標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后取間隔適當(dāng)?shù)膬牲c(diǎn)A、B。利用刻度尺測量得出 A，B 兩點(diǎn)間的距離 SAB ；再利用平均速度公式求 A、B 兩點(diǎn)的速度 vA、vB； (4)通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出 W合與EkAB，通過比較 W 和Ek 的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。 6 6、誤差分析、誤差分析 1沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差。 2利用打點(diǎn)的紙帶測量位移，和計(jì)算木塊的速度時，不精確 也會帶來誤差。 【跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練】 精選文檔 2 例 1、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動能定理” ，他們在試驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們

4、還找到了打點(diǎn)計(jì)時器所用的同學(xué)電源、 導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶， 用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時， 釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài) 若你是小組中的一成員， 要完成該項(xiàng)試驗(yàn)， 則： （1）你認(rèn)為還需要的試驗(yàn)器材有 （2）試驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的試驗(yàn)條件是 ，試驗(yàn)時首先要做的步驟是 （3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動，用打點(diǎn)計(jì)時器記錄其運(yùn)動狀況，在打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v

5、1 v2） 則本試驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （用題中的字母表示試驗(yàn)中測量得到的物理量） 例 2在“探究恒力做功與物體的動能轉(zhuǎn)變量的關(guān)系”的試驗(yàn)中備有下列器材：A.打點(diǎn)計(jì)時器；B.天平；C 秒表；D.低壓溝通電源；E.電池；F.紙帶；G.細(xì)線、砝碼、小車、 砝碼盤；H.薄木板 (1)其中多余的器材是_，缺少的器材是_ (2)測量時間的工具是_；測量質(zhì)量的工具是_ (3)圖實(shí)512 所示是打點(diǎn)計(jì)時器打出的小車(質(zhì)量為m)在恒力F作用下做勻加速直 線運(yùn)動的紙帶測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)周期為T.請分析， 利用這些數(shù)據(jù)能否驗(yàn)證動能定理？若不能，請說明理由；若能，請說出做法，并對這種

6、做法做出評價 例 3 某探究小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門計(jì)時器等裝置(如圖所示)探究動能定理 他們通過轉(zhuǎn)變滑輪下端的小盤中沙子的質(zhì)量來轉(zhuǎn)變滑塊水平方向的拉力；滑塊上裝有寬為d的擋光片試驗(yàn)中，用天平稱出小盤和沙子的總質(zhì)量為m，滑塊(帶擋光片)的質(zhì)量為M，計(jì)時器顯示擋光片經(jīng)過光電門 1 和 2 的時間分別為t1、t2. (1)在滿足_的條件下， 才可以認(rèn)為小盤和沙子的重力所做的功等于滑塊動能的轉(zhuǎn)變量 (2)試驗(yàn)中還必需測量的物理量是_， 試寫出本次探究的原理表達(dá)式(用測量量和已知量表示)_ 水平試驗(yàn)臺 滑輪 小沙桶 滑塊 細(xì)線 打點(diǎn)計(jì)時器 紙帶 長木板 精選文檔 3 試驗(yàn)方法二：利用橡皮筋做功探究動能

7、定理試驗(yàn)方法二：利用橡皮筋做功探究動能定理 1 1、試驗(yàn)?zāi)康摹⒃囼?yàn)?zāi)康?用試驗(yàn)方法探究動能定理 2 2、試驗(yàn)原理、試驗(yàn)原理 外力對物體所做功等于物體動能增量。 （留意：試驗(yàn)中，可以通過轉(zhuǎn)變橡皮筋的根數(shù)，達(dá)到轉(zhuǎn)變外力做功；通過打電計(jì)時器記（留意：試驗(yàn)中，可以通過轉(zhuǎn)變橡皮筋的根數(shù)，達(dá)到轉(zhuǎn)變外力做功；通過打電計(jì)時器記錄物體運(yùn)動，分析物體的速度，從而得到它的錄物體運(yùn)動，分析物體的速度，從而得到它的動能增量；當(dāng)然也可以直接利用光電門測出動能增量；當(dāng)然也可以直接利用光電門測出物體獲得的速度）物體獲得的速度） 3 3、試驗(yàn)器材、試驗(yàn)器材 打電計(jì)時器，物體，電源，橡皮筋（保證近似相同） ，木板 （或：汽墊導(dǎo)軌

