動能定理：實驗及答案

1、實驗：“探究外力做功與物體動能改變的關系IVn情景1 一自由落體情景下（恒力做功）1. 某探究學習小組的同學欲“探究外力做功與物體動能改變的關系"其研究對象的運動情景和實驗的裝置如圖所示。另外還配有供打點計時器所用的學生電源一臺（交、直流6V輸岀），導線若干。（1） 若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，貝U :還需要補充的實驗器材是.（2） 經過正確的操作后，科學地挑選了如下一條紙帶，已知相鄰兩個點之間的時間間隔為T,從A點到B、C、D、E、F點的距 離依次為Si、S2, S3、S4、S5,則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，重錘的重力所做的功W=；再采用求平均速度的方

2、法求岀打點計時器打B、E兩點時，重錘的速度 =, v e=,再根據動能的計算式 0 =-Amv2計算岀B、E兩點間的動能增量 £ *=（結果用題中已知物理量的字母表示）。若在誤差范圍內：=,則可探知“物體在做自由落體運動中外力（重力）做功等于物體動能的變化”ABCDEF? ? ? ? ?0?S2 *S3S4S5情景2 “利用帶滑輪的斜面小車”（恒力做功）1，某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器探究“動能定理”，如圖 8所示，他們將拉力 傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在小車的后面連接紙帶，通過打點計時器記錄小車的運

3、動情況，小車中可以放置磋碼。請把下面的實驗步驟補充完整。鉤碼實驗主要步驟如下 測量、底碼和拉力傳感器的總質量把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連，將紙帶連接小車并通過打點計時器，正確連接所需電路。 將小車停在C點，在釋放小車（選填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點，記錄細線拉力。 在小車中增加磋碼，或減少祛碼，重復的操作。 處理數據。實驗結果發(fā)現小車動能的增加量AE*總是明顯小于拉力 F做的功 W,你認為其主要原因應該是上述實驗步驟中缺少的步驟是O答案：小車之前平衡摩擦力2. 乙同學采用如圖甲所示的裝置進行了有關“動能定理”研究的實驗。a）

4、按圖3把實驗器材安裝好，不掛配重，反復移動墊木直到小車做勻速直線運動；b） 把細線系在小車上并繞過定滑輪懸掛質量為100g的配重，接通電源，放開小車，電火花計時器在 被小 車帶動的紙帶上打下一系列點。從某點A開始，此后在紙帶上每隔 4個點取一個計數點，依 次標為B、C、Dc）測量岀3、C、。、.各點與A點的距離，分別記 為 X1、*2、*3、.;0用配重受到的重力分別乘以XI、X2、X3 ，得到配重重力所做的功珀、明、必、 ；（重力加速度 g=9.80m/s2）e） 求岀B、C D .各點的速度大小，分別記為vi、V2、“3、.，再求岀它們的平方理氣2 2V2 > V3、f） 用縱坐標表

5、示速度的平方便，橫坐標表示配重重力所做的功作岀"2 W圖象，并在 圖象中描岀邙陽V, 2）坐標點，再連成圖線；（以下計算保留到小數點后兩位）圖4(1)在步驟d中，該冋學測得 X4=40.00cm,則配重重力所做的功J；該同學得到的一 W圖象如圖4所示。通過圖象可知，打A點時對應小車的速度處m/s :小車的質量 kgo答案:(1) 0.39 (3 分(2) 0.50 (0.45-0.55) (3 分(3) 0.30 (0.29-0.31)(3分）o2/(m2 - s'2)Mg2川;訂|昭口著:st*I陽期打III雕"180 0J 0.2 030.40 50.63. 為

6、了“探究動能改變與合外力做功”的關系，某同學設計了如下實驗方案：A, 第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質量為肱的滑塊通過細繩與質量為m的帶夾重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘夾后面連一紙帶，穿過打點計時器，調整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板勻速運動，如圖甲所示B. 第二步保持長木板的傾角不變，將打點計時器安裝在長木板靠近滑輪處，取下細繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器，如圖乙所示，然后接通電源釋放滑塊，使之從靜止開始加速運動 .1嚴匚一仃心il肘器1圖1試回答下列問題：已知。、A、B C、D E F相鄰計數的時間間隔為T,根據紙帶求滑塊速度，當打點計時器打A點時滑塊

