實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理

實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六1．通過實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度的關(guān)系．2．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系．第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六探究功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出力對(duì)物體做不同功時(shí)物體的速度，為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)可將物體初速度設(shè)置為零，可用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加，再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度．第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六小車(前面帶小鉤)、100g～200g砝碼、長(zhǎng)木板、兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源)、5～6條等長(zhǎng)的橡皮筋、刻度尺．第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六一、實(shí)驗(yàn)步驟1．按下圖組裝好實(shí)驗(yàn)儀器，由于小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，把木板裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端用薄木塊略微墊高，平衡摩擦力．第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六2．先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格．3．用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格．4．用3條、4條……橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格.第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六橡皮筋條數(shù)力對(duì)車做的功位移x－m時(shí)間t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)1W22W33W44W54W66W第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六二、數(shù)據(jù)獲得及分析第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六6．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析在坐標(biāo)紙上畫出W－v和W－v2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)．7．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系W∝v2.第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六1．平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向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(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角．2．測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的．3．橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的．力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值．第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六1．誤差的主要來源是橡皮筋的長(zhǎng)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(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差．3．利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差．第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行，小車滑行過程中帶動(dòng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶記錄其運(yùn)動(dòng)情況．觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不均，后面部分點(diǎn)跡比較均勻，回答下列問題：第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六(1)適當(dāng)墊高木板是為了________；(2)通過紙帶求小車速度時(shí)應(yīng)使用紙帶的________(選填“全部”、“前面部分”或“后面部分”)(3)若實(shí)驗(yàn)做了n次，所用橡皮條分別為1根、2根、…、n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2、…、vn，用W表示橡皮條對(duì)小車所做的功，作出的W－v2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說明W與v的關(guān)系是________．第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六解析：

(1)平衡摩擦力：將木板放有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高，小車不連橡皮條，尾部固定一紙帶，輕推小車使小車沿木板向下運(yùn)動(dòng)，如果紙帶上打出的點(diǎn)間距是均勻的，說明紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車重力沿斜面方向的分力剛好平衡了小車所受的摩擦力．(2)通過紙帶求小車速度時(shí)應(yīng)使用紙帶的后面部分．(3)作出的W－v2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說明W與v的關(guān)系是W與速度v的平方成正比．答案：

(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W與速度v的平方成正比第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”．如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)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．在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小，小車中可以放置砝碼．第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①測(cè)量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)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；正確連接所需電路；②將小車停在C點(diǎn)，________，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度．③在小車中增加砝碼，或________，重復(fù)②的操作．(2)表格是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v22－v12|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)M/kg|v22－v12|/(m/s)2ΔE/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ΔE31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六(3)根據(jù)表格，請(qǐng)?jiān)趫D中的方格紙上作出ΔE－W圖線．第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六答案：

(1)①小車②釋放小車③減少砝碼(2)0.600J0.610J(3)見解析第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動(dòng)能變化與合外力對(duì)它所做功的關(guān)系．圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上，C為彈簧測(cè)力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，依次選取0、1、2、3、4、5共六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別測(cè)量后5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)0之間的距離，并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差Δv2(Δv2＝v2－v02)，填入下表：計(jì)數(shù)點(diǎn)x/cmΔv2/(m2·s－2)0//11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1959.200.23第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六請(qǐng)以Δv2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)在方格紙中作出Δv2－x圖象．若測(cè)出小車質(zhì)量為0.2kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為________N.第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六(2)該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測(cè)力計(jì)讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍．你認(rèn)為主要原因是________________，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是________________．解析：

(1)將表中的數(shù)據(jù)分別描在題圖