8、，光電計(jì)時裝置） 4 4、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)步驟 1按圖把試驗(yàn)器材安裝好，并平衡摩擦力。 （調(diào)整有打點(diǎn)計(jì)時器一端的長木板高度） 2用一根橡皮筋套住物塊，拉至某位置 O，接通電源，放開物塊，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫上編號。 3轉(zhuǎn)變橡皮筋根數(shù)，從同一位置 O，釋放物塊，得到一系列紙帶 4通過紙帶數(shù)據(jù)處理，得到物塊的速度 v 5 5、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理 先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估量，或者作個W-v草圖，大致推斷兩個量可能是什么關(guān)系。假如認(rèn)為可能是Wv2，對于每一個速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)、v2為橫坐標(biāo)作圖，假如這樣作出來的圖象是一條直線，說明兩者關(guān)系真的就是Wv2。 6

9、 6、誤差分析、誤差分析 1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。 2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差。 3利用打點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)會帶來誤差。 7 7、留意事項(xiàng)、留意事項(xiàng) 1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面對下的分力與摩擦阻力平衡。方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度推斷小車是否做勻速運(yùn)動，找到木板一個合適的傾角。 2測小車速度時，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動時打在紙帶上的點(diǎn)。 3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具

10、體數(shù)值。這是本試驗(yàn)的技巧之一，這里通過轉(zhuǎn)換單位的方法奇妙地解決了這一難題，這也是物理試驗(yàn)中常用的一種思想和手段。 【跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練】 例 4、 如下圖所示， 是某爭辯性學(xué)習(xí)小組做探究 “橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的試驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出， 沿木板滑行的情形， 這時，橡皮筋對小車做的功記為 W. 當(dāng)我們用 2 條、3 條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第 2 次、 第 3 次試驗(yàn)時， 每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放. 小車每次試打點(diǎn)計(jì)時器 紙帶 橡皮筋 打點(diǎn)計(jì)時器 紙帶 橡皮筋 精選文檔 4 驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時器所打的紙帶測出 (1)除了圖中的已給出的試驗(yàn)器材外，還需

11、要的器材有_； (2)試驗(yàn)時為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，應(yīng)實(shí)行的措施是_； (3)每次試驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測量； (4)下面是本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請將第 2 次、第 3 次試驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置； (5)從理論上講，橡皮筋做的功 Wn和物體速度 vn變化的關(guān)系應(yīng)是 Wn_. 請你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在右上圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性； 例 5、物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化的定量關(guān)系” ，我們供應(yīng)了如圖所示的試驗(yàn)裝置 (1)某同學(xué)依據(jù)所學(xué)的

12、學(xué)問結(jié)合右圖設(shè)計(jì)一個本試驗(yàn)情景的命題： 如圖如示，質(zhì)量為 m 的小球在重力 mg 作用下從開頭端自由下落至光電門發(fā)生的_，通過光電門時的_，摸索究重力做的功_與小球動能變化量_的定量關(guān)系 （請?jiān)诳崭裉幪顚懳锢砹康拿Q和對應(yīng)符號；在空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式 ） (2)某同學(xué)依據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字 用天平測定小球的質(zhì)量為 0.50 kg； 用游標(biāo)尺測出小球的直徑為 10.0 mm； 用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為 82.80 cm； 電磁鐵先通電，讓小球吸在開頭端； 電磁鐵斷電時，小球自由下落； 在小球經(jīng)過光電門時間內(nèi)， 計(jì)時裝置登記小球經(jīng)過光電門所用時間為2.50103s，由

13、此可算得小球經(jīng)過光電門的速度為_m/s. 計(jì)算得出重力做的功為_J，小球動能變化量為_J(g 取 9.8 m/s2，結(jié)果保留三位數(shù)字) (3)試依據(jù)(2)下好本試驗(yàn)的結(jié)論：_ 精選文檔 5 探究動能定理試驗(yàn)專題答案探究動能定理試驗(yàn)專題答案 1 1、答案： （1）天平，刻度尺 （2）沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 （3）21222121MvMvmgL 2 2、(1)C、E 毫米刻度尺 (2)電磁打點(diǎn)計(jì)時器 天平 (3)略 解析 (3)能從A到B的過程中，恒力做的功為WABFsAB，物體動能的變化量為EkBEkA12mv2B12mv2A12msB2T212msA2T2， 只要驗(yàn)證FsAB12msB2T212msA2T2即可，F(xiàn)為砝碼的重力，可讀取 優(yōu)點(diǎn)：A、B兩點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，測量時的相對