7、速度、=,打點計時器打B點時滑塊速度* =已知重錘質量當地的重加速度g,若已測岀滑塊沿斜面下滑的位移為X,則這一過程中，合外力對滑塊做的功的表達式電.=測岀滑塊在 OA、OB 0C > OD 0E段合外力對滑塊所做的功，及、VB、VcVdVe，然后以W為縱軸，以皆為橫軸建坐標系，描點作岀 W-V2圖 象，可知它是一條過坐標原點的傾斜直線，若直線斜率為則滑塊質量M =(2) mgx (3) 2k答案：（1） XyQ （私x*4. 在用圖甲裝置進行“探究恒力做功與滑塊動能變化的關系”實驗中，某同學設計了如下 實驗步驟：M的滑塊上系上細繩，細繩的塊后,a. 用墊塊將長木板固定有定滑輪的一端墊起

8、，在質量為 另一端通過有光滑轉軸的定滑輪掛上鉤碼；b. 反復移動墊塊的位置，調整長木板的傾角。，直至輕推滑滑塊沿長木板向下做勻速直線運動;c. 取下細繩和鉤碼，同時記錄鉤碼的質量 m ；d. 保持長木板的傾角不變；啟動打點計時器，讓滑塊沿長木 板向下做勻加速直線運動，到達底端時關閉電源；e. 取下紙帶進行分析，計算恒力做的功與滑塊動能的變化, 探尋它們間的關系.回答下列問題：（重力加速度為g,結果用已知和測量的物理量字母表示）（1）滑塊在勻加速下滑過程中，所受的合力大小=；f在紙帶上從某（2）實驗中，得到的紙帶如圖乙所示，已知打點計時器的工作頻率為，一點0開始每隔一個點選取一個計數點，分別標有

9、。、A、B、C、D、E、F、G,測得相鄰計數點間的距離如圖所示 打點計時器打下 A點時滑塊的速度 VA=; 選取紙帶上 AF兩點進行研究，則從 A到F,滑塊動舵的增加量；合力F做的功WF=-若在誤差允許范圍內 AEk=WF，則可初步確定恒力做的功等于滑塊動能的變化.答案:叫r加七A-扣笠與2野情景3 “變力做功情景下”1. 在“探究功與物體速度變化關系”的實驗中，某實驗研究小組的實驗裝置如圖甲所示。木塊從A點靜止釋放后，在 1根彈簧作用下彈岀，沿足夠長的木板運動到B|點停下，0點 為彈簧原長時所處的位置，測得 OBi的距離為Li，并記錄此過程中彈簧對木塊做的功為Wo用完全相同的彈簧2根、3根

10、并列在一起進行第 2次、第3次實驗，每次實 驗木塊均從A點釋放，木塊分別運動到B?、B3停下，測得 OB2、OB3的距離分 別為3、La 作岀彈簧對木塊做功 W與木塊停下的位置距 O點的距離L的圖象如圖乙 所示。(1) 根據圖線分析，彈簧對木塊做功W與木塊在。點的速度 Vo之間的關系(2) W 一乙圖線不通過原點的原因是(3) 彈簧被壓縮的長度乙 OA為答案：由動能定理知 L” vl ,由圖線知W與L成線性變化，因此 W與V :也應成線性關系(2)未計木塊通過 AO段時，摩擦力對木塊所做的功。(3) 3cm2. 探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系，實驗裝置如圖所師，實驗主要過程如下：(1) 設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、;(2) 分析打點計時器打岀的紙帶，求岀小車的速度V、V2> V3、；(3) 作岀W-v草圖；(4) 分析 W-v圖像。如果 W-v圖像是一條直線，表明8V;如果不是直線，可考慮是否存在W-V?等關系。以下關于該試驗的說法中有一項不本碩，它是。本實驗設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、30、o所采用的方法 是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當用1條橡皮筋進行是實驗時，橡皮筋對小車做的功為 W,用2條、3條 橡皮筋并在一起進行第 2次第3次 實驗時，橡皮筋對小車做的功分別