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文档简介

实验五探究动能定理 实验目的1 通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系 2 通过实验数据分析 总结出做功与物体速度平方的正比关系 实验原理1 不是直接测量对小车做功 而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功 W 2W 3W 2 由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出 也可以用其他方法测出 这样 进行若干次测量 就得到若干组功和速度的数据 3 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标 小车获得的速度为横坐标 作出W v曲线 分析这条曲线 可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系 实验器材小车 前面带小钩 100g 200g砝码 长木板 两侧适当的对称位置钉两个铁钉 打点计时器及纸带 学生电源及导线 使用电火花计时器不用学生电源 5 6条等长的橡皮筋 刻度尺 实验步骤1 按图5 4 1所示将实验仪器安装好 同时平衡摩擦力 图5 4 1 2 先用一条橡皮筋做实验 用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1 设此时橡皮筋对小车做的功为W1 将这一组数据记入表格 3 用2条橡皮筋做实验 实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同 这时橡皮筋对小车做的功为W2 测出小车获得的速度v2 将数据记入表格 4 用3条 4条 橡皮筋做实验 用同样的方法测出功和速度 记入以下表格 数据处理1 测量小车的速度 实验获得如图5 4 2所示的纸带 为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系 需要测量弹力做功结束时小车的速度 图5 4 2 2 实验数据处理及分析 在坐标纸上 图5 4 3 画出W v和W v2图线 W 以 根橡皮筋做的功为单位 图5 4 3 3 实验结论 从图像可知功与物体速度变化的关系为W v2 误差分析1 误差的主要来源是橡皮筋的长度 粗细不一 使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比 2 没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差 3 利用打上点的纸带计算小车的速度时 测量不准带来误差 注意事项1 平衡摩擦力很关键 将木板一端垫高 使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡 方法是轻推小车 由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动 找到木板一个合适的倾角 2 测小车速度时 纸带上的点应选均匀部分的 也就是选小车做匀速运动状态的 3 橡皮筋应选规格一样的 力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可 不必计算出具体数值 4 小车质量应大一些 使纸带上打的点多一些 2018 陕西省商南模拟 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系 实验装置如图5 4 4所示 实验主要过程如下 1 设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 2W 3W 2 分析打点计时器打出的纸带 求出小车的速度v1 v2 v3 图5 4 4 3 作出W v草图 以下关于该实验的说法中有一项不正确 它是 A 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 2W 3W 所采用的方法是选用同样的橡皮筋 对小车做的功为W 用2条 3条 橡皮筋对小车做的功分别是2W 3W B 小车运动中会受到阻力 补偿的方法 可以使木板适当倾斜 C 某同学在一次实验中 得到一条记录纸带 纸带上打出的点 两端密 中间疏 出现这种情况的原因 可能是没有使木板倾斜或倾角太小 D 根据记录纸带上打出的点 求小车获得的速度的方法 是从纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 解析 由于橡皮筋松弛后 小车做匀速运动 此时的速度是小车的最大速度 也是做功后的最终速度 故求此速度应用匀速那一段的数据 而不应该使用从第一点到最后一点的数据来算 故选D 答案 D 某学习小组做 探究合力的功和物体速度变化关系 的实验 如图5 4 5甲 图中小车在一条橡皮筋作用下弹出 沿木板滑行 这时 橡皮筋对小车做的功记为W 当用2条 3条 完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 实验时 使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致 每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出 图5 4 5 1 除了图中已有的实验器材外 还需要导线 开关 刻度尺和 电源 填 交流 或 直流 2 若木板水平放置 小车在两条橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置 下列说法正确的是 A 橡皮筋处于原长状态B 橡皮筋仍处于伸长状态C 小车在两个铁钉的连线处D 小车已过两个铁钉的连线 3 在正确操作情况下 打在纸带上的点并不都是均匀的 为了测量小车获得的速度 应选用纸带的 部分进行测量 根据下面所示的纸带回答 图5 4 6 4 下面是本实验的数据记录表 从理论上讲 橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn 请运用表中测定的数据在图乙所示的坐标系中作出相应的图像 验证理论的正确性 解析 1 无论是电磁打点计时器还是电火花计时器都用交流电源 2 木板水平时 小车运动会受到阻力 当橡皮筋的弹力等于阻力时速度最大 此时橡皮筋还处于伸长状态 B对 3 木板倾斜时 小车最后匀速运动 要选点距均匀的部分求小车速度 故选GK段 图5 4 7 如图5 4 8所示 某研究性学习小组探究 动能定理 设计了如下实验 水平轨道B 动摩擦因数视为相同 固定在水平桌面上 弹射装置A可置于水平轨道B的任何一处 将滑块C以相同的初动能弹射出去 滑块C滑离轨道端点O后做平抛运动落到地面 已知重力加速度为g 根据上述实验 回答下列问题 图5 4 8 1 滑块被弹射后 在水平轨道上的运动过程中 外力做功情况 2 如果要求出滑块离开桌面时的末动能 除了需要测量滑块平抛的射程x以外 还需要测量的物理量有 要求明确写出物理量的名称和对应的符号 末动能Ek 只用字母表示 3 为了探究 动能定理 需要将滑块C从水平轨道上不同处多次射出去 除了多次测量滑块平抛的射程x以外 只需要再多次测量另一

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