探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)專題

PAGEPAGE4實(shí)驗(yàn)五探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)專題實(shí)驗(yàn)方法一：利用重物做自由落體運(yùn)動(dòng)探究動(dòng)能定理（略）具體方法：參考三維設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法二：利用探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理：（1）實(shí)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(shí)，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(dòng)．在紙帶記錄的物體運(yùn)動(dòng)的勻加速階段，適當(dāng)間隔地取兩個(gè)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(dòng)的距離s可通過運(yùn)動(dòng)紙帶測出，我們可即算出合外力做的功W合=F繩SAB（F繩=G砝碼及砝碼盤）。另一方面，此過程中物體動(dòng)能的變化量為，通過比較W和ΔEk的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)器材長木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤、砝碼、天平．4、實(shí)驗(yàn)裝置5、實(shí)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(shí)器的限位孔；(2)把木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手按?。冉油ù螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放木塊，讓它做加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)小車到達(dá)定滑輪處(或靜止)時(shí)，斷開電源；（3）取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多條紙帶；(4)選取其中點(diǎn)跡清晰的紙帶進(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)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出W合與ΔEkAB，通過比較W和ΔEk的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。6、誤差分析1．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。2．利用打點(diǎn)的紙帶測量位移，和計(jì)算木塊的速度時(shí)，不準(zhǔn)確也會(huì)帶來誤差?！靖櫽?xùn)練】例1、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、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(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)滑輪水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)滑輪小沙桶滑塊細(xì)線打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶長木板（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有．（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)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)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是，實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)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（v1<v2）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到的物理量）．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）例2．在“探究恒力做功與物體的動(dòng)能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材：A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；B.天平；C秒表；D.低壓交流電源；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(shí)間的工具是__________________；測量質(zhì)量的工具是____________________．(3)圖實(shí)－5－12所示是打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)的紙帶．測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)能定理？若不能，請說明理由；若能，請說出做法，并對這種做法做出評價(jià)答(1)C、E毫米刻度尺(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平(3)略[解析](3)能．從A到B的過程中，恒力做的功為WAB＝FsAB，物體動(dòng)能的變化量為EkB－EkA＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sB,2T)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sA,2T)))eq\s\up12(2)，只要驗(yàn)證FsAB＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sB,2T)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sA,2T)))eq\s\up12(2)即用數(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；答案：(1)刻度尺(2)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力(3)點(diǎn)距均勻(4)2W3W4W5W(5)圖象如下圖所示：例6、物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動(dòng)能越來越大，為了“探究重力做功和物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系”，我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．(1)某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合右圖設(shè)計(jì)一個(gè)本實(shí)驗(yàn)情景的命題：如圖如示，質(zhì)量為m的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的____，通過光電門時(shí)的____，試探究重力做的功____與小球動(dòng)能變化量____的定量關(guān)系（請?jiān)冖佗诳崭裉幪顚懳锢砹康拿Q和對應(yīng)符號；在③④空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式．）(2)某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字．①用天平測定小球的質(zhì)量為0.50kg；②用游標(biāo)尺測出小球的直徑為10.0mm；③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82.80cm；④電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；⑤電磁鐵斷電時(shí)，小球自由下落；⑥在小球經(jīng)過光電門時(shí)間內(nèi)，計(jì)時(shí)裝置記下小球經(jīng)過光電門所用時(shí)間為2.50×10－3s，由此可算得小球經(jīng)過光電門的速度為__________m/s.⑦計(jì)算得出重力做的功為________J，小球動(dòng)能變化量為______