高中物理 第四章 机械能和能源 第3节 探究外力做功与物体动能变化的关系实验报告素材 粤教版必修2.doc

第3节 探究外力做功与物体动能变化的关系【实验目的】1通过实验探究恒力对物体做功与物体动能速度的关系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】利用功的公式求恒力做功，利用匀变速直线运动规律测速度进而测动能【实验器材】长木板、细线、小车、定滑轮、钩码、纸带、打点计时器、铅笔、刻度尺、学生电源、天平【实验步骤】一、仪器安装1按下图所示，用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砝码相连。改变木板的倾角，以小车重力的一个分离平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速运动。2在细绳另一端挂上砝码，使小车的质量远大于砝码的质量，小车在西线的拉力作用下做匀加速运动。由于砝码质量很小，可以认为小车所受拉力f的大小等于砝码所受的重力大小。3把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。4重复以上实验。选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由砝码可以知道小车所受的恒力。（小车的质量已知）三、数据处理及结论5测量小车的速度：实验获得如图541所示的纸带， a1、a2间的距离s，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示) v=st (t为打点计时器的时间间隔)6实验数据记录钩码质量kg力对车做功 位移s/m 时间t/s 速度v(ms1) 速度平方v2 (m2s2) 1 2 3 4 5 6 7作图在坐标纸上画出wv和wv2图线8.实验结论：三、误差分析实验二 验证机械能守恒定律【实验目的】借助自由落体运动验证机械能守恒定律【实验原理】1在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能保持不变若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为mv2，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律2计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离sn和sn1，由公式 vn=xn+xn+12t 或 vn=hn+1-hn-12t 算出，如图551所示【实验器材】铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)【实验步骤】一、仪器安装1. 按下图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路二、打纸带和选纸带2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做35次实验3选纸带：分两种情况说明(1) 应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第1 点就不是运动的起始点了，这样的纸带不能选(2) 用 12mvb2-12mva2=mgh 验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时， 选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用三、数据处理及验证4数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3利用公式vn=hn+1-hn-12t 计算出点1、点2、点3的瞬时速度v1、v2、v3 将实验数据填入下表：h(m)va(m/s)vb(m/s)势能减少量mgh (j)动能增加量ek (j)12345验证 方法一: 任取两点计算若在实验误差允许的条件下gh =12vb2-12va2 ，则机械能守恒定律是正确的 方法二：图象法从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然