實驗探究合外力做功和動能變化的關系

1、關于實驗探究合外力做功和動能變化的關系第1頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三1.實驗目的： ？ W合=Ek2 Ek12.實驗設計（依據(jù)目的）： W合=Fx Ek =思考：需要測量的物體量有哪些？ 怎樣獲?。y量）實驗數(shù)據(jù)？ 需要哪些實驗器材？step1mv2第2頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三3.器材選擇：長木板(一端附有滑輪)小車 細線 砝碼若干打點計時器（交流電源） 紙帶step1第3頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三4.實驗原理： a.求合外力做的功：W=FX 合外力是否等于繩子的拉力？ 【典例精析】Ff第4頁，共

2、27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三4.實驗原理： 如何操作才能讓拉力作為小車的合外力？ 平衡摩擦力 F=T 拉力是否等于鉤碼的重力？ 什么情況下二者近似相等？ m(鉤碼）M（小車） T=mg 【典例精析】（平衡摩擦力）第5頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三4.實驗原理： 位移如何測量？ 通過測量紙帶上兩點之間的距離得到（刻度尺） b.怎樣測出動能的變化量？ 測小車M 天平（題目告知M的值） 測初末V 處理紙帶求瞬時速度【典例精析】Mv22- Mv12第6頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三5.實驗步驟（注意事項）：把紙帶的一端固定

3、在小車后面，另一端穿過打點計時器，改變木板的傾角，讓小車重力的一個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車能做勻速運動（檢驗） 把細線系在小車上并繞過定滑輪，懸掛量鉤碼，使鉤碼的質量遠小于小車的質量，小車在細線的拉力作用下做勻加速運動.由于鉤碼的質量很小，可認為小車所受拉力F的大小等于鉤碼所受重力的大小 接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列點. 重復以上實驗，選擇一條點跡清晰的紙帶進行數(shù)據(jù)分析，由紙帶可以找到位移和時間的信息，由鉤碼的質量可以知道小車所受的力.【典例精析】第7頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三6.數(shù)據(jù)處理（方法）： W合

4、=7.誤差分析： 系統(tǒng)誤差：拉力不等于鉤碼的重力 偶然誤差：平衡摩擦力不足（過度） 分析紙帶（測量X、V） 減小誤差的方法：8.實驗改進與創(chuàng)新設計： 【典例精析】Mv22- Mv12第8頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三練習冊P47 例1： 某同學為探究“合力做功與物體動能變化的關系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是：按圖擺好實驗裝置，其中小車質量M0.20 kg，鉤碼總質量m0.05 kg.釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率為f50 Hz)，打出一條紙帶 【典例精析】第9頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三(1)他在多次重復實驗得到的紙

5、帶中取出自認為滿意的一條，把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為d10.004 md20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把鉤碼重力(當?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s2)作為小車所受合力算出打下0點到打下第5點合力做功W_ J(結果保留三位有效數(shù)字)，把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得Ek_.(結果保留三位有效數(shù)字) 【典例精析】0.125 J0.1761.12 m/s第10頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三(2)此次實

6、驗探究的結果，他沒能得到“合力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大通過反思，他認為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是_A鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因 【典例精析】AB第11頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三【創(chuàng)新方案設計 1】橡皮筋小車打點計時器紙帶木板鐵釘?shù)?2頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三1.實驗原理： 測量橡皮筋對小車

7、做的功W 測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度v 數(shù)據(jù)處理，尋找W與v的關系【典例精析】第13頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三2.實驗設計：用一條橡皮筋拉小車 橡皮筋做功W第二次用兩條完全相同的橡皮筋并聯(lián)起來栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸長都和第一次的伸長量一樣 橡皮筋做功2W依次類并聯(lián)三條、四條橡皮筋，且拉伸的長度都一樣 橡皮筋做功3W、4W思考：橡皮筋對小車做的功是合力做的功嗎？如何處理？【典例精析】第14頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三3.實驗步驟： 將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過打點計時器。將

8、平板安裝有打點計時器的一端適當墊高，調整高度，直至輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運動為止。 將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于靠近打點計時器處，記下小車位置。接通打點計時器電源，釋放小車。 用2 條、3 條、4 條、5 條橡皮筋分別代替1 條橡皮筋重做實驗，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長度相同。【典例精析】第15頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三 在上述實驗中打出的幾條（5條以上）紙帶中，分別找出小車開始近似做勻速運動的點，并分別測出勻速運動時的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 【典例精析】. . . . . . . . . .

9、第16頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三實驗次數(shù)橡皮筋做的功勻速運動時的速度v /(m/s)123454WW2W3W5W彈力做功剛完畢時小車的速度用什么方法處理數(shù)據(jù)比較直觀?【典例精析】4.數(shù)據(jù)處理：（圖表法）0.80 1.10 1.281.53 1.76第17頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三 4.數(shù)據(jù)處理：（圖像法）思考：若為直線，則W與v成正比； 該如何處理？【典例精析】Wv /(m/s)123450.80 1.10 1.281.53 1.76W-v 圖像4WW2W3W5W第18頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三 4

10、.數(shù)據(jù)處理：（圖像法）思考：嘗試改變橫坐標的物理量。【典例精析】W-v2圖像Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.10表明W與 v2 成正比4WW2W3W5W第19頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三【創(chuàng)新方案設計 2】第20頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三【創(chuàng)新方案設計 2】第21頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三實驗方案1.實驗目的:探究外力做功與物體動能變化的關系2.實驗方法: 測定做自由落體運動的物體在下落h時的速度v，通過比較重力做功WG和此時的動能EK ,得出外力做功與物體

11、動能變化的關系。三、實驗探究：第22頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三實驗:利用打點計時器探究外力做功與動能變化的關系220V交流電源鐵架臺紙帶夾子重錘大夾子電火花打點計時器3.實驗器材:鐵架臺（帶鐵夾）、重錘、電火花打點計時器、 紙帶、刻度尺、電源第23頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三實驗:利用打點計時器探究外力做功與動能變化的關系4.實驗步驟：(1):把打點計時器豎直安裝在鐵架臺上。(2):把紙帶的一端在重錘上用固定好,另一端穿過打點計時器的限位孔,用手豎直提起紙帶使重錘停靠在計時器附近，用夾子夾好紙帶豎直掛在鐵架臺上。(3):接通電源,松開紙帶,讓重錘自由下落。220V交流電源鐵架臺紙帶夾子重錘大夾子電火花打點計時器第24頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三(4):挑選與處理紙帶2mm2mm27654310h2h3h4h5h6h7第25頁，共27頁，2022年，5月20日，22點16分，星期三實驗數(shù)據(jù)記錄與處理5、設計表格選擇兩點的速度v（m/s）選擇兩點的動能Ek（J）選擇兩點間的距離h（m）重力做功WG（J