實驗探究合外力做功和動能變化的關(guān)系

關(guān)于實驗探究合外力做功和動能變化的關(guān)系第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日1.實驗?zāi)康模?/p>

？W合=Ek2–Ek12.實驗設(shè)計（依據(jù)目的）：

W合=FxEk=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第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日3.器材選擇：長木板(一端附有滑輪)小車細(xì)線砝碼若干打點計時器（交流電源）紙帶step1第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日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第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日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）第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日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第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日5.實驗步驟（注意事項）：把紙帶的一端固定在小車后面，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(xì)線系在小車上并繞過定滑輪，懸掛量鉤碼，使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，小車在細(xì)線的拉力作用下做勻加速運動.由于鉤碼的質(zhì)量很小，可認(rèn)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(fù)以上實驗，選擇一條點跡清晰的紙帶進(jìn)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(zhì)量可以知道小車所受的力.【典例精析】第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日6.數(shù)據(jù)處理（方法）：W合=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(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計：

【典例精析】Mv22-Mv12第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日練習(xí)冊P47例1：

某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能變化的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：①按圖擺好實驗裝置，其中小車質(zhì)量M＝0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m＝0.05kg.②釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率為f＝50Hz)，打出一條紙帶．

【典例精析】第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日(1)他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)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d1＝0.004m．d2＝0.055m，d3＝0.167m，d4＝0.256m，d5＝0.360m，d6＝0.480m…，他把鉤碼重力(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/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(jié)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(jié)果保留三位有效數(shù)字)

【典例精析】0.125J0.1761.12m/s第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日(2)此次實驗探究的結(jié)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(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是________．A．鉤碼質(zhì)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第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日【創(chuàng)新方案設(shè)計1】橡皮筋小車打點計時器紙帶木板鐵釘?shù)谑?，共二十七頁?022年，8月28日1.實驗原理：測量橡皮筋對小車做的功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(guān)系【典例精析】第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日2.實驗設(shè)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】第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日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。將平板安裝有打點計時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)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?！镜淅觥康谑屙?，共二十七頁，2022年，8月28日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】..........

第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日實驗次數(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）0.801.101.281.531.76第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日★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)123450.801.101.281.531.76W-v圖像4WW2W3W5W第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日★4.數(shù)據(jù)處理：（圖像法）思考：嘗試改變橫坐標(biāo)的物理量。【典例精析】W-v2圖像Wv2/(m2·s-2)0010.6421.2131.6442.3453.10表明W與v2成正比4WW2W3W5W第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日【創(chuàng)新方案設(shè)計2】第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日【創(chuàng)新方案設(shè)計2】第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日實驗方案1.實驗?zāi)康?探究外力做功與物體動能變化的關(guān)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動能變化的關(guān)系。三、實驗探究：第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日實驗:利用打點計時器探究外力做功與動能變化的關(guān)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、電源第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日實驗:利用打點計時器探究外力做功與動能變化的關(guān)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?？吭谟嫊r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二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日(4):挑選與處理紙帶2mm2mm27654310h2h3h4h5h6h7第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日實驗數(shù)據(jù)記錄與處理5、設(shè)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）動能的增加量△EK